CN102132008A

CN102132008A - 降低用于流体机械的外壳的热载荷

Info

Publication number: CN102132008A
Application number: CN2009801315769A
Authority: CN
Inventors: R·珀特
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2008-08-14
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2029-06-25
Also published as: JP2011530670A; CN102132008B; EP2154332A1; EP2310633A1; EP2310633B1; JP5221760B2; ATE539233T1; WO2010018021A1

Abstract

本发明涉及一种具有中压推力补偿活塞（6）的流体机械，其中借助于环形室（17）中的废汽阻止推力补偿活塞（6）前面的蒸汽在转子（2）和内壳（3）之间出来。

Description

降低用于流体机械的外壳的热载荷

技术领域

本发明涉及一种流体机械，该流体机械包括沿流动方向构造的并且可围绕旋转轴线旋转的转子、内壳以及外壳，其中，所述内壳围绕转子布置，其中，所述外壳围绕内壳布置，其中，所述转子具有中压推力补偿活塞，该中压推力补偿活塞包括围绕该中压推力补偿活塞布置的外侧面，其中前室构造在内壳和中压推力补偿活塞之间，其中，用于将蒸汽输入前室中的第一蒸汽管道构造在内壳中。

背景技术

作为流体机械的实施例的蒸汽涡轮机用高温和高压的新鲜蒸汽进行加载并且将新鲜蒸汽的热能转换为机械的旋转能。所述旋转能经由传递扭矩地布置在流体机械上的发电机转换成电能。流入蒸汽涡轮机的新鲜蒸汽通常具有比再从蒸汽涡轮机中出来的蒸汽更高的温度。蒸汽涡轮机基本上包括转子、内壳以及必要时的外壳。对所述部件的热载荷由于沿流动方向蒸汽温度的降低而不同。如此，例如在高压部分涡轮机中在流入区域内要求材料的耐高热的特性，其中沿流动方向看在高压部分涡轮机的后面的部分中要求材料更多的冷韧特性。

在单流式的蒸汽涡轮机中通常设置推力补偿活塞，该推力补偿活塞反向于通过压力差经由叶片组引起的推力产生反作用力，从而遵循轴向轴承的容量。为此，在推力补偿活塞和内壳之间构造前室，用蒸汽加载该前室，由此，力作用到推力补偿活塞上并且由此作用到整个转子上。位于该室中的蒸汽通常具有高温和高压。可旋转地构成的转子通过密封件相对于内壳密封。尽管密封良好，但是蒸汽的位于前室中的部分经由密封件泄漏到内壳和外壳之间的空间中。废汽通常处于内壳和外壳之间的空间中，废汽具有比新鲜蒸汽更低的温度和更低的压力。通过在推力补偿活塞和内壳之间流出的较热的蒸汽，在该部位上对外壳进行热加载。因此，作为外壳的材料选择高价值的材料。

然而，高价值的材料的选择会导致整个蒸汽涡轮机的昂贵的设计。值得期望的是将在外壳和内壳之间的空间中通过在推力补偿活塞和内壳之间流动的蒸汽产生的热载荷减小。

发明内容

在这方面设置本发明，本发明的任务是提供成本低廉的蒸汽涡轮机。

该任务通过一种流体机械得到解决，该流体机械包括沿流动方向构造的并且可围绕旋转轴线旋转的转子、内壳以及外壳，其中，所述内壳围绕转子布置，其中，所述外壳围绕内壳布置，其中，所述转子具有中压推力补偿活塞，所述中压推力补偿活塞包括围绕该中压推力补偿活塞布置的外侧面，其中，前室构造在内壳和中压推力补偿活塞之间，其中，用于将蒸汽输入前室中的第一蒸汽管道构造在内壳中，其中，在内壳中布置环形室，该环形室在流体技术上与废汽空间连接，其中，所述环形室相对于外侧面布置。

由此，用本发明提出将蒸汽输入中压推力补偿活塞的外侧面与内壳之间的缝隙中，该蒸汽具有比在前室中的蒸汽更低的温度。流入该缝隙的蒸汽一方面朝着外壳的方向流动并且另一方面朝着前室的方向流动。蒸汽的朝着前室的方向流动的部分反向于从前室流出的蒸汽流动。位于前室中的蒸汽用于将力作用到推力补偿活塞上。现在阻止所述较热的蒸汽朝着外壳的方向流入中压推力补偿活塞和内壳之间的缝隙中，因为经由环形室输入沿着反向的流动方向流动的蒸汽。所述较冷的蒸汽部分地朝着外壳的方向流动，并且相对于前室中的蒸汽对外壳的热载荷更小。由此，在这方面能够用适合于较低的温度的材料制造所述外壳。由此，在这方面取消了为外壳选择高价值的适合前室中的蒸汽温度的材料的要求。由此能够成本低廉地制造所述蒸汽涡轮机。

