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要：介紹了東方汽輪機有限公司660MW超超臨界汽輪機的高壓主汽閥及調(diào)節(jié)閥創(chuàng)新布置形式和汽缸切向進汽技術(shù)，論證了東方汽輪機有限公司660MW超超臨界汽輪機新技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，為汽輪機閥門布置形式及汽缸進汽方式的優(yōu)化提供了參考。關(guān)鍵詞：660MW超超臨界汽輪機；閥門創(chuàng)新布置；切向進汽0

引言隨著發(fā)電行業(yè)對環(huán)境保護、排放指標等要求的不斷提高，汽輪機亟需提高機組效率，降低熱耗，提升其運行經(jīng)濟性。先進的結(jié)構(gòu)設(shè)計是提高汽輪機效率的關(guān)鍵，只有提高汽輪機熱端進汽參數(shù)、優(yōu)化機組內(nèi)效率以及減少冷端排汽，才能大幅度降低流場損失，提升汽輪機內(nèi)效率。相關(guān)研究表明，汽輪機在超超臨界參數(shù)及大容量條件下，若繼續(xù)保持傳統(tǒng)汽輪機結(jié)構(gòu)形式，不僅不會降低流場損失，反而會因參數(shù)和容量提高而增加流場損失。因此，研究分析汽輪機結(jié)構(gòu)，采用先進結(jié)構(gòu)取代傳統(tǒng)汽輪機結(jié)構(gòu)，提高機組效率，是汽輪機技術(shù)發(fā)展的主要方向。本文主要針對660MW超超臨界汽輪機閥門布置形式及汽缸進汽方式進行研究，閥門布置形式和汽缸進汽方式是汽輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵，不同的閥門布置形式和進汽方式與汽輪機的運行經(jīng)濟性有著直接關(guān)系。閥門布置技術(shù)及發(fā)展趨勢1.1

高壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥的傳統(tǒng)布置早期國內(nèi)660MW汽輪機的高壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥由2個主汽閥帶4個調(diào)節(jié)閥組成，布置在汽輪機機頭側(cè)，采用吊架將高壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥懸掛起來，同時采用較長的主汽導(dǎo)管將高溫高壓蒸汽引入汽輪機中，高壓主汽閥傳統(tǒng)布置方式如圖1所示。近年來，電廠對汽輪機的運行經(jīng)濟性要求越來越高，對閥門、管道和汽缸進、排汽腔室的流動損失也非常關(guān)注，已成為提升汽輪機產(chǎn)品性能的關(guān)鍵之一。1.2

高壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥的創(chuàng)新布置隨著技術(shù)不斷發(fā)展、創(chuàng)新，人們著重研究高壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥的布置型式，解決了閥門布置離汽輪機較遠以及汽缸進汽方式的問題，對于節(jié)能減排、降本增效具有十分重要的現(xiàn)實意義。高壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥的創(chuàng)新布置方式：高壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥由2個主汽閥與2個調(diào)節(jié)閥組成，臥式布置在汽輪機兩側(cè)，采用浮動支撐方式，同時取消了進汽導(dǎo)管。高溫高壓蒸汽通過閥門直接進入汽輪機，蒸汽經(jīng)螺旋形蝸殼流入高壓第一級，高壓內(nèi)外缸有水平中分面，左右進汽口分別布置在水平中分面上下，高壓主汽閥水平布置方式如圖2所示。1.3

高壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥布置形式對比高壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥布置形式對比如表1所示。由表1可知，高壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥布置位置的發(fā)展趨勢都是就近布置在機組兩側(cè)，同時進汽方式采用切向全周進汽方式。閥門布置在汽缸兩側(cè)，以盡量減小管道的壓力損失，同時降低特殊管材的采購、制造、加工成本，有利于降低電廠的初次投入成本。

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閥門創(chuàng)新布置形式、汽缸切向進汽技術(shù)介紹根據(jù)國內(nèi)、外閥門結(jié)構(gòu)技術(shù)及其發(fā)展趨勢，本文對660MW超超臨界汽輪機的閥門布置和汽缸進汽方式進行了研究，從結(jié)構(gòu)、型式、布置方式、經(jīng)濟性等方面進行論述，具體內(nèi)容如下：2.1

主要技術(shù)特征2.1.1

結(jié)構(gòu)特點（1）高壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥就近布置在汽缸兩側(cè)，臥式布置；（2）切向進汽，進汽管分布在汽缸左右兩側(cè)；（3）取消高壓主汽導(dǎo)管，實現(xiàn)進汽管和導(dǎo)汽管功能二合一的設(shè)計理念；（4）閥門與汽缸采用剛性連接，同時采用浮動支撐方式。2.1.2

