百万等级给水泵汽轮机高速转子特性的分析

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1、上海交通大学工程硕士学位论文第一章绪论表1火力发电用汽轮机与给水泵汽轮机的容量配套关系火力发电用主汽轮机容量配套的给水泵汽轮机容量300MW6MW-10MW600MW13.5MW1000MW22.5MW为了适应市场需求，上海汽轮机厂通过消化吸收国内外的先进技术，于2008年开始着手研制配套1000MW等级发电机组的22.5MW等级给水泵汽轮机（机组外形图见图1），以进而完善给水泵汽轮机的产品系列。该22.5MW等级给水泵汽轮机的研制成功不仅有利于增强上海电站设备产品的多样性，也能打破国外技术对该市场的垄断；不仅能在国内配套1000MW等级机组的给水泵汽轮

2、机市场占据不容忽视的地位，也能为将来继续开发配套1200MW等级机组的给水泵汽轮机奠定坚实的基础、取得宝贵的借鉴经验。图1上海汽轮机厂22.5MW给水泵汽轮机外形图Fig.122.5MWBFPTofShanghaiTurbinePlant2上海交通大学工程硕士学位论文第一章绪论1.2国内外研究现状1.2.1给水泵汽轮机技术的发展及现状所谓给水泵汽轮机是专用于驱动电站锅炉给水泵的凝汽式小汽轮机。它是电站给水系统的主要部件之一，它把除氧器水箱中的凝结水加压后通过各级高压加热器再进入锅炉。给水泵及给水泵汽轮机的安全可靠运行，直接影响着整个电站设备的可用率。对于

3、给水泵来说，其驱动方式有主汽轮机直接驱动、交流电动机驱动、凝汽式小汽轮机驱动三种，而后者是200MW以上的大容量汽轮发电机组用得较普遍的一种驱动方式。与交流电动机驱动相比，给水泵汽轮机驱动有经济性好、厂用电率小、主汽轮机余速损失小、给水泵容量及配置不受电动机功率限制、免设调速液力联轴器等优点。一旦主汽轮机的负荷变化，给水泵的出口压力和流量也需随之变化，因此，给水泵汽轮机靠改变其转速而使给水泵变速运行，使给水流量满足主机不同负荷的流量要求。这是给水泵汽轮机不同于火力发电用主汽轮机的特点之一，主汽轮机的转速恒定于3000r/min，而给水泵汽轮机的转速有一个

4、广泛的变速区间。这些独特的特性决定了给水泵汽轮机的研发既有与发电用主汽轮机的相似性，又在转子特性上完全不同于主汽轮机。在我国，给水泵汽轮机技术发展时间不长，但是在国外先进技术的影响合作下，发展速度是非常惊人的。20世纪80年代，东汽从西屋公司引进了给水泵汽轮机的设计和制造技术，用来驱动300MW等级主机，具有80年代中期的世界水平。之后，东汽与日本日立公司合作，共同开发了用于亚临界、超临界600MW等级主机的给水泵汽轮机。现今，东汽拥有技术源自日立、GE公司的单轴、双背压、四缸四排汽冲动式1000MW主机；以及与之配套的单缸、单流、半容量、22.5MW给

5、水泵汽轮机。哈尔滨汽轮机有限公司与日本东芝公司联合设计制造的单轴、四缸四排汽冲动式1000MW主机。与之配套的给水泵汽轮机也是采用单缸单流型式的给水泵汽轮机。上海汽轮机厂是国内最早设计制造给水泵汽轮机的厂家，自上世纪70年代至今3上海交通大学工程硕士学位论文第一章绪论已开发制造了多种给水泵汽轮机机型，与其配套的主机机型包括国产型亚临界300MW、引进西屋技术的亚临界300MW、600MW等，现有数百台的运行业绩。上述给水泵汽轮机也都是单缸单流、变转速、变功率的冲动式半容量汽轮机。在国际上，给水泵汽轮机技术主要有单缸单流与双流两种型式，两种型式各有其优势，

6、应用范围有所不同。图2为三菱公司的单流式半容量给水泵汽轮机纵剖面图；图3为阿尔斯通公司的双流式全容量给水泵汽轮机纵剖面图。图2三菱公司单流式半容量给水泵汽轮机纵剖面图Fig.2Singleflow2X50%BFPTofMitsubishi由图2可见，单流式机组为单层缸结构，阀门与进汽室布置于机组前端部，排汽部分设计为向下排汽。该型式单流机组为半容量设计，即每台给水泵汽轮机担负50%汽轮发电机组的给水量，所以，每台汽轮发电机组需要2台这样的单流式给水泵汽轮机来满足给水需求。通常这样的2台给水泵汽轮机呈左右侧镜像布置。蒸汽从机头的进汽阀进入汽轮机后，只向着单

7、个方向流动，最终由排汽缸排出。这样的结构使汽轮机转子始终受到沿蒸汽流动方向的轴向推力。4上海交通大学工程硕士学位论文第一章绪论图3是一种双流式的给水泵汽轮机，与单流式的风格大相径庭。图3阿尔斯通公司双流式全容量给水泵汽轮机纵剖面图Fig.3Doubleflow1X100%BFPTofAlstom由图3可见，双流式机组采用双层缸结构，两侧汽轮机流道呈对称布置，阀门与进汽室设在汽轮机中部。纵观国内外配套汽轮发电机组的给水泵汽轮机，大多都是采用半容量、单缸单流机组，其原因在于：第一，采用半容量机组，比全容量机组更灵活、更安全可靠。所谓半容量，就是指单台给水泵汽

8、轮机的功率仅满足一台汽轮发电机组给水量的50%，即一台主汽轮机带两台给水泵汽轮机