660MW超临界汽轮机设计说明1 概述哈汽公司660MW超临界汽轮机为单轴、三缸、四排汽、一次中间再热、凝汽式机组。
高中压汽轮机采用合缸结构，低压积木块采用哈汽成熟的600MW超临界机组积木块。
应用哈汽公司引进三菱技术制造的1029mm末级叶片。
机组的通流及排汽部分采用三维设计优化，具有高的运行效率。
机组的组成模块经历了大量的实验研究，并有成熟的运行经验，机组运行高度可靠。
机组设计有两个主汽调节联合阀，分别布置在机组的两侧。
阀门通过挠性导汽管与高中压缸连接，这种结构使高温部件与高中压缸隔离，大大的降低了汽缸内的温度梯度，可有效防止启动过程缸体产生裂纹。
主汽阀、调节阀为联合阀结构，每个阀门由一个水平布置的主汽阀和两个垂直布置的调节阀组成。
这种布置减小了所需的整体空间，将所有的运行部件布置在汽轮机运行层以上，便于维修。
调节阀为柱塞阀，出口为扩散式。
来自调节阀的蒸汽通过四个导汽管（两个在上半，两个在下半）进入高中压缸中部，然后通入四个喷嘴室。
导汽管通过挠性进汽套筒与喷嘴室连接。
进入喷嘴室的蒸汽流过冲动式调节级，做功后温度明显下降，然后流过反动式高压压力级，做功后通过外缸下半上的排汽口排入再热器。
再热后的蒸汽通过布置在汽缸前端两侧的两个再热主汽阀和四个中压调节阀返回中压部分，中压调节阀通过挠性导汽管与中压缸连接，因此降低了各部分的热应力。
蒸汽流过反动式中压压力级，做功后通过高中压外缸上半的出口离开中压缸。
出口通过连通管与低压缸连接。
高压缸与中压缸的推力是单独平衡的，因此中压调节阀或再热主汽阀的动作对推力轴承负荷的影响很小。
汽轮机留有停机后强迫冷却系统的接口。
位于高中压导汽管的疏水管道上的接头可永久使用，高中压缸上的现场平衡孔可临时使用。
汽轮机的外形图及纵剖面图见图1。
图1 汽轮机外形及纵剖面图哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 22哈汽公司超临界汽轮机业绩哈汽公司采用三菱公司超临界汽轮机技术处于世界领先水平，对于同一等级的600MW超临界机组，目前为哈汽公司已经制造投运了多台超临界汽轮机，已经拥有丰富的制造和运行经验。
图2 哈汽公司超临界业绩表序号 国家电厂名称 机组 容量压力 温度 转速 排汽压力 末叶长度投运旁路容量 启动方式MW MPa ℃/℃ rpm kPa mm 时间%BMCR1 中国 沁北电厂 #1#2 600 24.2 566/566 3000 4.9 1029 2003HP30% HP/IP2 中国 西柏坡电厂 #1#2 600 24.2 538/566 3000 4.9 1029 2006HP30% HP/IP3 中国汕头电厂 #1 600 24.2 566/566 3000 4.9 1029 2005HP30% HP4 中国太仓电厂 #1#2 600 24.2 566/566 3000 4.9 1029 2006HP30% HP5 中国潮州三百门电厂 #1～#4 600 24.2 566/566 3000 4.9 1000 2006HP30% HP/IP6 中国三门峡电厂 #1#2 600 24.2 566/566 3000 4.9 1000 2006HP30% HP/IP7 中国宁德电厂 #1#2 600 24.2 566/566 3000 4.9 1000 2006HP30% HP/IP8 中国乌沙山电厂 #1～#4 600 24.2 566/566 3000 4.9 1000 2005HP30% HP/IP9 中国阳逻电厂 #1#2 600 24.2 566/566 3000 