CN100414074C

CN100414074C - 透平膨胀喷射汽轮机

Info

Publication number: CN100414074C
Application number: CNB021417547A
Authority: CN
Inventors: 张春智
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2022-08-26
Also published as: CN1478992A

Abstract

本发明公开了一种透平膨胀喷射汽轮机，有空心圆柱形膨胀喷射器、汇集器、鼠笼式透平叶栅轮体、封头盖、供排汽系统等组成，蒸汽在空心圆柱形膨胀喷射器内圆柱面上能喷射出多股长方形斜切高速汽体冲击鼠笼式透平叶栅轮体动叶片旋转托动发电机，能把轴流式汽轮机轴向推力损失几十吨到百吨转换为机械旋转功，安全运行可靠性高，效率高，功率能达数百万千瓦，它有向心径流式，双径流式，多组双径流串联式所述汽轮机系列产品。

Description

透平膨胀喷射汽轮机

技术领域：

本发明涉及火力、核能发电及把汽动力转换机械旋转功的机械上用的一种透平膨胀喷射汽轮机。

背景技术：

目前火力、核能发电用的汽轮机都是轴流式汽轮机，当高压、高温蒸汽体进入轴流式汽轮机后，冲击垂直于旋转轴上的各级动叶片，产生圆周力旋转托动发电机的同时，在长方形多级动叶片上，又产生多种无功分力损失，特别是轴向推力损失达几十吨到百吨，其它分力损失也较人，轴流式汽轮机的功率，美国1970年达到1500MW，1973年1300MW再往上提就很困难。

发明内容：

本发明的目的是，利用木人已发明向心透平膨胀涂管器的原理，提供一种双径流式透平膨胀喷射汽轮机，来克服传统汽轮机的多种无功分力损失，特别是把轴流式汽轮机的轴向推力从几十吨到百吨的损失，能有效的转换成机械旋转功，来提高蒸汽动力的作功效率，降低煤电耗比，来节约燃料资源，轴流式汽轮机的功率已经达到很高的水平，如果再往上提高它的功率就很困难了，而所述汽轮机具有较大的功率，特别是多组双径流串联式透平膨胀喷射汽轮机，能达数百万千瓦的能力，完全能够满足火力、核能发电大功率的需要。

本发明的任务是按如下方式完成的，它是有空心圆柱膨胀喷射器的内圆柱面上，有双多个长方形斜切渐缩型膨胀喷射嘴的出口，能同时喷射出多股长方形斜切高速汽体，向双面鼠笼式透平叶栅轮外径上的长方形动叶片冲击产生圆周力，汽体进行膨胀经长方形静叶片整流方向，又向下一级双长方形动叶片冲击产生圆周力，高压、高温蒸汽经过多级动、静叶片膨胀、整流、冲击后，变成无压高温汽体经排气管网进入冷凝器，在多级多个长方形动叶片上产生的圆周力，推动鼠笼式透平叶栅轮体旋转，托动双台发电机发电，能充分发挥汽动力的发电效率，这是小型向心经流式透平膨胀喷射汽轮机，它不能满足较大的功率。要提高它的功率，就要用双径流式透平膨胀喷射汽轮机，即高压、高温蒸汽，先是经过向心径流式透平膨胀喷射流动做功后的汽体，在轮毂处各转向180°进入离心径流式透平膨胀喷射，流向鼠笼式透平叶栅轮体的外径方向，经过各级动静叶片进行膨胀、整流，冲击使长方形动叶片上产生圆周力，推动鼠笼式透平叶栅轮体旋转托动双台发电机发电，使高压、高温蒸汽充分转换为机械旋转功，变成高温无压汽体进入排气管网流到冷凝器，这是中型所述汽轮机的功率。需要大型汽轮机的功率，就需要做成同轴多组双径流串联式透平膨胀喷射汽轮机，它的功率能达到数百万千瓦完全能满足火力、核能发电大功率的需要。由于所述汽轮机都是多级径流式，它们的长方形动静叶片都平行于旋转轴，高压、高温汽体在转换为机械旋转功的过程中，不会产生轴向推力损失，能把轴流式汽轮机的几十吨到百吨轴向推力损失，转换为机械旋转功来提高它的功率和效率，同时省去了推力轴承，高压汽封等及其相应的调控设备，节约了设备投资，由于没有轴向推力，它的安全运行可靠性非常高，节约了人力和物力，还能用在把汽动力转换为机械旋转功的机械上，如核动力航空母舰、核动力潜水艇等上使用。

