摘要:

南京汽輪電機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司建廠50年來(lái)，一直致力于電站汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)制造。企業(yè)不斷緊跟經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場(chǎng)的需求。開(kāi)發(fā)不同類型的產(chǎn)品，迄今為止，已設(shè)計(jì)制造各類汽輪機(jī)100多個(gè)品種，派生產(chǎn)品400多種。進(jìn)入二十一世紀(jì)，集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)更是著眼于發(fā)展，著眼于未來(lái)，非常正確的選擇與北京全四維動(dòng)力科技有限公司合作，共同研制開(kāi)發(fā)具有世界先進(jìn)水平的各類型電站汽輪機(jī)。在研制開(kāi)發(fā)過(guò)程中，吸取總結(jié)了我國(guó)在葉輪機(jī)械氣動(dòng)熱力學(xué)取得的科研成果，在已成功應(yīng)用于我國(guó)汽輪機(jī)行業(yè)老產(chǎn)品改造、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的全三維技術(shù)基礎(chǔ)上，努力開(kāi)拓進(jìn)取，不斷技術(shù)創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)出更為先進(jìn)具有當(dāng)代國(guó)際領(lǐng)先水平的準(zhǔn)四維/全四維技術(shù)，并把這一頂尖技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用于汽輪機(jī)老產(chǎn)品改造和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。集團(tuán)公司落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，本著建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)宗旨，組織開(kāi)發(fā)了多種余熱利用發(fā)電設(shè)備，其中水泥生產(chǎn)線余熱發(fā)電用汽輪機(jī)是近幾年重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的，具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平的產(chǎn)品。

目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的水泥生產(chǎn)線，仍然有大量350℃以下的低溫余熱不能完全利用，回收水泥生產(chǎn)過(guò)程中的低溫余熱，用來(lái)發(fā)電，可有效減少水泥生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗，同時(shí)降低了廢氣排放的溫度，有效的減輕水泥生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的熱污染，具有顯著的節(jié)能和環(huán)保意義，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方針，有很大的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景，南汽輪集團(tuán)研制開(kāi)發(fā)的這種技術(shù)先進(jìn)的汽輪機(jī)，已和各水泥企業(yè)簽定了30多臺(tái)套合同，其中海螺集團(tuán)占了絕大多數(shù)。引起水泥行業(yè)和汽輪機(jī)行業(yè)的普遍關(guān)注。

1．水泥窯低溫余熱汽輪機(jī)主要設(shè)計(jì)技術(shù)特點(diǎn)

南汽輪集團(tuán)與北京全四維動(dòng)力科技有限公司共同研制開(kāi)發(fā)的用于水泥生產(chǎn)線低溫余熱利用汽輪機(jī)，皆為雙壓（帶一級(jí)補(bǔ)汽）、單缸、沖動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)。

1.1汽輪機(jī)主要技術(shù)規(guī)范

	7MW系列	9MW系列	18MW系列	30MW系列
額定功率MW	7.5	9	18	30
功率等級(jí)范圍MW	6～12	8～12	17～24	25～32
額定主蒸汽壓力MPa.a	1.05	0.689	0.689	0.689
主蒸汽溫度℃	320	317	315～330	312～330
主汽壓力范圍MPa.a	0.981～1.27	?	?	?
補(bǔ)汽壓力	0.12～0.25	0.12～0.137	0.11～0.14	0.12～0.14
補(bǔ)汽流量t/h	1～5	1～6	1～6	3～11
給水溫度℃	35～45	35～45	35～45	35～45
汽耗kg/kW.h	5.68	5.61	5.6	5.58
熱耗kJ/kW.h	16285	16845	16075	16458
汽輪機(jī)級(jí)數(shù)	11	9	9	10
末級(jí)葉片葉片長(zhǎng)度mm	300	330	485	665
汽輪機(jī)本體重量t	～46.5	～45	～61	92
配汽方式	節(jié)流調(diào)節(jié)	節(jié)流調(diào)節(jié)	節(jié)流調(diào)節(jié)	節(jié)流調(diào)節(jié)
回?zé)嵯到y(tǒng)	無(wú)	無(wú)	無(wú)	無(wú)

1.2通流部分設(shè)計(jì)技術(shù)特點(diǎn)

水泥窯低溫余熱汽輪機(jī)通流部分的設(shè)計(jì)，在技術(shù)方面最突出的特點(diǎn)是采用當(dāng)代更為先進(jìn)的、在成熟的全三維技術(shù)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的、具有當(dāng)代國(guó)際領(lǐng)先水平的準(zhǔn)四維/全四維技術(shù)，對(duì)通流部分及主汽閥、調(diào)節(jié)閥、汽缸等各部分主蒸汽流經(jīng)的部位進(jìn)行全面系統(tǒng)設(shè)計(jì)，達(dá)到節(jié)約能源、降低消耗、提高經(jīng)濟(jì)性和增加出力（在同等主蒸汽流量下）的目的。

