CN101482033A - 一种提高空冷汽轮机组效率的喷嘴装置 - Google Patents
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Abstract
一种提高空冷汽轮机组效率的喷嘴装置，它涉及一种空冷汽轮机。本发明是为解决现有空冷汽轮机组的喷嘴配汽方式导致夏季工况时节流损失大的问题。方案一：左上方蒸汽室与右下方蒸汽室的横截面面积相等，右上方蒸汽室与左下方蒸汽室的横截面面积相等，左上方蒸汽室的横截面面积小于右上方蒸汽室的横截面面积，蒸汽室的背面装有数个沿蒸汽室圆周均布的喷嘴，左上方蒸汽室上的喷嘴与右下方蒸汽室上的喷嘴的数量相等，右上方蒸汽室上的喷嘴与左下方蒸汽室上的喷嘴的数量相等。方案二与方案一不同的是左上方蒸汽室的横截面面积大于右上方蒸汽室的横截面面积。本发明实现了三阀点状态，分别对应夏季和冬季气候条件下的额定负荷流量，降低了节流损失。
Description
技术领域
本发明涉及一种空冷汽轮机，尤其涉及一种空冷汽轮机组喷嘴装置。
背景技术
汽轮机中喷嘴的作用是将蒸汽的热能转变为动能，并使汽流按一定的方向进入调节级；喷嘴固定在蒸汽室上，引导汽流按一定的方向流入动叶汽道，是汽轮机实现能量转换的主要静止部件。大功率汽轮机大都采用喷嘴配汽方式，现有汽轮机的喷嘴配汽方式为：四个高压调节阀分别通过管道与第一蒸汽室12、第二蒸汽室14、第三蒸汽室16和第四蒸汽室18连接，每个蒸汽室后面连接有若干个喷嘴20，所有的喷嘴20围绕汽轮机轴22均匀分布，每个蒸汽室上的喷嘴20数量相同，如图5和图6所示。蒸汽从高压调节阀流入，经过蒸汽室和喷嘴流动到动叶片21上，对动叶片产生冲击力，带动汽轮机轴22旋转，如图7所示。汽轮机的负荷是由通过高压调节阀的蒸汽流量决定的，而蒸汽流量是由高压调节阀的开度控制的。通常高压调节阀在三阀点状态下通过的蒸汽流量为额定负荷所需的蒸汽流量(以下简称额定负荷流量)。三阀点是指四个阀门中的三个全开、第四个关闭的工作状况，此时节流损失非常小，机组经济性好，并且可通过开启第四个阀门实现过载运行。阀门全开时的通流能力取决于后面连接的喷嘴数。由于每个高压调节阀后连接的喷嘴数量一样，所以它们全开时的通流能力相同，因此任意三个阀门组成的三阀点通过的蒸汽流量都相等，按通流能力来定义，此时只有一种三阀点。目前空冷机组高压调节阀的三阀点按照冬季工况(背压为15kpa)设计，即高压调节阀的三阀点对应背压15kpa时的额定负荷流量，由于空冷机组受气候影响较大，当运行在夏季工况时(背压为35kpa)，额定负荷流量远大于冬季工况时的额定负荷流量，即机组带相同的额定负荷，夏季时所需的蒸汽流量远大于冬季时所需的蒸汽流量。然而，阀门在同开度下通过的流量在夏季和冬季基本一致，因此在夏季工况下，三阀点通过的蒸汽流量仍为冬季额定负荷流量，小于夏季额定负荷流量。只有把第四个阀门也部分打开，才能增加蒸汽流量，达到夏季额定负荷流量。此设计的问题在于：夏季时在额定负荷下，部分打开的第四个阀门存在着较大的节流损失，影响机组的效率。
发明内容
本发明的目的是为解决现有空冷汽轮机组的喷嘴配汽方式导致夏季工况时节流损失大、影响机组效率的问题，提供一种提高空冷汽轮机组效率的喷嘴装置。