4.9 1029 2006HP30% HP10 中国庄河电厂 #1#2 600 24.2 566/566 3000 4.9 1000 2007HP30% HP/IP11 中国双鸭山电厂 #1#2 600 24.2 566/566 3000 4.9 1000 2007HP30% HP/IP12 中国平顶山姚孟电厂 #1#2 600 24.2 566/566 3000 4.9 1000 2007HP30% HP/IP13 中国辽宁清河电厂 #1 600 24.2 566/566 3000 4.9 1000 2008HP30% HP/IP14 中国鹤岗电厂 #1 600 24.2 566/566 3000 4.9 1000 2007HP30% HP/IP15 中国沁北电厂二期 #1#2 600 24.2 566/566 3000 4.9 1029 2008HP30% HP/IP16 中国巢湖电厂#1#2 600 24.2 566/566 3000 4.9 1000 2008HP30% HP/IP17 中国康平电厂 #1#2 600 24.2 566/566 3000 4.9 1000 2008HP30% HP18 中国宣城电厂 #1 600 24.2 566/566 3000 4.9 1000 2008HP30% HP/IP19 中国九台电厂 #1#2 660 24.2 566/566 3000 4.9 1029 2008HP30% HP哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 2序号 国家电厂名称 机组 容量压力 温度 转速 排汽压力 末叶长度投运旁路容量 启动方式MW MPa ℃/℃ rpm kPa mm 时间%BMCR20 中国当涂电厂 #1#2 660 24.2 566/566 3000 4.9 1029 2008HP30% HP哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 33 轮结汽机主要构3.1 叶片汽轮机通流包括1个反向布置的带有部分进汽的冲动式调节级，9级反向布置的反动式高压压力级，6级正向布置的反动式中压压力级，2×2×7双分流的低压压力级。
冲动式调节级在宽阔的负荷变化范围内有较高的运行效率，机组有较好的负荷适应性。
调节级动叶采用三支为一组的三胞胎叶片，强度好，在高温、高压下运行可靠。
中间级采用高效率的全三维设计的反动式叶片，通过控制设计参数（反动度，流量和流动角度）来使损失最小化。
反动式叶片通道，蒸汽流动速度相对较慢，摩擦损失较低，具有较好的空气动力效率。
见图3、图4。
反动式机组构造简单，采用轮鼓式转子和径向密封。
由于采用径向密封，轴向间隙大，故允许转子和汽缸之间有较大的胀差，保证机组启动灵活。
低压末几级的疏水，采用了特殊的疏水收集器结构。
在隔板外环的疏水收集器设计中充分考虑到水滴的轨迹，达到最好的疏水效果。
末级隔板采用了疏水槽结构。
见图5。
低压末叶片为1029mm，为减小末级叶片水蚀，末级动叶的进汽边嵌入司太立合金；保证静叶和动叶之间合适的间隔，以使水滴形成较好的水雾；此外从湿汽区抽出蒸汽排图3 全三维设计静、动叶片图4 全三维设计叶片流场示意图图5 低压疏水结构到给水加热器，适当设计给水加热器的抽汽口，以使抽取的蒸汽水分最大。
在末级动叶的顶部导流板上设置疏水槽。
所有的叶片都仔细设计，具有足够的振动强度裕度。
特别是长叶片，设计时考虑自振频率、工作转速、1-6节径数无三重点共振。
