CN101321929B - 配有轴承支撑体的汽轮机 - Google Patents
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Abstract
涉及一种汽轮机，它配有：一个废汽缸(12)用于引导废汽流；一个轴承(16)用于支承一个涡轮机轴；以及至少两个轴承支撑体(18，20)，轴承(16)利用这些轴承支撑体被固定在废汽缸(12)上。依本发明，其特征在于：至少两个轴承支撑体(18，20)中的任一个都具有一个被布置在相关轴承支撑体中的冷却空腔(24)以用于引导冷却剂(26)；至少两个轴承支撑体(18，20)的冷却空腔(24)经过一个封闭的连接空腔(28)而在轴承(16)的范围内可导引流体地连接起来。
Description
本发明涉及一种汽轮机，它配有：一个废汽缸，用于导引废气流；一个轴承，用于支承涡轮机轴；以及至少两个轴承支撑体，利用这些轴承支撑体可将轴承固定在废汽缸上。
在这种汽轮机上，轴承支撑体都直接处在废汽流中。图4示出一种从现有技术状况所知的用于支承的轴承支撑体18的横断面视图。这种轴承支撑体是作为实体设计成形的，具有孔34，用于内部容纳供汽导管，例如联锁蒸汽管道。在供汽导管和轴承支撑体18之间，只有一个很小的游隙，因此，在供汽导管特别是联锁蒸汽管道和轴承支撑体18之间就会发生一种内部热传递。即使从外面也通过以汽轮机废汽的直接加载而对轴承支撑体18产生一种供热现象。废汽流的温度视工作点之不同而有很大的变化，从而使得轴承支撑体18的变形状况受到直接影响。从现有技术所知道的轴承支撑体装置因此对内部和外部的温度影响都是很敏感的。依此，按现有技术的汽轮机汽封蒸汽温度被限制到低于150℃的值，以及在轴承支撑体和废汽缸或轴承之间设定出大的径向游隙。
本发明的一项任务在于：改进文首述及的那种汽轮机，使得对整个汽轮机能获得热力学的有效性优点。
依本发明，上述任务是利用这样一种汽轮机加以解决的，按这种汽轮机，至少两个轴承支撑体中的每一个都具有一个安置在有关轴承支撑体中的冷却空腔，以用于导引冷却剂，而且至少两个轴承支撑体的冷却空腔经过一个封闭的连接空腔在轴承的区域内可导引流体地相连接。作为冷却剂，例如可使用冷却空气，在此情况下的轴承支撑体的冷却空腔便可设计为被冷却空气所流经的通风空腔。
通过本发明提出的在相应轴承支撑体中设定冷却空腔的做法，和这些冷却空腔经过一个封闭的在轴承区域中的连接空腔而连接，轴承支撑体便可借助一种合适的冷却剂的引导通过而有效地从内部而来地加以冷却。在用冷却空气作为冷却剂的情况下，可以借助对流而调定出一种内部的流过轴承支撑体的冷却空气流。在此情况下，由轴承支撑体中的至少一个吸入环境空气，并将之引导通过连接空腔，再由另一个轴承支撑体将之排放到环境中。这样，即可将轴承支撑体内的热量排除掉，并将轴承支撑体外部的废汽流的温度和/或在轴承支撑体内部所引导的供给介质的温度对轴承支撑体的变形特性的影响减小到最低程度。其结果是，对于轴承及对于废汽缸而言，都可将径向间隙设计得不那么保守。
依本发明，对整个汽轮机都可产生显著的热力学效率优点。在按照本发明实施冷却系统时，甚至可以减小径向间隙，使得可将轴承支撑体直接地焊入到外面的废汽缸和轴承的一个内部的轴密封壳体之间。此外，与现有技术相比，通常还允许在轴承支撑体内所铺设的气封蒸汽导管中有较高的气封蒸汽温度。在本发明提出的汽轮机上，气封蒸汽温度可以超过150℃。这就减小了气封蒸汽系统的复杂性，并可节省制造上和维护上的费用。
根据优选的实施形式，至少两个轴承支撑体的冷却空腔各自具有一个朝向废汽缸的开口。这些开口最好布置在轴承支撑体的朝向废汽缸的一端上。这样，冷却剂例如冷却空气便可从废汽缸的外面，经过一个或多个确定的轴承支撑体的相关开口，而进入到冷却系统中，并经过一个或多个为此所配置的轴承支撑体上的相应开口而再次排出到环境中。
为了能够特别有效地执行轴承支撑体的冷却，至少两个轴承支撑体的冷却空腔和连接空腔形成一个与汽轮机的废汽流封闭的压力室。
