CN102418566B

CN102418566B - 汽轮机

Info

Publication number: CN102418566B
Application number: CN201110331823.9A
Authority: CN
Inventors: 水谷吉宏; 山崎正雄
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-09-16
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2031-09-16
Also published as: US20120070269A1; JP5509012B2; EP2431569B1; EP2431569A3; EP2431569A2; CN102418566A; JP2012062828A; US9133711B2

Abstract

一种汽轮机，具备喷嘴箱，该喷嘴箱具有分割构造，能够削减用于焊接第一级喷嘴的焊接量，防止蒸汽泄漏。汽轮机(10)具备：喷嘴箱(30)，具有从蒸汽入口管导入蒸汽的圆环状蒸汽通路(27)，在蒸汽流路(27)的下游部具备第一级喷嘴(24a)；和第二级喷嘴侧构造体(40)，与喷嘴箱(30)组合，并且至少具备第二级喷嘴(24b)。此外，在喷嘴箱(30)及第二级喷嘴侧构造体(40)的各自上，具备与涡轮转子轴不平行且相互抵接的至少一对密封抵接面。并且，在通过使喷嘴箱(30)和第二级喷嘴侧构造体(40)组合而在两者之间形成的间隙的一部分中，设置有密封部件(50)。

Description

汽轮机

技术领域

本发明的实施方式涉及一种汽轮机，具备被导入高温、高压的蒸汽的喷嘴箱。

背景技术

在汽轮机中，从锅炉供给的高温、高压的蒸汽，经过蒸汽入口管而被导入具有圆环状蒸汽通路的喷嘴箱，并被引导到第一级喷嘴(第一级静叶片)。在蒸汽被导入的喷嘴箱的出口，通常为了缩小对汽轮机的壳体作用的力，而具备第一级喷嘴。此外，为了进一步缩小对汽轮机的壳体作用的力，还存在具备第一级喷嘴及第二级喷嘴的喷嘴箱。

图4是表示具备第一级喷嘴110及第二级喷嘴111的现有喷嘴箱100的水平方向的子午线截面的局部的图。如图4所示，在具备第一级喷嘴及第二级喷嘴的现有喷嘴箱中，为了对用于支持第二级喷嘴的喷嘴环114进行支持，外周侧的壁部在涡轮转子轴向上延伸设置。

在上述那种具备第一级喷嘴及第二级喷嘴的现有喷嘴箱中，为了将焊条从第一级喷嘴的上游侧向下游侧引导而焊接第一级喷嘴110，外周侧的焊接坡口部112的深度(焊接坡口部112的涡轮转子轴向的长度)比内周侧的焊接坡口部113的深度深。因此，焊接量变得巨大。此外，由于外周侧的焊接坡口部112的深度较深，因此难以制造。此外，也可以考虑构成为，使喷嘴箱为分割为两部分的构造、而使外周侧的焊接坡口部112的深度变浅，但是蒸汽从分割部的泄漏会成为问题。

发明内容

因此，本发明是为了解决上述问题而进行的，其目的在于提供一种具备喷嘴箱的汽轮机，该喷嘴箱具有分割构造，能够减少用于焊接第一级喷嘴的焊接量，并且能够防止蒸汽的泄漏。

为了实现上述目的，本发明实施方式的汽轮机具备：喷嘴箱，具有从蒸汽入口管导入蒸汽的圆环状的蒸汽通路，在上述蒸汽流路的下游部具备第一级喷嘴；和第二级喷嘴侧构造体，与上述喷嘴箱组合，并且至少具备第二级喷嘴。此外，在上述喷嘴箱及上述第二级喷嘴侧构造体的各自上，具备与涡轮转子轴不平行且相互抵接的至少一对密封抵接面。并且，在通过使上述喷嘴箱和上述第二级喷嘴侧构造体组合而在两者之间形成的间隙的一部分中，设置有密封部件。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的汽轮机的从铅垂方向倾斜45度的位置上的子午线截面的图；