（1）采用先進(jìn)的非數(shù)值優(yōu)化方法（遺傳算法）與常規(guī)的數(shù)值優(yōu)化方法相結(jié)合，針對(duì)不同工作條件下的葉片型線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。使得葉片型線損失很小；葉片前緣設(shè)計(jì)使得葉片對(duì)來(lái)流攻角變化不敏感；較薄的葉片尾緣減小了葉片的尾跡損失；較大的葉片最大厚度增強(qiáng)了葉片的剛性。

（2）末幾級(jí)采用彎扭聯(lián)合成型靜葉柵。改變靜葉柵內(nèi)部的流場(chǎng)，減小葉片損失，從而大幅度提高汽輪機(jī)的級(jí)效率。

（3）通流部分子午面光顧。光滑順暢的子午面型線可以減小因子午面形狀突變而帶來(lái)的額外損失。

（4）動(dòng)葉自帶圍帶整圈聯(lián)接。通過(guò)預(yù)扭裝配使動(dòng)葉片形成整圈聯(lián)接，可以使動(dòng)葉片振動(dòng)應(yīng)力減小，不存在鉚接造成的應(yīng)力集中，運(yùn)行安全可靠。

（5）采用新一代梳齒式汽封。經(jīng)過(guò)多年實(shí)驗(yàn)研究，及國(guó)內(nèi)外機(jī)組實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，梳齒式汽封是密封效果最好的結(jié)構(gòu)形式。梳齒式汽封以其特有的擾流作用，最大限度的減小漏汽，尤其是在沖動(dòng)式汽輪機(jī)。

（6）全部采用焊接隔板。焊接隔板剛性好，強(qiáng)度大，能夠保證靜葉內(nèi)汽道形狀準(zhǔn)確，光潔度高。

1.3汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)特點(diǎn)

南汽輪集團(tuán)設(shè)計(jì)制造的水泥爐窯低溫余熱利用系列汽輪機(jī)，為低壓、單缸、沖動(dòng)、帶一級(jí)補(bǔ)汽（雙壓）凝汽式汽輪機(jī)。其基本結(jié)構(gòu)如上圖所示。

汽輪機(jī)采用節(jié)流調(diào)節(jié)，無(wú)調(diào)節(jié)級(jí)。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子根據(jù)進(jìn)汽參數(shù)和功率的不同分別由9、10、11個(gè)壓力級(jí)組成。采用組合套裝結(jié)構(gòu)。

汽缸前端借助于“貓爪”與前軸承座相連，在垂直方向設(shè)有定位左右膨脹的垂直鍵，以保證軸承座在膨脹時(shí)中心不致變動(dòng)。前軸承座坐于前座架上，前座架上裝有熱膨脹傳感器，以反映汽輪機(jī)靜子部分的熱膨脹。后汽缸則支承在左右兩側(cè)的后座架上，在左右后座架與后缸連接面上設(shè)有橫銷，與汽輪機(jī)軸中心線的交點(diǎn)構(gòu)成汽缸熱膨脹的死點(diǎn)。

前軸承座內(nèi)裝有測(cè)速機(jī)構(gòu)，主油泵，危急遮斷裝置，軸向位移傳感器，徑向及推力聯(lián)合軸承。后軸承座與后汽缸一體，裝有汽輪機(jī)后軸承和發(fā)電機(jī)前軸承。30MW系列僅裝有汽輪機(jī)后軸承。后軸承蓋上裝有汽輪機(jī)盤(pán)車裝置。盤(pán)車裝置由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)蝸輪蝸桿副及齒輪減速達(dá)到所需要的盤(pán)車速度。當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速高于盤(pán)車速度時(shí)，盤(pán)車裝置能自動(dòng)退出工作位置。在無(wú)電源的情況下，在盤(pán)車電動(dòng)機(jī)的后軸伸裝有手輪，可以進(jìn)行手動(dòng)盤(pán)車。

水泥爐窯余熱鍋爐產(chǎn)生的低壓蒸汽經(jīng)電動(dòng)隔離閥進(jìn)入位于汽輪機(jī)前部的一個(gè)或者兩個(gè)主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合汽閥，通過(guò)主蒸汽管路，由前汽缸下部進(jìn)入前汽缸蒸汽室，經(jīng)若干級(jí)作功后，與補(bǔ)汽混合，再經(jīng)后幾級(jí)壓力級(jí)作功后排入凝汽器凝結(jié)成水，借助于凝結(jié)水泵打出，經(jīng)汽封加熱器及除氧器后，再重新進(jìn)入余熱鍋爐。