杭汽汽轮机技术体系及发展介绍.docx

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1、杭汽汽轮机技术体系及发展介绍注意：本文仅介绍杭州汽轮机股份有限公司主体的汽轮机技术和业务，杭汽子公司杭州中能的冲动式汽轮机业务（陕鼓汽轮机引进）不在本文介绍范围内。1.杭汽汽轮机概述杭汽主要生产反动式工业汽轮机，其技术源于上世纪70年代引进的西门子三系列体系，主要特点是采用积木块系统和通流部分计算机优化而进行设计，产品主要应用于各类工业驱动和能源综合利用的发电领域。通过近年来不断的自主创新，产品技术水平始终处于国内领先水平，在国内目标市场一直拥有较高的市场占有率，尤其是在高端石化行业的拖动领域。国内竞争对手的产品均为冲动式汽轮机，其为固定参数选型，即产品具有系列性,并不能根据用户的具体参数和工

2、艺要求进行“量体裁衣”式的设计制造，只能就近选择机型或采用个别部件的更换，进行名义上的个性化设计制造，其设计工况一般容易偏离实际运行工况。根据杭汽基于热力计算结果和用户使用情况的调查表明，杭汽反动式背压机额定工况下汽耗比冲动式低9-12%,变参数、变负荷运行时优势更大，最高可达20%以上。2005年，基于当时国内市场对三菱1000MW给水泵汽轮机技术方案高度认同性的背景，杭汽与三菱进行技术合作，引进三菱给水泵汽轮机技术。通过两年时间消化吸收掌握了三菱1000MW等级冲动式单流小汽机技术，成为目前国内同类型给水泵汽轮机运行业绩最早也是最多的汽轮机制造商。但在现阶段给水泵汽轮机领域中，杭汽主推基于

3、西门子三系列的反动式双分流技术方案。2,杭汽三系列汽轮机产品特点“外加受常压H-外酊受岛江G-肯乐式汽轮机E-抽汽式汽轮机K-凝汽式汽轮机W-双流式汽轮机R-M热式汽轮机杭汽弓I进的三系列汽轮机分成若干区段，根据用户的要求，通过热力和强度计算将所需要的区段组合起来，再配上各类相应的部套即组合成各种不同类型的汽轮机。三系歹J汽轮机共有12个基型NK,ENK,NG,ENG1HNK1EHNK,HNG,EHNG,HG,WK,MG,EMGo每种基型由尺寸大小不同的许多积木块构成，每一种积木块区段又有数个尺寸分档，可拼出大量不同机型、不同尺寸的汽轮机,共计可以组成280多种不同功率、转速、流量的汽轮机，加

4、上抽汽机组则机组品种更多。N=NormalpressureinoutercasingH=HghprssurincjtercasingEExtractoturbineGsBackpressureturbineK=CondesingturbineWDoubleflowturbineRReheatingcondensingturbine图1杭汽三系列汽轮机符号说明三系列汽轮机主要三个部分组成：进汽段（新蒸汽进口、中区段（叶栅部分）和排汽段（排汽部分）。进汽段可分为正常进汽参数（N）和高压进汽参数（H）,正常进汽参数（N）进口压力和温度为10兆帕/501摄氏度，高压进汽参数（H）可达14兆帕/540摄

5、氏度。引进技术基本上包含了排汽面积小于L8m2的绝大多数机型，蒸汽参数也包含从低压饱和蒸汽至高温超高压蒸汽范围，高温高压参数下最大功率可达到80000kWo三系列机组均有转子和静子两部分组成。转子采用整锻，调节级是冲动式叶片，装入转鼓形转子上的压力级叶片均为反动式叶片，末几级为带叉形叶根的扭曲叶片，转子上设有平衡活塞。静子则包括外缸、蒸汽室、导叶持环、迷宫式汽封、轴承等部分，调节汽阀及机械杠杆与调速系统的油动机相连。图2杭汽积木块系列反动式汽轮机NK4056NK5O63K5()71(H)NK5()8()NK638()(H)NK639()图3杭汽汽轮机与陕鼓轴流压缩机功率对应关系汽轮机系列sen

6、esofturbine汽轮机类型Turtxnetypes1)2)输出功率范BlRangeofpoweroutput3)kw设计舔速范围Rangeofdesignspeedr/min最高进汽参数Max.inintiaisteamconditionsMPa/C1最高可谓抽汽压力Max.contro*tedextractionpressureMPa(abs)最高排汽压力MaxexhaustPressureMPa(abs)NG550016000-301(V5102.0汽鸵机IEHN型进汽及ENG1(XX)-50016000300010/5105.52.0TurtneswrthNNK10-6501500

7、0-3010Z510及汽昼K空cond.vacadmissionsectionENK1000-00150-3010/5105.5发汽手巩空nd.vac.HNG20(X8000016(XX)-3014/54020汽轮机鬣有HN空进汽四EHNG2000-800160-3014/5405.52.0TurtineswithHNadmissionsectionHNK200010150-3014/540源汽黝真空cond.vac.EHNK200012000015000-3014/5405.5会汽器II空cond.vac汽轮机配病H型进汽股高背压TurbineswithHadssonsectionandfo

8、rhighbackpressureHG10-5000016000-3014/540.5.0双分流&汽式汽轮机DoubleflowcondensngturbinesWK50-80015O-3O1.67420.器汽器*空cpmd.vac再谿及汽式汽轮机ReheatcondensingRHNK500001500003600/300014/540.茶汽赤春空cpmdvac.turbine图4杭汽反动式汽轮机当前产品的技术数据范围3 .杭汽汽轮机特色产品由于杭汽汽轮机产品线较多，以下仅部分列举(1) 1000MW双分流给水泵汽轮机双分流工业汽轮机是杭汽引进西门子三系列反动式工业汽轮机产品中的一个重要组成