图2是表示本发明第一实施方式的汽轮机所具备的喷嘴箱组装体的水平方向上的子午线截面的局部的图；

图3是表示本发明第二实施方式的汽轮机所具备的喷嘴箱组装体的水平方向上的子午线截面的局部的图；

图4是表示具备第一级喷嘴及第二级喷嘴的现有喷嘴箱的水平方向的子午线截面的局部的图。

符号说明

10：汽轮机；15a：内侧空间；15b：外侧空间；20：内部壳体；20a、31、42b、71：嵌合槽部；20b：隔壁；21：外部壳体；22a、22b、22c、22d、22e：动叶片；23：涡轮转子；24a、24b、24c、24d、24e：喷嘴；25：喷嘴箱组装体；26：密封迷宫部；27：蒸汽通路；27b、27c、27d、27e：喷嘴环外圈；28b、28c、28d、28e：喷嘴环内圈；29b、41、43、72：嵌合突部；30、60：喷嘴箱；30a、70a：延伸设置部；31a、31b、41a、41b：侧面；32、33：焊接坡口部；40、70：第二级喷嘴侧构造体；50：密封部件；50a：密封鳍片；60a、70a、70b：端面；80：螺栓。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

(第一实施方式)

图1是表示本发明第一实施方式的汽轮机10的从铅垂方向倾斜45度的位置上的子午线截面的图。

如图1所示，汽轮机10例如具备由内部壳体20和设置于其外侧的外部壳体21构成的双重构造的壳体。此外，在内部壳体20内贯穿设置有涡轮转子23，该涡轮转子23上植设了动叶片22a、22b、22c、22d、22e。该涡轮转子23通过未图示的转子轴承支持为能够旋转。

此外，在内部壳体20的内周，在涡轮转子23的轴向上以与动叶片22a、22b、22c、22d、22e成为交替的方式配设有喷嘴24a、24b、24c、24d、24e。通过喷嘴叶片列和动叶片叶片列构成一个涡轮级。在此，第一级喷嘴24a及第二级喷嘴24b设置于后述的喷嘴箱组装体25。

为了防止作为工作流体的蒸汽向外部的泄漏，在涡轮转子23和各壳体之间设置有密封迷宫部26。

此外，在汽轮机10中，贯通外部壳体21及内部壳体20地设置有蒸汽入口管(未图示)，蒸汽入口管的端部与构成喷嘴箱组装体25一部分的喷嘴箱30连通连接。该喷嘴箱30具备使从蒸汽入口管导入的蒸汽在圆周方向上扩张的圆环状蒸汽通路27。

此外，喷嘴箱组装体25经由在圆周方向上遍及整个圆周而突出的隔壁20b固定在内部壳体20的内周。通过设置该隔壁20b，将喷嘴箱组装体25周围的空间分割为内侧空间15a和外侧空间15b，截断它们之间的蒸汽流通。由此，能够将从第一级喷嘴24a流出的蒸汽的大部分转换为有效功。

经过蒸汽入口管流入喷嘴箱30内的蒸汽，向蒸汽通路27内扩张，被导向该蒸汽通路27下游部所设置的第一级喷嘴24a，并朝向第一级动叶片22a喷出。所喷出的蒸汽经过各级的喷嘴24b、24c、24d、24e和动叶片22b、22c、22d、22e之间的蒸汽通路，使涡轮转子23旋转。此外，作了膨胀功的蒸汽的大部分被排气，例如经过低温再热管(未图示)流入锅炉(未图示)。

另外，汽轮机10的构成不限定于上述构成，只要是具备蒸汽经过蒸汽入口管流入喷嘴箱30内的构成的汽轮机即可。

下面，对本发明的喷嘴箱组装体25进行说明。

图2是表示本发明第一实施方式的汽轮机10所具备的喷嘴箱组装体25的水平方向上的子午线截面的局部的图。即，图2表示由上下两部分分割构造构成的喷嘴箱组装体25的下部侧构造的上面侧的截面。

如图2所示，喷嘴箱组装体25通过使喷嘴箱30与分离构造体组合而构成，喷嘴箱30具备蒸汽通路27及蒸汽通路27下游部所设置的第一级喷嘴24a，分离构造体由具备第二级喷嘴24b的第二级喷嘴侧构造体40形成。在此，表示第二级喷嘴侧构造体40具备一个喷嘴(第二级喷嘴24b)的一例，但也可以构成为具备两个以上喷嘴。