在开发这些叶片时，相同的叶片和叶轮均进行了全比例的转动频率试验，并且确认叶片组运行时无三重点共振。
末级叶片采用耐腐蚀和侵蚀合金制造，严格控制质量保证较好的振动阻尼特性。
3.2 转子高中压转子采用具有高蠕变断裂强度的实心合金钢锻件加工而成。
在高压端连接一个独立的短轴，装有推力盘、主油泵叶轮和超速跳闸装置。
低压转子同样采用高抗拉强度的实心合金钢锻件加工而成，具有很好的延展性。
转子直径和轴承跨距合理选择，使转子的临界转速远离工作转速。
转子表面的几何结构进行详细的设计，使转子的瞬时热应力和弯曲应力的应力集中最小。
高中压转子中压进汽区由来自调节后的节流蒸汽进行冷却，冷却蒸汽覆盖在转子的表面，高温再热蒸汽不会接触转子。
见图6。
当装有叶片的整个转子加工完成后，需做超速试验和精确动平衡试验。
高中压转子和1号低压转子之间装有刚性的法兰联轴器。
1号低压转子和2号低压转子通过中间轴刚性联接、2号低压转子和发电机转子通过联轴器刚性联接。
转子系统由安装在前轴承箱内的推力轴承定位，并有8个支撑轴承支撑。
3.3 汽缸合理的汽缸的结构类型和支撑方式，保证在热态膨胀自如，且热变形对称，从而使扭曲变形降到最小。
最优的排汽涡壳设计，压力损失最小。
高中压外缸是由合金钢铸件制成，在水平中分面分为两半形成上，下半。
高压内缸同样是合金钢铸件，在水平中分面分为两半形成上，下半。
内缸支撑在外缸水平中分面上，通过定位销在顶部和底部导向，以保持中心线的准确位置，并在同时允许零件根据温度变化自由膨胀和收缩。
高压汽轮机的喷嘴室也由合金钢铸成，并通过水平中分面形成了上下两半。
它采用图6 冷却蒸汽示意图中心线定位，支撑在内缸中分面处。
喷嘴室的轴向位置由上下半的凹槽与内缸上下半的凸台配合定位。
上下两半内缸上均有滑键，决定喷嘴室的横向位置。
这种结构可以保证喷嘴室根据主蒸汽温度变化沿汽轮机轴向正确的位置收缩或膨胀。
主蒸汽进汽管与喷嘴室之间通过弹性密封环滑动连接，这样可把温度引起的变形降到最低限度。
外缸上半及内缸下半可采用顶起螺钉抬高，直到进汽管与喷嘴室完全脱离，然后按常规方法用吊车吊起。
在拆卸外缸上半或内缸下半时，尽量保持进汽密封处蒸汽室的形状，当汽缸放下时与密封环同心。
汽轮机高压隔板套和高中压进汽平衡环支撑在内缸的水平中分面上，并由内缸上下半的定位销导向。
汽轮机中压1号隔板套﹑中压2号隔板套和低压排汽平衡环支撑在外缸上，支撑方式和内缸的支撑方式一样。
高中压外缸是由四只“猫爪”支托的，这四只“猫爪”与下半汽缸一起整体铸出，位于下半水平法兰的上部，因而使支承面与水平中分面齐平。
在电端“猫爪”搭在位于轴承箱两侧的键上，并可以在其上自由滑动。
轴承箱是落地的。
在调端“猫爪”以同样方式搭在前轴承箱下半两侧的支承键上，并可以同样方式自由滑动。
在前后端，高中压外缸与相邻轴承箱之间都用“H”型定中心梁连接，它们与汽缸及相邻轴承箱间由螺栓及定位销固定。
这些定中心梁保证了汽缸相对于轴承箱正确的垂直向与横向位置。
前轴承箱与台板之间轴向键（位于轴向中心线上），可在其台板上沿轴向自由滑动，但是它的横向移动却受到轴向键的限制，轴承侧面的压板限制了轴承座产生任何倾斜或抬高的倾向，这些压板与轴承座凸肩间留有适当的间隙，允许轴向滑动，每个“猫爪”与轴承座之间都用双头螺栓连接，以防止汽缸与轴承座之间产生脱空。
螺母与“猫爪”之间留有适当的间隙，当温度变化时，汽缸“猫爪”能自由胀缩。
本机组具有两个低压缸。
低压外缸全部由钢板焊接而成，为了减少温度梯度设计成3层缸。
由外缸、1号内缸、2号内缸组成，减少了整个缸的绝对膨胀量。
，汽缸上下半各由3部分组成：调端排汽部分、电端排汽部分和中部。