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(1) 采用先进的非数值优化方法(遗传算法)与常规的数值优化方法相结合,针对不同工作条件下的叶片型线进行优化设计。使得叶片型线损失很小;叶片前缘设计使得叶片对来流攻角变化不敏感;较薄的叶片尾缘减小了叶片的尾迹损失;较大的叶片最大厚度增强了叶片的刚性。
(2) 末几级采用弯扭联合成型静叶栅。改变静叶栅内部的流场,减小叶片损失,从而大幅度提高汽轮机的级效率。
(3) 通流部分子午面光顾。光滑顺畅的子午面型线可以减小因子午面形状突变而带来的额外损失。
(4) 动叶自带围带整圈联接。通过预扭装配使动叶片形成整圈联接,可以使动叶片振动应力减小,不存在铆接造成的应力集中,运行安全可靠。
(5) 采用新一代梳齿式汽封。经过多年实验研究,及国内外机组实际运行经验表明,梳齿式汽封是密封效果最好的结构形式。梳齿式汽封以其特有的扰流作用,最大限度的减小漏汽,尤其是在冲动式汽轮机。
(6) 全部采用焊接隔板。焊接隔板刚性好,强度大,能够保证静叶内汽道形状准确,光洁度高。
1.3汽轮机结构设计技术特点
南汽轮集团设计制造的水泥炉窑低温余热利用系列汽轮机,为低压、单缸、冲动、带一级补汽(双压)凝汽式汽轮机。其基本结构如上图所示。
汽轮机采用节流调节,无调节级。汽轮机转子根据进汽参数和功率的不同分别由9、10、11个压力级组成。采用组合套装结构。
汽缸前端借助于“猫爪”与前轴承座相连,在垂直方向设有定位左右膨胀的垂直键,以保证轴承座在膨胀时中心不致变动。前轴承座坐于前座架上,前座架上装有热膨胀传感器,以反映汽轮机静子部分的热膨胀。后汽缸则支承在左右两侧的后座架上,在左右后座架与后缸连接面上设有横销,与汽轮机轴中心线的交点构成汽缸热膨胀的死点。
前轴承座内装有测速机构,主油泵,危急遮断装置,轴向位移传感器,径向及推力联合轴承。后轴承座与后汽缸一体,装有汽轮机后轴承和发电机前轴承。30MW系列仅装有汽轮机后轴承。后轴承盖上装有汽轮机盘车装置。盘车装置由电动机驱动,通过蜗轮蜗杆副及齿轮减速达到所需要的盘车速度。当转子的转速高于盘车速度时,盘车装置能自动退出工作位置。在无电源的情况下,在盘车电动机的后轴伸装有手轮,可以进行手动盘车。
水泥炉窑余热锅炉产生的低压蒸汽经电动隔离阀进入位于汽轮机前部的一个或者两个主汽调节联合汽阀,通过主蒸汽管路,由前汽缸下部进入前汽缸蒸汽室,经若干级作功后,与补汽混合,再经后几级压力级作功后排入凝汽器凝结成水,借助于凝结水泵打出,经汽封加热器及除氧器后,再重新进入余热锅炉。
1.3.1汽缸的设计
该系列汽轮机的汽缸,根据功率的不同,分为两种组合形式:汽缸前部(前汽缸)和排汽缸(后汽缸)两段组成;汽缸前部(前汽缸)、汽缸中部(中汽缸)和排汽缸(后汽缸)三段组成。各部分之间采用垂直中分面和螺栓联接。汽缸分为上下两半,前后分别装有汽封,以保证蒸汽不外泄漏。前汽缸在下半前端有支承猫爪与前轴承座联接,前汽缸前猫爪采用下猫爪中分面支承方式,消除了机组运行中汽缸中心抬高问题。
前缸内铸有蒸汽室,蒸汽室为全周进汽,下部有两个进汽口与主蒸汽管道焊接联接到主汽调节联合汽阀。由于采用节流调节,改变了常规电站中、小机组群阀控制或凸轮配汽的方式;没有回热抽汽,减少了下半抽汽口,前汽缸的结构十分简单,接近薄壁圆筒型,使得在启动和运行过程中,受热均匀,膨胀稳定。
该系列汽轮机为双压汽轮机,中间有一部分更低压力的饱和蒸汽,进入汽轮机,与主流蒸汽混合后,继续做功。为了保证低压饱和蒸汽能与主流蒸汽很好的混合,不影响机组的正常运行。也就是说为使补汽顺利进入汽轮机,真正实现双压运行。在汽缸的设计中,除设有补汽进汽口外,在缸体上适当增加汽室空间,使补汽进入汽缸后,可迅速扩散,减少对主流蒸汽的扰动冲击,稳定的流向后几级,完成作功使命。
低压缸基本借用常规电站汽轮机高一功率等级汽轮机的低压缸。如7MW系列、9MW系列的汽轮机,用常规电站15MW等级汽轮机的后汽缸;18MW系列的汽轮机用常规电波30MW等级汽轮机的后汽缸;30MW系列的汽轮机用常规电站50MW等级汽轮机的后汽缸。
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