在喷嘴箱30中，构成圆环状蒸汽通路27的外周侧的壁部，比第一级喷嘴24a更向下游侧延伸设置。其延伸设置部30a的内周面的、从涡轮转子中心轴向半径方向的距离即半径方向距离Ra，大于在喷嘴箱30的出口焊接第一级喷嘴24a时所形成的、外周侧的焊接坡口部32的最外周的半径方向距离Rb。即，延伸设置部30a的内周面的半径方向距离Ra构成为比外周侧的焊接坡口部32的最外周的半径方向距离Rb大，以便在将第一级喷嘴24a焊接到喷嘴箱30的出口时，不妨碍焊条等的移动。

如图2所示，外周侧的焊接坡口部32的深度(焊接坡口部32的涡轮转子轴向的长度)与内周侧的焊接坡口部33的深度(焊接坡口部33的涡轮转子轴向的长度)大致相等。多个第一级喷嘴24a通过这种焊接坡口部32、33遍及圆周方向固定在喷嘴箱30的出口。

此外，在延伸设置部30a的内周侧，遍及圆周方向形成有槽状的嵌合槽部31。为了防止蒸汽从该嵌合槽部31与嵌合于该嵌合槽部31的后述的第二级喷嘴侧构造体40的嵌合突部41之间泄漏，在该嵌合槽部31的底部遍及圆周方向设置有密封部件50。该密封部件50具备与第二级喷嘴侧构造体40的嵌合突部41接触的密封鳍片50a。

此外，如上所述，喷嘴箱30经由在圆周方向上遍及整个圆周突出的隔壁20b固定在内部壳体20内周。通过设置该隔壁20b，将喷嘴箱组装体25周围的空间分割为内侧空间15a和外侧空间15b，截断它们之间的蒸汽流通。

第二级喷嘴侧构造体40具有圆筒状形状，一端部由与喷嘴箱30的嵌合槽部31嵌合的嵌合突部41构成。此外，在第二级喷嘴侧构造体40的内周侧形成有嵌合槽部42b，该嵌合槽部42b与从外侧支持第二级喷嘴24b的喷嘴环外圈27b的外周上所形成的嵌合突部29b嵌合，用于进行喷嘴环外圈27b的定位及固定。另外，第二级喷嘴24b由喷嘴环内圈28b从内侧支持。此外，如图1所示，比第二级喷嘴24b更靠下游侧的喷嘴24c、24d、24e，与以往同样地被支持在喷嘴环外圈27c、27d、27e和喷嘴环内圈28c、28d、28e之间，并固定于内部壳体20。

此外，第二级喷嘴侧构造体40，通过使外侧面上所形成的嵌合突部43嵌合于与其对应地在内部壳体20的内周侧所形成的嵌合槽部20a来定位。另外，内部壳体20、外部壳体21、喷嘴箱组装体25等，通过上下两部分分割构造来构成，因此例如下部侧的第二级喷嘴侧构造体40被从上方插入配置有喷嘴箱30的内部壳体20内，并与喷嘴箱30组合。

此外，第二级喷嘴侧构造体40的嵌合突部41的下游侧的侧面41a构成为，与喷嘴箱30的嵌合槽部31的下游侧的侧面31a抵接。通过该一对侧面31a、41a进行抵接，能够防止蒸汽泄漏，该一对侧面31a、41a分别作为密封抵接面起作用。另外，这种密封抵接面具备至少一对即可，也可以设置在多个部位。

在此，喷嘴箱30与蒸汽入口管(未图示)的端部连接，并固定在内部壳体20的隔壁20b上，因此被配设在规定位置。此外，如上所述，第二级喷嘴侧构造体40通过使嵌合突部43与内部壳体20的嵌合槽部20a嵌合来定位，并能够在涡轮转子轴向上移动若干。喷嘴箱30出口的压力(喷嘴箱30的嵌合槽部31的上游侧的侧面31b和第二级喷嘴侧构造体40的嵌合突部41的上游侧的侧面41b之间的压力(内侧空间15a的压力))，高于喷嘴箱组装体25和内部壳体20之间的空间(外侧空间15b)的压力，因此使第二级喷嘴侧构造体40向涡轮转子轴向的下游侧移动的力起作用。因此，第二级喷嘴侧构造体40的嵌合突部41的下游侧的侧面41a与喷嘴箱30的嵌合槽部31的下游侧的侧面31a抵接。