轴承最好具有一个轴密封壳体，连接空腔最好布置在轴密封壳体内部。这样，废汽流的流动力性就不会受到影响。根据另一个实施形式，连接空腔是利用布置在一个轴密封壳体外面的导管形成的。根据另一个实施形式，连接空腔被设计布置在轴承内。
根据一个有利的实施形式，连接空腔是设计成通道形的，特别是在至少有三个轴承支撑体时设计为星状通道系统。按这一实施形式，连接空腔可以特别良好地在轴承支撑体之间传输冷却剂。
最好将轴承支撑体中的至少一个安置在汽轮机的下段，从而设计为支承性的轴承支撑体。本发明提出的利用在一个冷却空腔中所导引的冷却剂冷却该支承性的轴承支撑体的做法，由于有大的作用于其上的机械力之故，对于这一支承性轴承支撑体是特别有利的。在轴承利用至少三个轴承支撑体加以保持的情况下，有利的做法是：至少有两个轴承支撑体是支承性轴承支撑体，并因此安置在汽轮机的下段。这样，被支承在轴承中的涡轮机轴的重量便被分布到多个轴承支撑体上，从而又能减小径向间隙。
根据一个有利的实施形式，至少两个轴承支撑体都分别是作为空心体加以设计的。依此，空心体的内部形成相应的冷却空腔。在此情况下，在冷却空腔中所导引的冷却剂对轴承支撑体的冷却作用特别高，因为冷却剂是沿着空心体的外壁流动的。
根据另一个有利的实施形式，这些冷却空腔分别沿着相应的轴承支撑体表面的至少一个区段依各自轴承支撑体的纵向伸延。这样，冷却剂就可直接沿着支撑体表面的相应区段加以引导，从而可实现支撑体表面的最佳冷却。由于冷却空腔分别沿着各自的轴承支撑体的纵向延伸，所以冷却剂从流动技术而言，可以特别简单地被引导通过相关联的、被冷却剂所流通的压力室。
为了将轴承支撑体的承载部分与由汽封蒸汽管路所放出的热相屏蔽，最好采取以下措施：在通风通道中至少安置一个汽封蒸汽管路。
根据一个有利的实施形式，汽轮机是配有轴向流出系统的低压汽轮机。按这种汽轮机，通过废汽流的热传递在按现有技术所采用的实施形式情况下对轴承支撑体产生特别负面的作用。依本发明配置的用于低压汽轮机的轴承支撑体的冷却装置，能够通过减小径向间隙，特别有利地提高热力效率，不仅在汽轮机正常工作中是如此，在汽轮机的不稳定工作情况下亦是如此。
根据另一个有利的实施形式，轴承是低压汽轮机的一个后轴承。该后轴承及承载性的低压汽轮机轴承支撑体都直接处在低压废汽流中。这样，本发明提出的措施对于汽轮机的热力学效率能够起到有利作用。
下面将参照所附的示意图对本发明提出的一种汽轮机的一个实施例做详细说明。附图表示：
图1配有一个后轴承的本发明提出的低压汽轮机的横断面视图；
图2图1中所示低压汽轮机的断面视图的一个详图，在一个下方承载性的轴承支撑体的部位内；
图3图1中所示低压汽轮机的断面视图的一个详图，在一个上方的轴承支撑体的部位内，
图4从现有技术所知的承载性的轴承支撑体的一个横断面视图。
图1表示本发明提出的一种低压汽轮机10的结构。低压汽轮机10具有一个外面的废汽缸12和一个里面的轴密封壳体14。轴密封壳体14包含一个后轴承16，用于容纳一个在图中未示出的涡轮机轴。轴密封壳体14经过三个下承载性的轴承支撑体18及一个上轴承支撑体20而被固定在废汽缸12上。此外，下承载性的轴承支撑体18及上轴承支撑体20都是设计为空心体，并被直接焊定在外面的废汽缸12和里面的轴密封壳体14之间。
图2和3中详细示出了轴承支撑体18中的一个的内部结构，以及轴承支撑体20和轴密封壳体14的内部结构。图2中示出图1中所示的低压汽轮机的一个局部，在三个下承载性的轴承支撑体18中的一个的范围内。轴承支撑体18具有一个将废汽缸12同轴密封壳体14连接起来、设计成实心的轴承支承部22。沿着该轴承支承部22，依其纵向延伸着一个设计为通风通道的冷却空腔24。此外，轴承支撑体18用一个防热套30加以包围，该防热套具有一个补偿器32，用来补偿该防热套30的长度变化。经过一个在废气缸12中的通道，冷却空气26由冷却空腔24中的一个开口25而被吸入到轴承支撑体18的冷却空腔24中。冷却空气26在流过冷却空腔24之后进入到轴密封壳体14的一个连接空腔28中。轴密封壳体14中的连接空腔28呈星状地将所有的轴承支撑体即三个下轴承支撑体18和上轴承支撑体20的相应冷却空腔连接起来。这样，就形成一个与废汽流封闭的、以冷却空气流过的所谓的轴承星压力室，该压力室包含所有的轴承支撑体18及20的冷却空腔24和轴密封壳体14的连接空腔28。如图1中所示，下面的承载性的轴承支撑体18都以轴密封壳体一侧所吸入的新鲜空气流过，新鲜空气然后完全地经过非承载性的上面的轴承支撑体20再被排放到环境中。