发明附图说明：

图1是径流式透平膨胀喷射汽轮机的结构纵面图。

图2是双径流式透平膨胀喷射汽轮机的结构纵剖面图。

图3是双径流串联式透平膨胀喷射汽轮机的结构纵剖面图。

图4是径流式透平膨胀喷射汽轮机的结构横剖面图。

图5是径流式透平膨胀喷射汽轮机的供排汽管网图。

本发明具体实施方式：

以下结合附图对本发明作进一步的详细描述：

参照图1、2、3、4、5所示它是具有良好机械强度耐高压、高温合金钢铸造成的空心圆柱形膨胀喷射器4，它有外圆柱壁板3，多个进汽管法兰1及两侧面环形板5、中间的环形隔板6、双多个长方形斜切渐缩型膨胀喷嘴8，多个分区储能室7、多个横隔板2、两侧圆周上多个联接螺栓9铸造成整体并进行机加工，在空心圆柱形膨胀喷射器4的两个侧面各有对称的单面鼠笼式透平静叶片栅体封头盖19，它是有圆形封头盖板18、轴承座、汽封座、支座24及地脚螺栓25的孔，无压汽体流道31、排汽管32、法兰33，是有良好机械强度的耐高压、高温合金铸造成整体并进行机加工，在它的外圆周直径上有多个联接螺栓9的孔，在内侧圆平面上镶接良好机械强度耐高压、高温合金钢多级多个静叶片15，在多级多个静叶片的端头有环形连接件17，各级静叶片的中间有多个加强环形板16，在空心圆柱形膨胀喷射器4的内圆柱空间，有良好机械强度耐高压、高温合金钢双面鼠笼式透平叶栅轮体10、有旋转轮14、轮毂28双圆平面都镶有多级多个长方形动叶片11，在各级动叶片的端头有环形连接件13，在各级长方形动叶片11中间有多道加强环形板12，在轮毂28内有良好机械强度耐高压高温合金钢旋转轴21，由平键27、螺母29、定位螺丝30、联接在旋转轴21上，两端对称各有汽封装置23、轴承22、联轴器20、并能自由转动。图2是在向心多级经流式的两侧，各有离心多级径流式组成的双径流式透平膨胀喷射汽轮机，它的两侧有良好机械强度耐高压、高温合金钢的空心圆柱形汇集器40的外圆柱壁板41，多个排汽管法兰44、内圆柱面集汽板43、两侧环形板45、39和双面鼠笼式静叶片栅体隔板34铸造成整体，它的双圆平面镶接相同材料做成的多级多个长方形静叶片36、有加强环形板37、端头有环形连接件52、在轮毂50、28和旋转轴21、用平键51、27联接，具有良好机械强度耐高压、高温合金钢两侧的封头盖46、圆形封头盖板47、轴承座24、铸造成整体，由螺栓9、35将空心圆柱形膨胀喷射器4、两侧的汇集器40、两头的封头盖46联接成整体，旋转轴21、两头各有联轴器20、其它同上所述并能自由转动。图3是双径流串联式透平膨胀喷射汽轮机，它是有两组双径流式串联一根旋转轴21上组合成的，同样可做成多组双径流串联式透平膨胀喷射汽轮机。由于旋转轴21过长当抗穹截面达不到要求时，可在中间设1-2道轴承支座69、轴承70、来满足上述需要，它是有良好机械强度耐高压、高温合金钢空心圆柱形汽体汇集器57、外圆柱壁板60、多个排汽管法兰59、两侧面有环形板56、内圆柱面上的集汽板58汽体流道61铸造成整体，在汇集器57、空心圆柱形膨胀喷射器63、内圆柱空间有良好机械强度耐高压、高温合金钢鼠笼式透平叶栅轮体55的旋转轮62、轮毂64、有平键65与旋转轴21联接，在旋转轮62的双圆环形平面上，各镶接有相同材料做成的多级多个长方形动叶片54、在空心圆柱形汇集器57的两个侧面，各有良好机械强度耐高压、高温合金钢空心圆柱形膨胀喷射器63，它是在空心圆柱形膨胀喷射器4的一个侧面环形板5与双面鼠笼式透平静叶片栅体隔板66、内圆有多个连接件68、轴承支座69，在它们的中间有汽体流道67铸造成整体，在它的双圆环形面上，各镶接有相同材料做成的多级多个长方形静叶片15、36，由空心圆柱形汇集器57、两侧的空心圆柱形膨胀喷射器63、空心圆柱形汇集器40、圆形封头盖46、用螺栓9、35联接，在旋转轴21上有平键65、27、51与轮毂64、28、50相联接装配，在轴承70、22内，两头各有联轴器20，其它同上所述并能自由转动。它有供汽总管74、支管73多个分支管71、多个法兰72与空心圆柱形膨胀喷射器4、63上，多个进汽管法兰1用螺栓联接，还有排汽总管78、支管75、多个分支管76、多个法兰77与空心圆柱形汇集器57、40上，多个排汽管法兰44、59、32用螺栓联接。