本发明的技术方案一由蒸汽室、第一高压调节阀、第二高压调节阀、第三高压调节阀、第四高压调节阀、蒸汽管道和数个喷嘴组成，蒸汽室划分为四个蒸汽室，即左上方蒸汽室、右上方蒸汽室、左下方蒸汽室和右下方蒸汽室，第一高压调节阀通过蒸汽管道与左上方蒸汽室连接，第二高压调节阀通过蒸汽管道与右上方蒸汽室连接，第三高压调节阀通过蒸汽管道与左下方蒸汽室连接，第四高压调节阀通过蒸汽管道与右下方蒸汽室连接，左上方蒸汽室的横截面面积等于右下方蒸汽室的横截面面积，右上方蒸汽室的横截面面积等于左下方蒸汽室的横截面面积，左上方蒸汽室的横截面面积小于右上方蒸汽室的横截面面积，蒸汽室的背面装有数个沿蒸汽室圆周均布的喷嘴，左上方蒸汽室上的喷嘴的数量等于右下方蒸汽室上的喷嘴的数量，右上方蒸汽室上的喷嘴的数量等于左下方蒸汽室上的喷嘴的数量。
本发明的技术方案二由蒸汽室、第一高压调节阀、第二高压调节阀、第三高压调节阀、第四高压调节阀、蒸汽管道和数个喷嘴组成，蒸汽室划分为四个蒸汽室，即左上方蒸汽室、右上方蒸汽室、左下方蒸汽室和右下方蒸汽室，第一高压调节阀通过蒸汽管道与左上方蒸汽室连接，第二高压调节阀通过蒸汽管道与右上方蒸汽室连接，第三高压调节阀通过蒸汽管道与左下方蒸汽室连接，第四高压调节阀通过蒸汽管道与右下方蒸汽室连接，左上方蒸汽室的横截面面积等于右下方蒸汽室的横截面面积，右上方蒸汽室的横截面面积等于左下方蒸汽室的横截面面积，左上方蒸汽室的横截面面积大于右上方蒸汽室的横截面面积，蒸汽室的背面装有数个沿蒸汽室圆周均布的喷嘴，左上方蒸汽室上的喷嘴的数量等于右下方蒸汽室上的喷嘴的数量，右上方蒸汽室上的喷嘴的数量等于左下方蒸汽室上的喷嘴的数量。
本发明的有益效果是：本发明实现了高压调节阀有两种三阀点状态，分别对应夏季和冬季气候条件下的额定负荷流量，在不改变机组冬季额定工况效率的前提下，降低了在夏季额定工况时的节流损失，提高了空冷机组的整体效率。
附图说明
图1是本发明具体实施方式一的整体结构示意图，图2是图1的后视图(去掉第一高压调节阀1、第二高压调节阀3、第三高压调节阀5、第四高压调节阀7和蒸汽管道9)，图3是本发明具体实施方式四的整体结构示意图，图4是图3的后视图(去掉第一高压调节阀1、第二高压调节阀3、第三高压调节阀5、第四高压调节阀7和蒸汽管道9)，图5是现有空冷汽轮机组喷嘴布置结构示意图，图6是图5的后视图(去掉第一高压调节阀11、第二高压调节阀13、第三高压调节阀15和第四高压调节阀17)，图7是现有空冷汽轮机组喷嘴20驱动汽轮机动叶片21工作的原理图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式由蒸汽室、第一高压调节阀1、第二高压调节阀3、第三高压调节阀5、第四高压调节阀7、蒸汽管道9和数个喷嘴10组成，蒸汽室划分为四个蒸汽室，即左上方蒸汽室2、右上方蒸汽室4、左下方蒸汽室6和右下方蒸汽室8，第一高压调节阀1通过蒸汽管道9与左上方蒸汽室2连接，第二高压调节阀3通过蒸汽管道9与右上方蒸汽室4连接，第三高压调节阀5通过蒸汽管道9与左下方蒸汽室6连接，第四高压调节阀7通过蒸汽管道9与右下方蒸汽室8连接，左上方蒸汽室2的横截面面积等于右下方蒸汽室8的横截面面积，右上方蒸汽室4的横截面面积等于左下方蒸汽室6的横截面面积，左上方蒸汽室2的横截面面积小于右上方蒸汽室4的横截面面积，蒸汽室的背面装有数个沿蒸汽室圆周均布的喷嘴10，设置在左上方蒸汽室2上的喷嘴10的数量等于设置在右下方蒸汽室8上的喷嘴10的数量，设置在右上方蒸汽室4上的喷嘴10的数量等于设置在左下方蒸汽室6上的喷嘴10的数量。