9、部分，为引进的12个基型中的一种，机型代号WK。WK型双分流工业汽轮机结构特点为中间进汽，蒸汽向两边均匀分流，分别通过两端的低压级组扭叶片排入冷凝器，汽缸的两端和内部的通流部分为镜面对称，其结构特点类似于大汽轮机的双分流低压缸。WK型汽轮机主要应用于进汽压力、温度比较低，容积流量比较大的场合。其特点是叶片级组呈对称布置；转子两侧的压力分布相似，残余推力很小，对推力轴承要求较低。由于轴向推力非常小，取消了平衡活塞的设计。(2)大型PTA装置余热利用汽轮机该产品是大型PTA装置中驱动工艺空气压缩机的关键动力设备。在PTA装置的流程中，会产生大量难于利用的低压和超低压饱和富蒸汽，工业汽轮机能利用这些

10、饱和蒸汽来驱动工艺空气压缩机，达到能量的回收和利用。该项目每套设备中共存在4台机组，为“汽轮机+轴流式压缩机+离心式压缩机+尾气透平”直联，杭汽PTA汽轮机为单出轴、双进汽、补汽凝汽式，型号为WK6371o汽缸为单缸、单轴、反向双分流结构设计，无调节级节流调节，向下排汽的结构。(3)百万千万机组电站引风机驱动用汽轮机火力发电厂锅炉引风机一般采用电动机驱动方式。随着近年来电力行业装机规模日益扩大，各大电力公司纷纷采取节能降耗措施。引风机采用汽轮机驱动，可以有效降低电站运营中的能耗，成为国内各大电力公司和设计院关注的焦点。在经历了海门电厂、沁北电厂、北仑电厂三个项目的招投标、签约、装置资料的交付过

11、程后，杭汽形成了NKS(5056s63/56、63/71)、HNG两大系列、4个典型机型，逐步形成驱动引风机用汽轮机系列产品(4)大型乙烯装置用汽轮机乙烯三机驱动用汽轮机是工业汽轮机中难度最大的高端产品。结合百万吨乙烯装置非标准参数高压抽汽冷凝汽轮机的特殊要求，重点解决性能优化、转子蒸汽推力平衡计算、转子轴向振动分析、扭叶片设计和轴系扭振分析、新型调节汽阀的研制、新型内缸、高压进汽段和中分面连接螺栓液压方式拧紧技术的开发。经过努力，杭汽成功开发了系列产品，目前已承接100万等级的乙烯三机产品十余项，基本囊括了国内该领域的所有订单。】oo万吨/年乙烯装置中石化天津分公司(2008)中石化镇海博化

12、分公司(2008)80万曲/年乙雉装餐中石化广东茂名石油化工公司(2005)64万吨/年乙烯装置(乙烯三机)24万吨/年乙烯装置中石油大庆石化总厂(i8)中石化上海金山石油化工股份有限公司(2001)图5杭汽乙烯装置用汽轮机发展历程(非最新)4 .杭汽反动式汽轮机技术体系杭汽反动式汽轮机技术体系包含设计程序和设计准则两部分。三系列汽轮机的设计程序由33个子程序组成，含有语句十几万条和巨大程序包。其中经常用的有近十个程序，包括调节级详细计算程序TW0020.转鼓级方案计算程序TW0010.转鼓级详细计算程序TM0010、变工况计算程序TW0070、汽耗修正曲线计算程序TW0050、轴承油耗及耗功

13、计算程序TM0101、转子推力计算程序TM0303、转子振动计算程序TMS05、叶片图及通流绘制程序TF0010、TW0040调节阀计算程序等。三系列汽轮机设计准则包括TAK准则-结构开发设计准则、TEK准则-结构设计准则、TER准则-调节设计准则、TAR准则-调节结构设计准则、TPR准则调节系统设计准则等。5 .杭汽研发设计部门的组织架构工业透平研究院是杭汽的核心研发设计机构。目前包括汽轮机研究所、燃气轮机研究所、工艺研究所、项目工程所和研究院办公室五个部门。其中汽轮机相关研发设计人员数量为200o由于杭汽工业汽轮机技术的日趋成熟，汽轮机部门的人员基本为常规产品设计人员。近年来杭汽研发重点聚

14、焦在中小型燃气轮机领域，燃气轮机研究所的研发人员数目每年均有增多，很多汽轮机核心研发人员已转到燃机部门，目前人数已达50+o机室新技术应用缩短周期机室图6杭汽研发设计部门的组织架构（2012年，非最新）6,杭汽汽轮机研发能力杭汽与西门子公司签订了两份为期10年的“长期技术合作协议”。通过合作生产，加快了消化吸收新技术的速度，还陆续获得了西门子公司的“扩、补、改”技术，使杭汽的技术与西门子基本保持同步发展，其合作关系一直保持到上世纪90年代末。在其后，尤其近十年来，杭汽在汽轮机领域发展了较强的独立研发创新能力。目前，杭汽反动式汽轮机的发展已进入了成熟期，其性能、可靠性和使用寿命等已达到很高水平，正在并已经向大容量、高参数、高效率、高自动化和高可靠性等方向发展。总体上看，其发展动向主要表现在以下方面：（1）不断提高运行效率；杭汽对引进的转鼓级叶片和低压级组叶片进行了自主研发优化，全面升级了气动性能。其研发过程中将已有的叶型库与商用软件结合，不仅可以快速进行一维、二维、准三维的设计和优化、结构设计和优化，还能够方便地进行三维气动分析、强度振动分析和流固耦合分析。构成了一个完整的叶片通流