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第三节 超高压冷凝式汽轮机

  哈尔滨汽轮机厂设计制造的冷凝式超高压汽轮机系列产品,主要配20万千瓦档次火力发 电机组。
    50年代末,该厂在设计制造5万千瓦、10万千瓦机组的同时,便仿苏开展设计研制20万 千瓦汽轮机(07#)工作,但因缺少经验在设计和制造方面都存在一定的问题,加上用户红山 电厂下马停建,这台正在试车台上进行总装的20万千瓦机组,没有出厂就报废了。为使国家 财产少受损失,这台报废的20万千瓦机组,由储品昌和朱安仁两人负责改造为高压10万千瓦 51—100—2型(05#)机组,1971年安装于辽宁省清河电厂。
    1962年工厂由仿制阶段走上改型设计阶段,技术队伍已壮大,经验也比较丰富,科研设 施已初具规模,因此工厂决定再度设计制造20万千瓦汽轮机。1963年国家把20万千瓦汽轮机 的设计与制造列入十年科学技术发展规划的重点科研项目中,于1964年1月,在全国“大型 火电机组技术会议”上,对哈尔滨汽轮机厂设计制造20万千瓦汽轮机组方案进行了论证和审 查。工厂于1964年3月由主任设计师徐荣达为首开始设计,相继投入生产,首台机组于1971 年12月出厂,装于辽宁省朝阳电厂,该机组型号为N200—130/535/535型(34#)中 间再热冷凝式汽轮机组。产品的结构为单轴、三缸、三排汽,新蒸汽通过两个高压主汽调节 阀进入高压缸,进汽参数为130公斤力/平方厘米,温度为535℃,高压缸排汽回到锅炉的中 间再热器,从再热器出来的蒸汽压力为21公斤力/平方厘米,温度535℃,通过两个中压主 汽阀,4个中压调节阀进入中压缸,蒸汽出中压缸,分三路进入低压缸,而后排入冷凝器。 机组分高、中、低压3个部分,高压缸为双层结构,可以减少汽缸内外壁之间的压力差和温 度差,使缸壁减薄,热压力减小,便于启动;高、中压缸之间的进流部分是头对头布置,三 个低压缸之一是与中压缸排汽部分直接连接。另两个为中间反向分流的两排汽口,每个排汽 口都与一个冷凝器连接,高压转子有12级,1个单列调节级与11个压力级全为整锻式;中压 转子有10个中压级和5个低压级,前7级为整锻式,后3级和5个低压级全为红套结构;低压转 子为2×5(10)级,红套结构,末端叶片为665毫米;全机有5个轴承,分置于5个轴承箱内; 采用喷咀调节,凸轮配汽机构;调节系统为机械液压式,速度不等率3~6%,迟缓率不大于 0.3%,全机总长为21 030毫米。
    在研制20万千瓦机组科学实验中,工厂坚持实行生产、科研、使用三结合的方针。1976 ~1977年,由哈尔滨汽轮机厂、水电部东北电力局、东北电力技术改进局和朝阳电厂等单位, 共同组成20万千瓦机组性能试验(实验)科研组,在朝阳电厂20万千瓦1#机组上进行全面性能 测试,首次获得中国20万千瓦机组的热力性能数据,实测值为2 024大卡/千瓦时,完 全达到设计任务书的要求。
    工厂研制的N200—130/535/535型冷凝式超高压汽轮机组,共生产出18台,首 台在1971年出厂,末台1981年出厂。该型产品大部分是在1971~1975年“文化大革命”期间 设计制造的,机组的质量问题较多。工厂在1985年以前,对所有出厂的20万千瓦机组都进行 了修改完善。
    20万千瓦机组的完善化与开发工作是同时进行的,1979年2月一机部要求哈尔滨汽轮机 厂与四川东方汽轮机厂设计制造的20万千瓦汽轮机组要做到:热力参数统一;大锻件统一; 与发电机的联接尺寸统一;基础安装尺寸统一;主要外购配套件统一。1980年初,工厂以主 任设计师阎绍斌为首组成20万千瓦机组的定型设计。1981年2月,一机部、水电部又联合下达 通知,要求20万千瓦机组能达到满足电厂调峰的要求。在此形势下,工厂在20万千瓦机组的 定型设计基础上,按两部的要求,对机组进行了大幅度的改进,设计出一种N200—130/535 /535—1型(55#)20万千瓦冷凝式超高压汽轮机组。首台机组于1983年3月出厂,安装于广 东省韶关电厂,到1985年末共生产出8台。
    N200—130/535/535—1型(55#)机组,仍为单轴、三缸、三排汽结构。但在整 体设计和制造中有了很大的改进。主要表现在:(1)低压通流由原阶梯形通道改为光滑形斜 通道,提高了低压缸效率;(2)改变末端叶片根部反动度,改善了流动性能,改善了叶片变 工况特性;(3)加大通流间隙,增大机组在启动与停机的膨胀控制值,加快机组的启动时间, 有利于快速启动;(4)高压通流部分的轴向结构汽封改为径向结构汽封,减少了运行时的漏汽 量;(5)改善轴承箱与基架之间的滑动条件;(6)采用新研制的结合油箱装置;(7)采用自动 盘车装置;(8)采用新研制成功的整屏式的保护监视装置等。这些措施的采用,使N200—130 /535/535—1型(55#)机组大大提高了安全性和机动性,能够满足快速启动的要求, 可以担负调峰运行。机组的外型尺寸为21030×10800×4700毫米。该型机组出厂后,颇 受用户欢迎,1983年获黑龙江省优质产品称号,同年11月获机械工业部优质产品称号。
    随着国家改革开放政策的实施,1981年10月巴基斯坦古杜电站向中国发出招标信息。哈 尔滨汽轮机厂,在有六国八方的国际招标中一举中标。1983年签订合同。合同书规定,哈尔 滨汽轮机厂由总工程师徐大懋为总负责,由主任设计师阎少武、副主任设计师李瑞芝负责设 计的N210—130/535/535(69#)冷凝式超高压出口机组。出力为21万千瓦(水温为 37℃),末端叶片为710毫米。机械工业部电器工业管理局于1983年3月19日向哈尔滨汽轮机 厂正式下达了制造任务书。1984年10月首台机组全部按期交货,1985年12月29日在巴基斯坦 古杜电站并网发电。
    N210—130/535/535型21万千瓦冷凝式超高压汽轮机组为单轴、三缸、两排汽 结构,比20万千瓦机(55#)减少了一个排汽口;全机共有32级,即:高压12级,中压10级, 低压2×5(10)级,叶片型线作了较大的调整,高压缸2—9级动叶采用“HQ—1”号新型线, 损失率比原型线低0.9%,5—12级静叶采用“HQ—2”号型线,损失比原型线低0.4%,中压 缸改变21级和22级动叶安装角,改善工作特性,末端叶片采用710毫米,次末级用475毫米, 该两级叶片都经过严格的动调频试验和强度试验;通流部分的子午面型线和汽封结构型线都 作了改进,适应快速启动的需要;供油系统采用组合油箱装置;调节系统联动试验的功频电 调节装置,为调节自动化提供了依据。这台机组的外型尺寸为18 300×7 000×5 850毫米。  在制造过程中,进行了汽缸刚度和强度试验、叶根光辐试验、叶型吹风试验和叶片的动 调频试验等17项科研试验项目,这些试验确保了产品质量。