在从属权利要求中说明了有利的改进方案。在有利的改进方案中，在内壳和转子之间布置构造在流体机械中的内叶片组，其中沿流动方向看在涡轮机叶片组后面构造叶片组废汽空间，该叶片组废汽空间在流体技术上与废汽空间连接。

由此说明了比较简单的方案，提供了适合用于废汽空间的蒸汽。因此，流入中压推力补偿活塞和内壳之间的缝隙中的蒸汽不必通过外部的管道输入，而是可以由蒸汽涡轮机本身提供，方法是在通流新鲜蒸汽之后通过涡轮机叶片组将废汽的一部分导向废汽空间。废汽的绝大部分作为冷的中间过热蒸汽导向中间过热器并且加热到更高的温度。

在有利的改进方案中，所述内壳具有分离突起，该分离突起沿流动方向看布置在中压推力补偿活塞后面。

为了能够将力作用到中压推力补偿活塞上，要求蒸汽位于封闭的空间中，这里位于前室中。在该前室中形成的压力直接作用到中压推力补偿活塞上。按本发明建议借助于内壳上的分离突起构造所述前室。由此提供了将合适的压力作用到中压推力补偿活塞上的成本低廉的方案。

在另一有利的改进方案中，所述第一蒸汽管道在流体技术上与HZü蒸汽管道连接。HZü蒸汽管道理解为热的中间过热蒸汽管道。从高压部分涡轮机中流出的蒸汽作为冷的中间过热蒸汽导向中间过热器并且在那里加热到更高的温度并且作为热的中间过热蒸汽再输入中压部分涡轮机中。通过使用热的中间过热蒸汽提供了具有合适压力的蒸汽。

在另一有利的改进方案中，所述第一蒸汽管道与中压叶片组前面的空间连接。在该空间中的蒸汽具有合适的压力。

在另一有利的改进方案中，在内壳中设置第一孔，该第一孔在流体技术上连接废汽空间与环形室。

有利地在内壳中设置第二孔，该第二孔连接第一孔与环形室。

在另一有利的改进方案中，所述第一孔基本上平行于旋转轴线，并且所述第二孔基本上垂直于旋转轴线。由此，由制造条件提供了将废汽空间中的蒸汽导向环形室的简单的方案。能够比较简单并且快速地制造平行于旋转轴线和垂直于旋转轴线的孔。

附图说明

根据实施例在附图中详细示出了本发明。

附图示出：

图1是按现有技术的蒸汽涡轮机的一部分；

图2是按本发明实施的蒸汽涡轮机的一部分。

具体实施方式

图1示出了按现有技术的蒸汽涡轮机的一部分。该蒸汽涡轮机包括可围绕旋转轴线1旋转地得到支承的转子2。围绕该转子2布置了内壳3。围绕该内壳3布置了外壳4。在补偿活塞区域5内，所述转子具有中压推力补偿活塞6。该中压推力补偿活塞6具有比位于补偿活塞区域5外的转子2更大的半径。所述中压推力补偿活塞6具有位于表面上的外侧面7。在外侧面7和内壳3之间形成缝隙8。流入蒸汽涡轮机的新鲜蒸汽沿着流动方向9流过没有详细示出的涡轮机叶片组区域，该涡轮机叶片组区域包括导向叶片和转子叶片。蒸汽膨胀并且在沿流动方向9的路径上冷却并且废汽的一部分在废汽空间11中导引。经由位于内壳3中的第一蒸汽管道12将热的中间过热蒸汽导入前室10中。所述热的中间过热蒸汽在前室10中将压力施加到中压推力补偿活塞6上，该中压推力补偿活塞导致出现反向于流动方向的方向的力。然而，在前室10中的热的中间过热蒸汽的一部分流入缝隙8中并且流到内壳3上，由此在该部位上实现热载荷。在外侧面7和内壳3之间布置了密封件14，尤其是迷宫式密封件。同样可以布置刷式密封件。

所述内壳3具有分离突起15。该分离突起15同样通过密封件16相对于转子2密封。该密封件16例如可以构造成迷宫式密封件或者刷式密封件。

蒸汽涡轮机的在图2中示出的部分是按本发明的装置。按图2的实施方式与按图1的实施方式之间的主要区别在于，在内壳3中设置了环形室17，其与废汽空间11在流体技术上进行连接。为此，在内壳3中设置了第一孔18以及第二孔19。在此，第一孔18基本上平行于旋转轴线1，并且第二孔19基本上垂直于旋转轴线1。现在，位于废汽空间11中的蒸汽经由第一孔18并且经由第二孔19导向环形室17。蒸汽的第一部分20朝着外壳4的方向流动，并且蒸汽的第二部分21朝着前室10的方向流动。由此，可以说阻止从前室10沿第三方向22流动的蒸汽，并且由此不可能再以所述温度从热的中间过热装置流向外壳4。