在此，表示的一个例子为：作为密封抵接面起作用的、第二级喷嘴侧构造体40的嵌合突部41的下游侧的侧面41a和喷嘴箱30的嵌合槽部31的下游侧的侧面31a，在相对于涡轮转子轴向正交的方向上形成，但不限于此。侧面41a及侧面31a只要形成为相对于涡轮转子轴的中心轴的圆筒面、即平行于涡轮转子轴的面即可，例如侧面41a及侧面31a也可以构成为相对于与涡轮转子轴向平行的方向在子午线截面中具有规定的角度的密封抵接面。

如上所述，根据第一实施方式的汽轮机10，通过使喷嘴箱30和由第二级喷嘴侧构造体40形成的分离构造体组合来构成喷嘴箱组装体25，由此能够使喷嘴箱30出口的第一级喷嘴24a的外周侧的焊接部即焊接坡口部32的深度变浅为与内周侧的焊接坡口部33的深度大致相等的程度。因此，能够削减用于焊接第一级喷嘴的焊接量。

此外，通过喷嘴箱30的一部分面和第二级喷嘴侧构造体40的一部分面分别抵接，能够防止蒸汽泄漏。此外，通过设置密封部件50，能够进一步可靠地防止蒸汽泄漏。

另外，在上述实施方式中表示的一例为：在通过使喷嘴箱30和第二级喷嘴侧构造体40组合而在两者之间形成的间隙的一部分、即嵌合槽部31的底部和嵌合突部41的突面之间设置了密封部件50，但设置密封部件50的位置不限于此。密封部件50只要设置在通过使喷嘴箱30和第二级喷嘴侧构造体40组合而在两者之间形成的间隙的一部分即可。密封部件50例如也可以设置于喷嘴箱30和第二级喷嘴侧构造体40的外周面所对置的、喷嘴箱组装体25和内部壳体20之间所形成的空间侧。

(第二实施方式)

图3是表示本发明第二实施方式的汽轮机10所具备的喷嘴箱组装体25的水平方向上的子午线截面的局部的图。即，图3表示由上下两部分分割构造构成的喷嘴箱组装体25的下部侧构造的上面侧的截面。另外，对于与第一实施方式的汽轮机10所具备的喷嘴箱组装体25的构成部分相同的构成部分，赋予相同的符号而省略或简略重复的说明。

如图3所示，喷嘴箱组装体25通过使喷嘴箱60和分离构造体组合而构成，喷嘴箱60具备蒸汽通路27及第一级喷嘴24a，分离构造体由具备第二级喷嘴24b的第二级喷嘴侧构造体70形成。在此，表示第二级喷嘴侧构造体70具备一个喷嘴(第二级喷嘴24b)的一例，但也可以构成为具备两个以上的喷嘴。

在喷嘴箱60中，构成圆环状蒸汽通路27的外周侧及内周侧的壁部构成为，涡轮转子轴向的长度大致相同。此外，如图3所示，外周侧的焊接坡口部32的深度(焊接坡口部32的涡轮转子轴向的长度)与内周侧的焊接坡口部33的长度(焊接坡口部33的涡轮转子轴向的长度)大致相等。多个第一级喷嘴24a通过这种焊接坡口部32、33而遍及圆周方向地固定在喷嘴箱60的出口。

此外，喷嘴箱60经由在圆周方向上遍及整个圆周地突出的隔壁20b固定于内部壳体20的内周。通过设置该隔壁20b，将喷嘴箱组装体25周围的空间分割为内侧空间15a和外侧空间15b，截断它们之间的蒸汽流通。

第二级喷嘴侧构造体70具有圆筒状形状，在一端部具有：延伸设置部70a，沿着喷嘴箱60的外周侧的壁部的外周向涡轮转子轴向延伸设置；以及端面70b，与喷嘴箱60的外周侧的壁部的下游侧的、与涡轮转子轴向正交的端面60a抵接。通过这些端面60a、70b抵接，能够防止蒸汽泄漏，这些端面60a、70b分别作为密封抵接面起作用。此外，第二级喷嘴侧构造体70使端面70b与喷嘴箱60的端面60a抵接，通过螺栓80固定于喷嘴箱60。

