三缸四排汽亚临界汽轮机600MW汽轮机设计说明.docx

《三缸四排汽亚临界汽轮机600MW汽轮机设计说明.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三缸四排汽亚临界汽轮机600MW汽轮机设计说明.docx（9页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、三配8排河比临界苑桧机600MW用桧机设计说明1杭述1.1 大功率汽轮机运行业绩哈汽公司作为国家电站设备的重点企业，在大功率汽轮机的设计制造中具有一定优势。曾经设计制造国内首台亚临界600MW凝汽式汽轮机，国内首台核电650MW汽轮机。在近期的大功率汽轮机招标过程中，哈汽再次获得国内首台350MW凝汽式汽轮机、空冷600MW汽轮机、超临界600MW汽轮机的设计制造权利。充分体现了国家及用户对哈汽的信任，也反映了哈汽大型机组雄厚的设计开发能力。表1-1大功率机组业绩序号型号台数1优化、完善化设计300MW汽轮机投运36台2引进、优化、完善化设计600MW汽轮机投运7台3核电650Mw汽轮机投运1

2、台、调试1台4全三维设计300MW汽轮机订货15台5全三维设计350MW汽轮机订货2台6全三维设计600MW汽轮机订货2台7联合制造超临界600MW汽轮机订货2台哈汽300MW、600MW机组的设计、制造技术已日趋成熟。300MW机组连续两年在电力系统可靠性指标统计中名列首位，双辽电厂3号机组试验热耗1884kca1kw.h;哈三4#机组于2000年10月12日通过达标投产复检验收，成为首台国产600MW达标投产机组;全三维设计的哈汽公司新一代(第三代)600MW汽轮机已通过了中国机械联合会和中国电机工程学会专家评审预计热耗1858kca1kw.ho1.2 积木块设计原则哈汽公司IOoMW以上

3、的机组设计均遵循积木块式的设计原则，不同的积木块经过组合，可以设计出不同功率的机组。哈汽公司的积木块有很大的适应性和变化范围，进汽参数及功率均可按用户的要求来进行调整，然后对积木块稍加变化，就可设计出满足用户要求的产品，并且设计周期短。在此次600MW汽轮机设计中，高、中压部分采用高中压合缸积木块，低压部分采用I(M)Omm末叶片的低压缸积木块。3缸4排汽600MW机组缩短了机组轴向长度，维持热效率水平与4缸4排汽机组相当，可减少电厂一次性投资。表1-2不同机组积木块配置电厂名称投运日期IWJ压缸中压缸低压缸末叶哈汽代号平坪1#89.11.4BB034BB051BB07486971(600MW

4、)平坪2#92.12.24BB034BB051BB07486971(600MW)哈三3#96.01.27改进BB034改进BB051改进BB074100075(600MW)元宝山3#98.03.24改进BB034改进BB051改进BB074100075(600MW)哈三4#99.11.30改进BB034改进BB051改进BB074100075(600MW)盘山3#2001.9完善BB034完善BB051完善BB074100075A(600MW)秦山3#2001.9BB051NBB0474R977HO1(650MW)盘山4#现场安装完善BB034完善BB051完善BB074100075(600M

5、W)秦山4#现场安装BB051NBB0474R977HO1(650MW)妈湾等25台改进BB0234改进BB07490073(300MW)双辽等H台完善BB0234改进BB07490073A(300MW)西部等15台三维BB0234三维BB07490073B(300MW)辽宁电厂设计三维BB0234三维BB0741000350MW沁北设计三菱改进设计高中压缸三维BB0741029超临界600MW响水设计开发设计三维高中压缸三维BB0741000600MW1.3 设计保证体系经过20年的消化吸收，哈汽已经基本掌握西屋公司的工程设计方法。通过近几年对大型结构设计、气动设计软件的引进、应用，使设计方

6、法有了进一步的提高，从而保证积木块设计较高的效率和更好的可靠性。图1-1三维流场分析1.3.1 全三维气动热力设计主要使用的计算程序：/西屋公司热力计算程序/TASCfIow世界最先进的旋转机械CFD工程软件/中科院工程热物理研究所准三维气动计算程序/苏联HAM的准三维气动计算程序/东南大学全三维气动计算程序1.3.2 结构设计主要使用的计算程序：/西屋公司转子动力学分析计算程序图1-2汽缸有限元分析/西屋公司有限元分析计算程序/三维曲面、实体造型软件CAT1A、UG、SO1IDWORKS/Patran/Nastran有限元分析软件2提高600MW沌桧机i济性的措麴2.1应用先进的一维/准三维

7、/全三维气动热力设计体系随着科学技术的发展，特别是近几年来数值计算方法和计算机软硬件技术的高速发展，计算流体力学在三维计算上有了实质性的突破，三维粘性数值模拟技术在透平机械设计和试验研究中得到了日益广泛的应用。目前，以一维/准三维/全三维气动热力分析计算为核心的汽轮机通流部分设计方法已趋于成熟，以弯扭联合成型全三维叶片为代表的第三代通流设计已进入工业化实用阶段，叶片的设计、制造已发展到全三维阶段，使用先进的三维软件进行三维曲面、实体造型，35轴数控加工，大大提高了叶片实物质量，缩短设计和制造周期。目前，世界上几乎所有大型汽轮机制造厂家如西门子、日立、三菱、GE、东芝公司等都在应用现代技术积极研