第一高压调节阀1和第四高压调节阀7全开时通过的蒸汽流量小于第二高压调节阀3和第四高压调节阀5全开时通过的蒸汽流量，此时不同的三个阀门能组合出通流能力不同的两种三阀点，例如第一高压调节阀1、第二高压调节阀3和第三高压调节阀5组成的三阀点与第一高压调节阀1、第二高压调节阀3和第四高压调节阀7组成的三阀点通过的蒸汽流量不相同。这两种三阀点可分别对应空冷汽轮机组的夏季和冬季额定负荷流量。第一高压调节阀1、第二高压调节阀3、第三高压调节阀5和第四高压调节阀7的型号相同。
本实施方式的工作原理：右上方蒸汽室4和左下方蒸汽室6上的喷嘴10数量为A，左上方蒸汽室2和右下方蒸汽室8上的喷嘴10数量为B，A大于B，总喷嘴10数量为2A+2B，所有喷嘴仍然围绕汽轮机轴均匀分布。第二高压调节阀3和第三高压调节阀5在相同开度下通过的蒸汽流量大于第一高压调节阀1和第四高压调节阀7，夏季工况下的额定负荷流量，对应的三阀点是：2A+B组喷嘴全开，另一组B喷嘴关闭；冬季工况下的额定负荷流量，对应的三阀点是：2B+A组喷嘴全开，另一组A喷嘴关闭。
具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式的左上方蒸汽室2上的喷嘴10的数量小于右上方蒸汽室4上的喷嘴10的数量，且二者数量之比为0.71～0.76。喷嘴10的数量在上述比值范围内可以保证夏季和冬季气候条件下的额定负荷流量对应的阀门开启为三阀点，从而降低了节流损失。
具体实施方式三：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式由蒸汽室、第一高压调节阀1、第二高压调节阀3、第三高压调节阀5、第四高压调节阀7、蒸汽管道9和数个喷嘴10组成，蒸汽室划分为四个蒸汽室，即左上方蒸汽室2、右上方蒸汽室4、左下方蒸汽室6和右下方蒸汽室8，第一高压调节阀1通过蒸汽管道9与左上方蒸汽室2连接，第二高压调节阀3通过蒸汽管道9与右上方蒸汽室4连接，第三高压调节阀5通过蒸汽管道9与左下方蒸汽室6连接，第四高压调节阀7通过蒸汽管道9与右下方蒸汽室8连接，左上方蒸汽室2的横截面面积等于右下方蒸汽室8的横截面面积，右上方蒸汽室4的横截面面积等于左下方蒸汽室6的横截面面积，左上方蒸汽室2的横截面面积大于右上方蒸汽室4的横截面面积，蒸汽室的背面装有数个沿蒸汽室圆周均布的喷嘴10，设置在左上方蒸汽室2上的喷嘴10的数量等于设置在右下方蒸汽室8上的喷嘴10的数量，设置在右上方蒸汽室4上的喷嘴10的数量等于设置在左下方蒸汽室6上的喷嘴10的数量。第一高压调节阀1和第四高压调节阀7全开时通过的蒸汽流量大于第二高压调节阀3和第三高压调节阀5全开时通过的蒸汽流量，此时不同的三个阀门能组合出通流能力不同的两种三阀点，例如第一高压调节阀1、第二高压调节阀3和第三高压调节阀5组成的三阀点与第一高压调节阀1、第二高压调节阀3和第四高压调节阀7组成的三阀点通过的蒸汽流量不相同。这两种三阀点可分别对应空冷汽轮机组的夏季和冬季额定负荷流量。第一高压调节阀1、第二高压调节阀3、第三高压调节阀5和第四高压调节阀7的型号相同。