在此，表示的一例为：作为密封抵接面起作用的、第二级喷嘴侧构造体70的端面70b和喷嘴箱60的端面60a，形成在相对于涡轮转子轴向正交的方向上，但不限于此。端面70b及端面60a只要形成为相对于涡轮转子轴的中心轴的圆筒面、即平行于涡轮转子轴的面即可，例如端面70b及端面60a也可以构成为相对于与涡轮转子轴向平行的方向在子午线截面中具有规定的角度的密封抵接面。

此外，在第二级喷嘴侧构造体70上形成有嵌合槽部71，该嵌合槽部71与从外侧支持第二级喷嘴24b的喷嘴环外圈27b的外周上所形成的嵌合突部29b嵌合，用于进行喷嘴环外圈27b的定位及固定。另外，第二级喷嘴24b由喷嘴环内圈28b从内侧支持。此外，第二级喷嘴侧构造体70，通过使外侧面上所形成的嵌合突部72嵌合于与其对应地在内部壳体20的内周侧所形成的嵌合槽部20a来定位。另外，在通过螺栓紧固将喷嘴箱60和第二级喷嘴侧构造体70进行固定，由此能够进行第二级喷嘴侧构造体70的定位等的情况下，也可以不设置将第二级喷嘴侧构造体70定位于内部壳体20的内周侧的构成。

此外，在第二级喷嘴侧构造体70的延伸设置部70a的内周侧，遍及圆周方向地设置有密封部件50。该密封部件50具备与喷嘴箱60的外周侧的壁部的外周接触的密封鳍片50a。通过具备该密封部件50，能够防止蒸汽从第二级喷嘴侧构造体70的延伸设置部70a和喷嘴箱60的外周侧的壁部之间的间隙泄漏。

如上所述，根据第二实施方式的汽轮机10，通过使喷嘴箱60与由第二级喷嘴侧构造体70形成的分离构造体组合来构成喷嘴箱组装体25，由此能够使喷嘴箱60出口的第一级喷嘴24a的外周侧的焊接部即焊接坡口部32的深度变浅为与内周侧的焊接坡口部33的深度大致相等的程度。因此，能够削减用于焊接第一级喷嘴的焊接量。

此外，通过喷嘴箱60的一部分面和第二级喷嘴侧构造体70的一部分面分别抵接，由此能够防止蒸汽泄漏。此外，通过设置密封部件50，由此能够进一步可靠地防止蒸汽泄漏。

对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为例子进行提出，不意图限定本发明的范围。这些新实施方式能够其它各种方式实施，在不脱离发明精神的范围内，能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式以及其变形包含于发明的范围或精神，并且包含于与专利请求的范围所记载的发明均等的范围内。

Claims

1.一种汽轮机，其特征在于，具备：

喷嘴箱，具有从蒸汽入口管导入蒸汽的圆环状的蒸汽通路，在上述蒸汽流路的下游部具备第一级喷嘴；

第二级喷嘴侧构造体，与上述喷嘴箱组合，并且至少具备第二级喷嘴；

至少一对密封抵接面，设置在上述喷嘴箱及上述第二级喷嘴侧构造体的各自上，与涡轮转子轴不平行，且相互抵接；以及

密封部件，设置在通过使上述喷嘴箱和上述第二级喷嘴侧构造体组合而在两者之间所形成的间隙的一部分中。

2.如权利要求1所述的汽轮机，其特征在于，

上述喷嘴箱和上述第二级喷嘴侧构造体通过嵌合构造来组合。

3.如权利要求1所述的汽轮机，其特征在于，

上述喷嘴箱和上述第二级喷嘴侧构造体通过螺栓紧固来组合。

4.如权利要求1～3任一项所述的汽轮机，其特征在于，

上述第二级喷嘴侧构造体所具备的喷嘴支持在喷嘴环外圈和与该喷嘴环外圈对应地设置的喷嘴环内圈之间。