在此，相对于所述外侧面7布置环形室17。此外设置了塞子23，该塞子密封第一孔18。在此，所述环形室17转入内壳3中。通过按图2示出的按本发明的装置，由外壳4封锁位于第一蒸汽管道12中的热的中间过热蒸汽，该热的中间过热蒸汽具有比冷的中间过热蒸汽更低的压力。在转子2中的凹槽25称作小的中间底部。为了确保可靠地起动蒸汽涡轮机，例如用研磨层或者用刷式密封件很好地密封所述小的中间底部24中的密封件16。如此设置所述第一孔18和第二孔19，从而不会与第一蒸汽管道12相撞。在空转中提高废汽的废汽温度，然而该废汽温度明显比第一蒸汽管道12中的称作热的中间过热温度的蒸汽温度更低。中压推力补偿活塞6前面和后面的压力对于所述运行状态来说几乎是相等的。由于环形室17的轴向布置，废汽主要流入前室10中。对于这种运行状态来说，类似于图1的外壳对所述外壳4进行加载。

因此，通过环形室17防止在第一蒸汽管道12中的热的中间过热蒸汽的温度影响外壳材料。由此能够制造成本更便宜的蒸汽涡轮机。

Claims

1.流体机械，

包括沿流动方向（9）构造的并且可围绕旋转轴线（1）旋转的转子（2）、内壳（3）以及外壳（4），

其中，所述内壳（3）围绕所述转子（2）布置，

其中，所述外壳（4）围绕所述内壳（3）布置，

其中，所述转子（2）具有中压推力补偿活塞（6），该中压推力补偿活塞（6）包括围绕该中压推力补偿活塞（6）布置的外侧面（7），

其中，在所述内壳（3）和所述中压推力补偿活塞（6）之间构造前室（10），

其中，用于将蒸汽输入所述前室（10）中的第一蒸汽管道（12）构造在所述内壳（3）中，

其特征在于，

设有布置在所述内壳（3）中的环形室（17），该环形室在流体技术上与废汽空间（11）连接，

其中，所述环形室（17）相对于所述外侧面（7）布置。

2.按权利要求1所述的流体机械，

具有布置在所述内壳（3）和所述转子（2）之间的并且沿流动方向构造的涡轮机叶片组，

其中，沿流动方向（9）看在所述涡轮机叶片组的后面构造叶片组废汽空间，该叶片组废汽空间在流体技术上与所述废汽空间（11）连接。

3.按权利要求1或2所述的流体机械，

其中，所述内壳（3）具有分离突起（15），该分离突起沿流动方向（9）看布置在所述中压推力补偿活塞（6）后面。

4.按权利要求3所述的流体机械，

其中，在所述分离突起（15）和所述中压推力补偿活塞（6）之间布置所述前室（10）。

5.按上述权利要求中任一项所述的流体机械，

其中，所述第一蒸汽管道（12）在流体技术上能够与热的中间过热蒸汽管道连接。

6.按上述权利要求中任一项所述的流体机械，

其中，所述第一蒸汽管道（12）在流体技术上能够与中压叶片组前面的空间连接。

7.按上述权利要求中任一项所述的流体机械，

其中，在所述内壳（3）中设置第一孔（18），该第一孔在流体技术上连接所述废汽空间（11）与所述环形室（17）。

8.按权利要求7所述的流体机械，

其中，在所述内壳（3）中设置第二孔（19），该第二孔连接所述第一孔（18）与所述环形室（17）。

9.按权利要求8所述的流体机械，

其中，所述第一孔（18）基本上平行于旋转轴线（1），并且所述第二孔（19）基本上垂直于旋转轴线（1）。

10.按权利要求7到9中任一项所述的流体机械，

其中，所述第一孔（18）具有用于在流体技术上封闭所述第一孔（18）的塞子（23）。

11.按上述权利要求中任一项所述的流体机械，

其中，在所述内壳（3）和所述中压推力补偿活塞（6）之间布置迷宫式密封件。

12.按上述权利要求中任一项所述的流体机械，

其中，在所述分离突起（15）和所述转子（2）之间布置密封件（16）。

13.按权利要求12所述的流体机械，

其中，所述密封件（16）构造成迷宫式密封件。

14.按权利要求12所述的流体机械，

其中，所述密封件（16）构造成刷式密封件。