本实施方式的工作原理：右上方蒸汽室4和左下方蒸汽室6上的喷嘴10数量为A，左上方蒸汽室2和右下方蒸汽室8上的喷嘴10数量为B，A小于B，总喷嘴10数量为2A+2B，所有喷嘴仍然围绕汽轮机轴均匀分布。第二高压调节阀3和第三高压调节阀5在相同开度下通过的蒸汽流量小于第一高压调节阀1和第四高压调节阀7，夏季工况下的额定负荷流量，对应的三阀点是：2B+A组喷嘴全开，另一组A喷嘴关闭；冬季工况下的额定负荷流量，对应的三阀点是：2A+B组喷嘴全开，另一组B喷嘴关闭。
具体实施方式四：结合图4说明本实施方式，本实施方式的左上方蒸汽室2上的喷嘴10的数量大于右上方蒸汽室4上的喷嘴10的数量，且二者数量之比为1.32～1.4。喷嘴10的数量在上述比值范围内可以保证夏季和冬季气候条件下的额定负荷流量对应的阀门开启为三阀点，从而降低了节流损失。
下面以600兆瓦空冷机组为例说明现有空冷汽轮机组的喷嘴配汽方式的工作原理：
参见图4，每个蒸汽室连接28个喷嘴20，每个喷嘴20的面积为13024.2mm2。背压为15kpa时，额定负荷流量为1848.788t/h；背压为35kpa时，额定负荷流量为2011.095t/h。三阀点对应流量为1848.788t/h，四阀全开工况下能达到的最大流量为2093.450t/h(100％流量)；在三阀点工况下，共有84个喷嘴在工作，通过每个喷嘴的蒸汽流量平均为1848.788/84≈22t/h；在四阀全开工况下，共有112个喷嘴在工作，通过每个喷嘴的蒸汽流量平均为2093.450/112≈18.69t/h；通过比较三阀点工况和四阀全开工况，可知在额定参数下，随着投入工作的喷嘴数的增多，机组整体的蒸汽流量增加，但是每个喷嘴的通流能力会减弱。
下面以600兆瓦空冷机组为例进一步说明本发明的工作原理：
左上方蒸汽室2和右下方蒸汽室8上连接25个喷嘴，右上方蒸汽室4和左下方蒸汽室6上连接34个喷嘴，每个喷嘴的面积为13024.2mm2，见图2，该蒸汽室和喷嘴布置结构可以组合出两种不同通流能力的三阀点：一种三阀点(2B+A)对应84个喷嘴，另一种三阀点(2A+B)对应93个喷嘴。在冬季气候条件下，三阀点可采用第一高压调节阀1、第四高压调节阀7和第二高压调节阀3全开，第三高压调节阀5关闭的方案，对应的左上方蒸汽室2、右下方蒸汽室8和右上方蒸汽室4共有1848t/h蒸汽通过84个喷嘴，与背压为15kpa时的额定负荷流量1848.488t/h一致；在夏季气候条件下，三阀点可采用第二高压调节阀3、第三高压调节阀5和第一高压调节阀1全开，第四高压调节阀7关闭的方案，对应的右上方蒸汽室4、左下方蒸汽室6和左上方蒸汽室2共有2024t/h蒸汽通过93个喷嘴，与背压为35kpa时的额定负荷流量2011.095t/h接近。
通过上述两个实例比较，本发明所设计的喷嘴布置方式能组合出两种喷嘴数不同的高压调节阀三阀点，使其分别对应空冷汽轮机组的夏季和冬季额定负荷流量，在不改变机组冬季额定工况效率的前提下，降低了在夏季工况时的节流损失，提高了空冷机组的整体效率。
Claims (4)