本发明的实施例：

双径流式透平膨胀喷射汽轮机，是将加工好的鼠笼式透平叶栅轮体10的轮毂28、由平键27与旋转轴21联接好后，安装在空心圆柱形膨胀喷射器4内圆柱空间，先安装它两侧的空心圆柱形汇集器40、及一体化的鼠笼式透平静叶片栅体隔板34、用多个螺栓35将它们联接好，两侧的单面鼠笼式透平叶栅轮体48、轮毂50、平键51安装在旋转轴21上和空心圆柱形汇集器40内，再安装两侧的圆形封头盖46和轴承22，用多个螺栓9联接整体，最后安装旋转轴21两头的联轴器20并能自由转动，把整机安装在基础的地脚螺栓25上，联轴器20分别与发电机联接。接通供汽总管74、支管73、多个法兰78，与空心圆柱形膨胀喷射器4的多个供汽管法兰1及排汽总管78、支管75、多个分支管76、多个法兰77、与空心圆柱形汇集器40上的多个排汽管法兰44联接好。经检查无误后打开供汽闸门少量进行预热多天，当透平膨胀喷射汽轮机的温度升高到要求数值时，即可全部打开供汽闸门，使高压、高温蒸汽通过供汽管网进入多个分区储能室，各分区储能室汽体压力和总供汽管内压力保持一致，各分区储能室的高压、高温蒸汽，进入多个双长方形斜切渐缩型膨胀喷嘴的进口，在渐缩型膨胀喷嘴的作用下，高压、高温蒸汽的压力逐渐下降速度逐渐增大，在空心圆柱形膨胀喷射器的内圆柱面上的多个长方形喷嘴的出口，喷射出多股长方形斜切高速强大汽体，冲击到鼠笼式透平叶栅轮体外径上的多个长方形动叶片上，产生线荷的圆周力旋转，能获得以半径为力臂的最大旋转功的同时不会产生轴向推力，能较大的提高效率和功率，高压、高温蒸汽经过膨胀进入长方形静叶片整流方向，冲击下一级动叶片产生圆周力，如此下去，经过多次膨胀、整流、冲击，使高压、高温蒸汽先向心后离心流动，使全部蒸汽中的动力转换为机械旋转功，变成无压高温汽体进入排汽管网，受冲击的双面鼠笼式透平叶栅轮体10和单面鼠笼式透平叶栅轮体48上的多级多个动叶片产生圆周力高速转托动双台发电机发电。

它所具有的优点：

1、透平膨胀喷射汽轮机，能做成向心径流式透平膨胀喷射汽轮机，双径流式透平膨胀喷射汽轮机，多组双径流串联式透平喷射汽轮机等系列产品，上所述汽轮机能一轮托动双台发电机的功能，充分发挥所述汽轮机的机械性能，并把汽轮机的功率和效率提到一个新水平。它具有小、中、大所述汽轮机功率。

2、透平膨胀喷射汽轮机，它的空心圆柱形膨胀喷射器内圆柱面上，有多个长方形斜切渐缩型膨胀喷嘴的出口，能同时喷射出多股长方斜切高速汽体，能以最大的喷射力，冲击双面鼠笼式透平叶栅轮体直径外圆周上，双面多个长方形动叶片产生最大线荷载的圆周力，它以半径为力臂能获得最大力矩的功率，特别是双径流式和多组双径流串联式透平膨胀喷射汽轮机，能达数百万千瓦大的功率。