8、制拥有弯扭叶片的新一代汽轮机，有的产品已投入市场。哈汽紧紧跟踪国际行业技术发展的先进水平,与有关院校合作开发完成全三维计算软件后，1998年又引进了TASCf1OW等软件，通过近几年的实际应用，大量的对比计算，积累了大量经验，逐步建立了成熟的汽轮机通流全三维设计体系。该设计体系主要特征：/详细的一维热力系统计算分析与设计优化；/对静、动叶片叶型的流动性能进行详细的气动计算分析与设计优化；/对级内的流动进行全三维计算分析与设计优化；,对透平多级的相互匹配进行准三维、全三维流场计算分析与设计优化。2.2200MW机组改造的成功经验哈汽公司已成功地将全三维设计技术应用在200MW机组改造上，并取得了

9、显著的效果。表2-1为几台200MW改造的试验结果：表2T200MW改造实验结果哈尔滨第三电厂2*机扬州电厂5机双鸭山F机试验时间1999年1月2124日2000年1月1415日2000年3月34日结果3V3V3V4V试验主汽流量654.39th648.92th613.35th649.42th试验功率220.35217.O1MW208.50MW220.44MW试验热耗1998.17kca1/kW.h1993.32kca1kW.h2002.9kca1kW.h1991.2kca1kW.h第一组修正后功率221.35MW222.37MW207.IOMW218.63MW第一组修正后热耗1961.87k

10、ca1kW.h1944.71kca1kW.h1979.5kca1kW.h1973.6kca1kW.h参数修正后主流量663.25th648.93th611.79th647.87th参数修正后功率220.35MW222.37MW215.84MW236.87MW主汽流量663.25th648.93th611.79th647.87th发电机功率220.35MW222.37MW215.84th236.87MW高压缸效率85.22%84.18%84.22%85.75%中压缸效率91.19%91.59%92.6%92.67%低压缸效率84.28%87.5%87.5787.59热耗1956.Ikca1/kW

11、.h1940.64kca1kW.h1941.5kca1kW.h1939.3kca1kW.h试验结果表明，应用全三维技术改造后的200机组的高中压缸效率较原设计值提高1.52%,低压缸效率较原设计值提高3.5%,热耗较原设计值降低2.53%,比电厂实际运行热耗降低100Kca1Kw.h以上。2.3 300MW等级汽轮机系列开发的成功设计及运行经验自引进300MW等级汽轮机后，哈汽公司对其进行了一系列的开发改进工作，每一次改进其经济性都有显著的提高表2-2考核机(哈汽未生产)优化型(73#)完善化型(73A#)新一代(73B#)设计热耗Kca1/kw.h193019001870试验热耗Kca1/k

12、w.h19331910.7(老化修正后1895)1884/哈汽公司应用先进的一维/准三维/全三维气动热力设计体系开发设计的新一代300MW汽轮机,开创了良好的市场前景,该型机至今哈汽公司已中标17台，占同期全国招标总额的50%份额。2.4 结构气动设计的先进技术2.4.1 新一代“后加载”高效叶型这是八十年代后期国外开始研制的新一代高效率透平叶型，典型叶型见图2-1,其突出特点是：/叶片表面最大气动负荷在叶栅流道的后部，减少二次流损失；/吸力面、压力面均由高阶连续光滑样条曲线构成，减少叶型损失；/叶片前缘小圆半径较小且具有更好的流线形状，在来流方向(攻角)大范围变化时，仍保持叶栅低损失特性；/

13、叶片尾缘小圆半径较小，减少尾缘损失；/叶型最大厚度较大增强了叶片刚性。图2-1典型后加裁叶型图2-2典型级压力分布图2-3叶片实体理论分析和实验验证均表明这一新叶型的效率大大高于原600MW机组中使用的叶型。图2-2是新、老叶型表面速度分布的比较，图2-3是叶片实体造型。2.4.2 弯扭联合全三维成型动、静叶栅弯扭联合全三维成型动、静叶栅，改变叶片流道中的压力分配，抑制二次流图2-4、2-5鸾扭动、静叶片照片损失，提高级效率，是第三代汽轮机先进技术的集中体现。世界各国的大量理论与实践都证明采用这一技术可使汽轮机级的效率提高1.52%。通过计算分析与实验研究开发出了不同长度的弯扭叶片系列，这些叶

14、片已在哈尔滨汽轮机厂有限责任公司的200MW.300MW600MW超临界、亚临界机组通流部分广泛采用。（见图2-4,图2-5）计算和实验证明弯扭叶栅总损失比传统直（扭）叶栅下降1/4甚至更多。2.4. 3调节级子午面收缩静叶栅子午面收缩降低静叶栅二次流损失的概念最早提出于五、六十年代，前苏联图2-6子午面收缩学者REIdq等人进行了大量实验研究，肯定了其效果。七十年代以来西方学者又进行了详细的流场性能测试与理论研究，并在汽轮机上应用，一般可使透平级效率提高152%。哈汽公司自八十年代起用于300MW/600MW汽轮机调节级，并承担国家八五重点公关项目，也进行了详细的流场性能测试与理论研究，取得了非常好的效果和实际应用经验。子午面收缩是一种全三维设计概念，其主要优点是降低静叶栅通道前段的负荷，减少叶栅的二次流损失。对于调节级静叶栅，由于其相对叶高很短（一般1/b0.4）,二次流损失占叶栅总损失比例很大，因此使用子午面收缩的收益相当可观，这对提高高压缸效率十分重要。哈汽公司在优化设计600MW机组高压缸调节级中，已采用了子午面收缩静叶栅。在全三维设计60