图3表示低压汽轮机10的一个局部，即上面的轴承支撑体20的范围中的一个局部。该轴承支撑体也包含一个将里面的轴密封壳体14同外面的废汽缸12连接起来的设计成实心的轴承支承部22。沿该轴承支承部同样有一个作为通风通道设计的冷却空腔24，该冷却空腔经过一个开口25汇入到废汽缸12中。由于上轴承支撑体20的冷却空腔24必须容纳被引入到三个承载性轴承支撑体18中的全部冷却空气流，所以上轴承支撑体20的冷却空腔24的横断面的尺寸设计得相应较大。在上轴承支撑体20的冷却空腔24中所引导的冷却空气26的冷却效应，与在承载性的下轴承支撑体18中所引导的冷却空气26的冷却效应相比，有所降低，这是因为冷却空气26在流过下轴承支撑体18时就被加热之故。上轴承支撑体20的冷却需要当然是较少的，因为它作为非承载性的轴承支撑体所受到的机械负荷较小，从而其变形倾向亦较小之故。为了能够完全发挥其设定的作用，应配置如图1中所示的本发明提出的冷却系统。这就是说，冷却空气流26应当由下向上地加以定向，即首先流过下面的承载性的轴承支撑体18，然后才流过上面的轴承支撑体20。
Claims (12)
1.汽轮机，它有：废汽缸(12)，用于引导废汽流；轴承(16)，用于支承涡轮机轴；至少两个轴承支撑体(18，20)，轴承(16)利用这些轴承支撑体被固定在废汽缸(12)上，
其特征在于：
所述至少两个轴承支撑体(18，20)中的每一个都具有布置在其中的冷却空腔，冷却空腔(24)用于引导冷却剂(26)；所述至少两个轴承支撑体(18，20)的冷却空腔(24)通过封闭的连接空腔(28)而在轴承(16)的范围内导引流体地连接起来，使得环境空气作为冷却剂可通过其中至少一个轴承支撑体被吸入，通过连接空腔(28)被导引，并且通过另外的轴承支撑体被排出。
2.按权利要求1所述的汽轮机，
其特征在于：
所述至少两个轴承支撑体(18，20)的冷却空腔(24)各自具有朝向废汽缸(12)的开口(25)。
3.按权利要求1或2所述的汽轮机，
其特征在于：
所述至少两个轴承支撑体(18，20)的冷却空腔(24)和连接空腔(28)形成与汽轮机(10)的废汽流封闭的压力室。
4.按权利要求1或2所述的汽轮机，
其特征在于：
所述轴承(16)具有轴密封壳体(14)，连接空腔(28)则被布置在轴密封壳体(14)内。
5.按权利要求1或2所述的汽轮机，
其特征在于：
所述连接空腔(28)是设计成通道状的。
6.按权利要求1或2所述的汽轮机，
其特征在于：
所述轴承支撑体(18，20)中的至少一个被布置在汽轮机(10)的下段中，因此是作为承载性的轴承支撑体(18)设计的。
7.按权利要求1或2所述的汽轮机，
其特征在于：
所述至少两个轴承支撑体(18，20)是分别作为空心体设计的。
8.按权利要求1或2所述的汽轮机，
其特征在于：
所述冷却空腔(24)分别沿着相应的支撑体表面的至少一个区段沿相应的轴承支撑体(18，20)的纵向延伸。
9.按权利要求1或2所述的汽轮机，
其特征在于：
在冷却空腔(24)内，安置有至少一个汽封蒸汽导管。
10.按权利要求1或2所述的汽轮机，
其特征在于：
所述汽轮机(10)是作为配有轴向排出系统的低压汽轮机设计的。
11.按权利要求10所述的汽轮机，
其特征在于：
所述轴承(16)是作为低压汽轮机(10)的后轴承设计的。
12.按权利要求1或2所述的汽轮机，
其特征在于：
所述连接空腔(28)在存在至少三个轴承支撑体(18，20)的情况下是星形的通道系统(28)。
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