3、透平膨胀喷射汽轮机的空心圆柱形膨胀喷射器，内圆柱面上的多个双长方形斜切渐缩型膨胀喷嘴的出口和多级多个所有的长方形动静叶片都平行于旋转轴，它所喷射出来的长方形高速斜切汽体，冲击鼠笼式透平叶栅轮体上的多级多个长方形动叶片，产生线荷的圆周力旋转，不会产生轴向推力损失，其它分力损失也很小。能把轴流式汽轮机的轴向推力几十吨到百吨的损失转换为机械旋转功，能较大的提高汽动力的发电效率，也省去了推力轴承、高压汽封等装置及其相应的调控系统。

4、透平膨胀喷射汽轮机在运行中，由于汽动力转换为机械旋转的过程中不会产生轴向推力，其它分力也很小由此它的安全运行可靠性非常高，不需要专人管理和监控。

Claims

1.一种透平膨胀喷射汽轮机，其包括：空心圆柱形膨胀喷射器(4、63)，空心圆柱形汇集器(40、57)两头的圆形封头盖(19、46)由螺栓(9、35)联接，其特征是：圆柱形膨胀喷射器(4、63)的内圆柱面上有多个渐缩型膨胀喷嘴(8)，所述的多个渐缩型膨胀喷嘴(8)出口的高压、高温流体是向心径流，在轮毂处，转向180°进行离心径流，流动进入空心圆柱形汇集器(40、57)，同时动力流体推动旋转轴(21)上的双面鼠笼式透平叶栅轮体(10、55)和单面鼠笼式透平叶栅轮体(48)旋转托动两头发电机，空心圆柱形膨胀喷射器(4、63)上有多个供汽管法兰(1)与多个分支管(71)上的法兰(72)，它们由螺栓联接并和支管(71)、供汽总管(74)焊接成供汽管网，空心圆柱形汇集器(40、57)上有多个排汽管法兰(44、59)与多个分支管(76)上的法兰(77)，它们由螺栓联接并和支管(77)、排汽总管(78)焊接成排汽管网。

2.根据权利要求1所述的透平膨胀喷射汽轮机，其特征是空心圆柱形膨胀喷射器(4、63)上外圆壁板(3)有多个供汽管法兰(1)，内圆柱面上有多个双长方形斜切渐缩型膨胀喷嘴(8)，在所述的膨胀喷嘴的出口中间有环形隔板(6)、多个横隔板(2)组成的多个分区储能室(7)，两侧面环形板(5)的外圆周上均布多个螺栓(9、35)的孔与空心圆柱形汇集器(40、57)上的环形板(39、56)联接成整体。

3. 根据权利要求1所述的透平膨胀喷射汽轮机，其特征是：空心圆柱形汇集器(40、57)的外圆柱壁板(41、60)上有多个排汽管法兰(44、59)，环形板(45、56)外圆周上多个螺栓(9、35)的孔，内圆柱面上有多孔集汽板(43、58)，中间是环形汽体流道(42、61)，环形板(39、56)的外圆周上有多个螺栓(35)与膨胀喷射器(4、63)的外圆周上的孔联接，并和双面鼠笼式透平静叶片栅体隔板(34、66)铸造成整体，其两个侧面上各镶接多级多个长方形静叶片(15、36)、加强环形板(16、37)、端头环形连接件(17、38)。

4. 根据权利要求1所述的透平膨胀喷射汽轮机，其特征是：双面鼠笼式透平叶栅轮体(10、55)上有轮毂(28、64)，旋转轮(14、62)的两侧面上镶接多级多个长方形动叶片(11、55)、加强环形板(12、53)、端头环形连接件(13、52)，单面鼠笼式透平叶栅轮体(48)上有轮毂(50)，旋转轮(49)的侧面上镶接多级多个长方形动叶片(54)、加强环形板(53)、端头环形连接件(52)，由平键(27、51、65)将上述轮毂连接在旋转轴(21)上，轴的两头有汽封装置(23)、轴承(22)、联轴器(20)。

5. 根据权利要求1所述的透平膨胀喷射汽轮机，其特征是：两头的圆形封头盖(19、46)上具有圆形封头板(18、47)，内侧圆平面上镶接多级多个长方形静叶片(15)，它的外圆周上有多个连接螺栓(9)的孔，与空心圆柱形膨胀喷射器(4)或空心圆柱形汇集器(40)联接成整体，它有轴承支座(24)、地脚螺栓(25)的孔、汽体流道(31)、排汽管(32)、法兰(33)。