技術(shù)難點（1）切向進汽氣動分析，如果氣體流動方向與汽輪機旋轉(zhuǎn)方向不一致，容易產(chǎn)生附加損失；（2）螺旋形蝸殼流道形狀設(shè)計，如果汽缸進汽腔室不是螺旋形蝸殼形狀，容易產(chǎn)生較大的氣流阻力；（3）進汽管結(jié)構(gòu)設(shè)計，需考慮穿過高壓外缸、內(nèi)缸，涉及熱位移等；（4）高壓內(nèi)、外缸結(jié)構(gòu)設(shè)計，需要考慮空間、密封以及相對熱位移對進汽管的影響；（5）閥門布置與基礎(chǔ)關(guān)系，需要結(jié)合電廠管道布置及基礎(chǔ)確定開槽位置；（6）高壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥的支撐與汽缸、閥門的穩(wěn)定性分析，若模型建立不準確，會影響汽輪機運行的穩(wěn)定性；（7）汽缸、閥門的安裝、拆取結(jié)構(gòu)設(shè)計，閥門臥式布置，安裝、拆卸難度較大。2.1.3

技術(shù)優(yōu)勢（1）結(jié)構(gòu)緊湊，閥門就近安裝；（2）技術(shù)先進，流動損失?。唬?）采用專業(yè)的安裝、拆卸工具，現(xiàn)場安裝維護方便；（4）生產(chǎn)制造成本低，電廠造價費用少。2.2

主要技術(shù)內(nèi)容2.2.1

高壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥高壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥門布置位置由機頭側(cè)改為就近布置在汽缸兩側(cè)，在運行平臺上，左、右閥門上下切向進汽，汽缸腔室設(shè)計為蝸殼形狀。蝸殼流道由CFD數(shù)值分析計算確定。閥門布置與汽輪機檢修、安裝和基礎(chǔ)設(shè)計有關(guān)。高壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥由機頭側(cè)改為就近布置在汽缸兩側(cè)運行平臺上切向進汽后，汽缸下部進汽的閥門離汽輪機運行平臺之間的距離較小，閥門需布置在基礎(chǔ)開孔線內(nèi)，油動機低于運行平臺。油動機及油動機的拆卸空間可在現(xiàn)有基礎(chǔ)上局部開槽設(shè)置。高壓閥門浮動支撐如圖3所示。2.2.2

進汽管結(jié)構(gòu)進汽管采用插管方式，閥門直接設(shè)在汽缸上，如圖4所示，結(jié)構(gòu)緊湊，漏點少，法蘭承壓低，機組可靠性高。調(diào)節(jié)閥座與進汽管合二為一，調(diào)節(jié)閥座直徑大小直接影響內(nèi)、外汽缸進口尺寸，進汽流速設(shè)計較高，可有效避免內(nèi)、外汽缸進汽口尺寸設(shè)計過大的問題。2.2.3

閥門支撐高壓主汽閥、調(diào)節(jié)閥水平臥式布置，采用彈簧浮動支架支撐，如圖5所示。浮動支架能吸收3個方向的熱位移，閥門與汽缸剛性連接，閥門自重由支架承受，閥門隨汽輪機浮動。閥門支撐點應(yīng)充分考慮閥門的穩(wěn)定性和對汽缸的力矩作用，避免閥門附加給汽缸的作用力過大而帶來汽缸變形、機組振動等問題。2.2.4

管道推力及限制條件浮動式閥門管道推力計算邊界在汽缸接口處。閥門隨設(shè)計院主蒸汽管道一起聯(lián)算，汽機廠提供閥門準確的簡化模型，由設(shè)計院進行管道聯(lián)算工作。汽機廠核算確認，最終進行浮動支架的設(shè)計。2.2.5

閥門管道壓損閥門就近布置在汽機兩側(cè)，省掉了導(dǎo)汽管，減少了導(dǎo)管彎頭壓損。經(jīng)三維流場特性數(shù)值計算，結(jié)構(gòu)創(chuàng)新前后的導(dǎo)汽管壓損如表2所示。由表2可知，經(jīng)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新后，汽輪機高壓主蒸汽導(dǎo)管壓損降低1.19%，提升高壓缸效率0.6%左右，有效提高了機組運行經(jīng)濟性，同時降低了電廠煤耗，提升了電廠經(jīng)濟效益