CN101493016B - 单缸、反动式加冲动式汽轮机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单缸汽轮机技术。一种单缸、反动式加冲动式汽轮机，包括水平横卧的汽缸和设置在汽缸内的转子，转子由前后端轴承支撑；所述汽缸内被分为两个逻辑部分，即高压部分和中低压部分；高压部分内设置若干个反动级，每个反动级包括一个静叶和一个动叶，反动级的静叶设置在高压内缸上，动叶设置在转子上；中低压部分内设置若干个冲动级，每个冲动级包括一个静叶和一个动叶，冲动级的静叶设置在持环上，动叶设置在转子上。所述高压部分和中低压部分为反流布置。本发明的汽轮机克服了单缸100MW等级三压再热联合循环汽轮机的传统的冲动设计转子刚度不足问题与传统的反动式设计转子推力自平衡难的问题。

Description

单缸、反动式加冲动式汽轮机

技术领域

本发明涉及一种单缸汽轮机技术，尤其涉及一种单缸、反动式加冲动式、100MW等级三压再热联合循环汽轮机。

背景技术

汽轮机是电站建设中的关键动力设备之一，是把热能转换成机械能进而转换成电能的能量转换装置。由锅炉产生的高温，高压蒸汽，经过蒸汽透平，将热能与压力势能转换成汽轮机的机械能，带动汽轮机转子做功，该机械能通过汽轮机转轴传递给发电机，从而将机械能转换成电能。

联合循环是指将燃气轮机作为前置透平，由余热锅炉回收燃气透平的排气余热，产生若干档压力蒸汽，将蒸汽引入汽轮机，燃气透平与蒸汽透平均输出轴功，带动发电机转换出电能。用于上述联合循环中的汽轮机一般被称作联合循环汽轮机，当前效率最高的联合循环汽轮机为三压再热联合循环汽轮机。该种联合循环符合节能环保的要求，具有很大的发展前景。

汽轮机根据其汽流在透平中的工作原理不同可分为冲动式汽轮机与反动式汽轮机。对于冲动式汽轮机，由若干个冲动级构成，每个冲动级包括一个静叶和一个动叶通道，蒸汽主要在静叶通道中膨胀做功，在动叶通道中只改变气流方向，没有膨胀，透平级的反动度较小。对于反动式汽轮机，由若干个反动级构成，每个反动级包括一个静叶和一个动叶通道，蒸汽在静叶通道和动叶通道中均膨胀做功，透平级的反动度较大。传统的汽轮机设计要么采用冲动式设计，要么采用反动式设计，其各有优缺点，同时并存于汽轮机的领域当中。

对于需要获得单缸100MW等级三压再热联合循环汽轮机，传统的冲动设计存在转子刚度不足问题，传统的反动式设计存在转子推力自平衡难的问题。因此，目前在汽轮机领域中，尚无单缸100MW等级三压再热联合循环汽轮机。

100MW等级汽轮机若设计成为多缸，多转子结构，存在结构复杂，尺寸大，用料多，制造成本高等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单缸、反动式加冲动式汽轮机，该汽轮机克服了单缸100MW等级三压再热联合循环汽轮机的传统的冲动设计转子刚度不足问题与传统的反动式设计转子推力自平衡难的问题。

本发明是这样实现的：一种单缸、反动式加冲动式汽轮机，包括水平横卧的汽缸和设置在汽缸内的转子，转子由前后端轴承支撑；所述汽缸内被分为两个逻辑部分，即高压部分和中低压部分；高压部分内设置若干个反动级，每个反动级包括一个静叶和一个动叶，反动级的静叶设置在高压内缸上，动叶设置在转子上；中低压部分内设置若干个冲动级，每个冲动级包括一个静叶和一个动叶，冲动级的静叶设置在持环上，动叶设置在转子上。

所述高压部分和中低压部分为反流布置，即：高压蒸汽从高压部分垂直进汽，在高压部分由后向前流动做功；再热蒸汽从中低压部分的前部垂直进汽，在中低压部分由前向后流动做功；二次补汽从中低压部分的中前部垂直进汽，与再热蒸汽汇流后由前向后流动做功。

所述在高压部分内的前后两端分别设置有第一平衡活塞汽封和第二平衡活塞汽封。

所述在中低压部分内的前端设置有第三平衡活塞汽封。

本发明的汽轮机被设计成单缸单转子结构，其内部可分为高压和中低压两个逻辑部分；高压部分采用反动式设计，中低压部分采用冲动式设计，且高压部分与中低压部分反流布置；转子推力采用分段各自平衡方式，即高压进汽部分和中压进汽部分各自设置自己的平衡活塞汽封。