1、一种提高空冷汽轮机组效率的喷嘴装置，它由蒸汽室、第一高压调节阀(1)、第二高压调节阀(3)、第三高压调节阀(5)、第四高压调节阀(7)、蒸汽管道(9)和数个喷嘴(10)组成，蒸汽室划分为四个蒸汽室，即左上方蒸汽室(2)、右上方蒸汽室(4)、左下方蒸汽室(6)和右下方蒸汽室(8)，第一高压调节阀(1)通过蒸汽管道(9)与左上方蒸汽室(2)连接，第二高压调节阀(3)通过蒸汽管道(9)与右上方蒸汽室(4)连接，第三高压调节阀(5)通过蒸汽管道(9)与左下方蒸汽室(6)连接，第四高压调节阀(7)通过蒸汽管道(9)与右下方蒸汽室(8)连接，其特征在于：左上方蒸汽室(2)的横截面面积等于右下方蒸汽室(8)的横截面面积，右上方蒸汽室(4)的横截面面积等于左下方蒸汽室(6)的横截面面积，左上方蒸汽室(2)的横截面面积小于右上方蒸汽室(4)的横截面面积，蒸汽室的背面装有数个沿蒸汽室圆周均布的喷嘴(10)，左上方蒸汽室(2)上的喷嘴(10)的数量等于右下方蒸汽室(8)上的喷嘴(10)的数量，右上方蒸汽室(4)上的喷嘴(10)的数量等于左下方蒸汽室(6)上的喷嘴(10)的数量。
2、根据权利要求1所述一种提高空冷汽轮机组效率的喷嘴装置，其特征在于：左上方蒸汽室(2)上的喷嘴(10)的数量小于右上方蒸汽室(4)上的喷嘴(10)的数量，且二者数量之比为0.71～0.76。
3、一种提高空冷汽轮机组效率的喷嘴装置，它由蒸汽室、第一高压调节阀(1)、第二高压调节阀(3)、第三高压调节阀(5)、第四高压调节阀(7)、蒸汽管道(9)和数个喷嘴(10)组成，蒸汽室划分为四个蒸汽室，即左上方蒸汽室(2)、右上方蒸汽室(4)、左下方蒸汽室(6)和右下方蒸汽室(8)，第一高压调节阀(1)通过蒸汽管道(9)与左上方蒸汽室(2)连接，第二高压调节阀(3)通过蒸汽管道(9)与右上方蒸汽室(4)连接，第三高压调节阀(5)通过蒸汽管道(9)与左下方蒸汽室(6)连接，第四高压调节阀(7)通过蒸汽管道(9)与右下方蒸汽室(8)连接，其特征在于：左上方蒸汽室(2)的横截面面积等于右下方蒸汽室(8)的横截面面积，右上方蒸汽室(4)的横截面面积等于左下方蒸汽室(6)的横截面面积，左上方蒸汽室(2)的横截面面积大于右上方蒸汽室(4)的横截面面积，蒸汽室的背面装有数个沿蒸汽室圆周均布的喷嘴(10)，左上方蒸汽室(2)上的喷嘴(10)的数量等于右下方蒸汽室(8)上的喷嘴(10)的数量，右上方蒸汽室(4)上的喷嘴(10)的数量等于左下方蒸汽室(6)上的喷嘴(10)的数量。
4、根据权利要求3所述一种提高空冷汽轮机组效率的喷嘴装置，其特征在于：左上方蒸汽室(2)上的喷嘴(10)的数量大于右上方蒸汽室(4)上的喷嘴(10)的数量，且二者数量之比为1.32～1.4。
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| CN103016071A (zh) * | 2012-12-26 | 2013-04-03 | 北京国电蓝天节能科技开发有限公司 | 一种非对称布置四阀汽轮机喷嘴组结构 |
| CN106194285A (zh) * | 2016-08-26 | 2016-12-07 | 中国长江动力集团有限公司 | 汽轮机高压进气参数的降压机构 |
| CN107218085A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-09-29 | 大唐阳城发电有限责任公司 | 一种热电厂汽轮机的高压调节阀进气控制系统及其控制方法 |
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