本发明的有益效果是：高压部分采用反动式设计的优点在于，其可以大大增加高压部分的转子轴径，提高转子的刚度；中低压部分采用冲动式设计的优点在于：利用冲动式结构轴向推力相对较小的特点，降低平衡活塞汽封直径，也减小中低压部分转子的轴径，使其与高压部分转子轴径更为接近，减少了转子轴径的阶跃，使得转子的质量分布更为均匀，从而使得转子的轴系响应更趋于理想。这样，同时解决了传统的冲动设计转子刚度不足问题与传统的反动式设计转子推力自平衡难的问题。

附图说明

图1为本发明单缸、反动式加冲动式汽轮机结构示意图；

图2为本发明高压部分的反动级结构示意图；

图3为本发明中低压部分的冲动级结构示意图。

图中：100单缸汽轮机，101高压蒸汽，102高压蒸汽流向，103再热蒸汽，104再热蒸汽流向，105二次补汽，106再热蒸汽和二次补汽流向，110转子，120汽缸，131前端轴承，132后端轴承，133推力轴承，140高压内缸，141持环，150第一平衡活塞汽封，151第二平衡活塞汽封，153第三平衡活塞汽封，170反动级，171反动级静叶，172反动级动叶，180冲动级，181冲动级静叶，182冲动级动叶，860逻辑分界面，861高压部分，862中低压部分。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图1、图2、图3，一种单缸、反动式加冲动式、100MW等级三压再热联合循环汽轮机100，包括一个汽缸120，汽缸120水平横向延伸；汽缸120内部设有一个转子110，转子110在汽缸120内部横向延伸，转子100由前后端轴承131和132支撑。所述汽缸120和转子110沿逻辑分界面860分为两个逻辑部分，即高压部分861和中低压部分862；且高压部分861和中低压部分862为反流布置，平衡部分汽流推力。

所述高压部分861内设置若干个反动级170，每个反动级170包括一个静叶171和一个动叶172，反动级的静叶171设置在高压内缸140上，动叶172设置在转子110上，参见图2；在高压部分861内的前后两端分别设置有第一平衡活塞汽封150和第二平衡活塞汽封151，以平衡高压转子110中汽流产生的部分推力。

所述中低压部分862内设置若干个冲动级180，每个冲动级180包括一个静叶181和一个动叶182，冲动级的静叶181设置在持环141或汽缸120上，持环141固定安装在汽缸120上，动叶182设置在转子110上，参见图3；在中低压部分862内的前端设置有第三平衡活塞汽封153，以平衡中低压转子110产生的部分推力。

在转子110的前端轴承131前还设置有推力轴承133，以平衡剩余推力，保证汽轮机机组安全稳定运行。

所述反流设置为：高压蒸汽101从高压部分861垂直进汽，在高压部分861由后向前流动102做功；再热蒸汽103从中低压部分862的前部垂直进汽，在中低压部分862由前向后流动104做功；二次补汽105从中低压部分862的中前部垂直进汽，与再热蒸汽汇流后由前向后流动106做功，参见图1。

所述逻辑分界面860位于第三平衡活塞汽封153前、第二平衡活塞汽封152后。

本发明的单缸汽轮机的高压部分采用反动式结构，大大增加了高压部分的转子轴径，提高转子的刚度；中低压部分采用冲动式结构，降低了平衡活塞汽封直径，也减小中低压部分转子的轴径，使中低压部分转子轴径与高压部分转子轴径更为接近，减少了转子轴径的阶跃，从而使得转子的轴系响应更趋于理想。同时也解决了传统的冲动设计转子刚度不足问题与传统的反动式设计转子推力自平衡难的问题。

Claims (3)

1.一种单缸、反动式加冲动式汽轮机，包括水平横卧的汽缸和设置在汽缸内的转子，转子由前后端轴承支撑；其特征是：所述汽缸内被分为两个逻辑部分，即高压部分和中低压部分；高压部分内设置若干个反动级，每个反动级包括一个静叶和一个动叶，反动级的静叶设置在高压内缸上，动叶设置在转子上；中低压部分内设置若干个冲动级，每个冲动级包括一个静叶和一个动叶，冲动级的静叶设置在持环上，动叶设置在转子上；

所述高压部分和中低压部分为反流布置，即：高压蒸汽从高压部分垂直进汽，在高压部分由后向前流动做功；再热蒸汽从中低压部分的前部垂直进汽，在中低压部分由前向后流动做功；二次补汽从中低压部分的中前部垂直进汽，与再热蒸汽汇流后由前向后流动做功。

2.根据权利要求1所述的单缸、反动式加冲动式汽轮机，其特征是：在高压部分内的前后两端分别设置有第一平衡活塞汽封和第二平衡活塞汽封。

3.根据权利要求1所述的单缸、反动式加冲动式汽轮机，其特征是：在中低压部分内的前端设置有第三平衡活塞汽封。

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