CN102518488A - 一种超高压缸 - Google Patents

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方宇
唐清舟
周洪宇
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Abstract

本发明公开了一种超高压缸,包括内缸和外缸,内缸的后部与外缸封闭,外缸上连接有进汽管和排汽管,进汽管穿过外缸并延伸至内缸,蒸汽通过进汽管进入内缸;所述内缸的前端为封闭结构,在内缸上密封连接有连通管,该连通管的另一端密封连接在外缸的排汽口上,内缸内的蒸汽通过连通管直接排入排汽管;所述内缸与外缸之间形成封闭的夹层空间,在外缸上连接有向夹层空间输送相对稳定蒸汽的高压加热器;所述超高压缸在正常运行时,内缸内的蒸汽压力、夹层空间内的蒸汽压力和外缸外部的大气压力为递减梯度。本发明减小了外缸的内、外压差,在通流不变、排汽压力增高的同时,保留了外缸合理的壁厚,进而减轻了设计制造难度,实用性强,安全性高。

Description

一种超高压缸
技术领域
本发明涉及汽轮机,具体是一种超高压缸,它适合应用于二次再热机组。
背景技术
从世界上现有的发电机组来说,再热方式分为一次再热和二次再热两种。其中,二次再热的目的是为了进一步提高机组的热效率,并满足机组低压缸最终排汽湿度的要求。但是,采用二次再热方式将使机组结构更加复杂,这不仅在于锅炉的结构改进,而且还要增加一个超高压缸。
参见图1:现有的超高压缸主要由内缸和外缸构成,内缸的后部与外缸封闭,内缸的前端为开放式结构,在外缸上连接有进汽管和排汽管,进汽管穿过外缸并延伸至内缸,蒸汽通过进汽管进入内缸,流过高压通流后,直接排入内缸与外缸之间形成的开放腔室,并经外缸上的排汽管流出,进入锅炉。这对于排汽压力在33~45公斤范围内的机组而言,设计合理。但是,随着超临界机组的发展,蒸汽参数被进一步提高,超高压缸排汽压力一般都在90公斤左右,这使得上述结构的超高压缸无法适应。现以列举计算来详细说明。
以某600MW超临界汽轮机为例,汽轮机的汽缸设计是按照整圆筒计算公式进行的,其设计应满足下式:
Figure 2011104086046100002DEST_PATH_IMAGE002
式中,
Figure 2011104086046100002DEST_PATH_IMAGE004
—汽缸内、外压力差,4MPa/370℃和10MPa/430℃;Di—汽缸圆筒部分内直径,设定为2300mm;[σ]—汽缸材料的许用应力,材料为ZG15Cr1Mo1V,由于汽缸计算的近似性,按上述公式计算时,铸钢件应力不应大于50MPa;
Figure 2011104086046100002DEST_PATH_IMAGE006
—汽缸壁厚允许误差和附加量,为比较说明,选取为10mm。
上述参数汽缸在高排为4 MPa时,合理壁厚应为:
Figure 2011104086046100002DEST_PATH_IMAGE008
Figure 2011104086046100002DEST_PATH_IMAGE010
在高排为10 MPa时,合理壁厚应为:
Figure 2011104086046100002DEST_PATH_IMAGE012
通过上述列举,我们可以清楚得出:汽缸的排汽压力越高,其外缸的壁厚就越厚。外缸的壁厚过厚会造成机组在启动、停机过程中内壁和外壁的温差加大,从而导致热应力增加,汽缸的变形量也就随之增大,严重时会造成机组在运行中发生碰磨等极端情况,直接影响机组安全。
发明内容
本发明的目的在于:针对上述现有技术的不足,在通流不变的前提下,提供一种排汽压力高、外缸壁厚合理的超高压缸。
本发明采用的技术方案是:一种超高压缸,包括内缸和外缸,所述内缸的后部与外缸封闭,外缸上连接有进汽管和排汽管,进汽管穿过外缸并延伸至内缸,蒸汽通过进汽管进入内缸;所述内缸的前端为封闭结构,在内缸上密封连接有连通管,该连通管的另一端密封连接在外缸的排汽口上,内缸内的蒸汽通过连通管直接排入排汽管;所述内缸与外缸之间形成封闭的夹层空间,在外缸上连接有向夹层空间输送相对稳定蒸汽的高压加热器;所述超高压缸在正常运行时,内缸内的蒸汽压力、夹层空间内的蒸汽压力和外缸外部的大气压力为递减梯度。
所述连通管与内缸通过活塞密封环形成密封连接,在活塞密封环后部的连通管上设有一圈止口,该止口通过螺钉固定在内缸上。
所述连通管与外缸的排汽口通过活塞密封环形成密封连接。
所述外缸通过蒸汽管密封连接高压加热器。
所述排汽管通过排汽法兰密封连接在外缸的排汽口上。
本发明的有益效果是:将内缸设计成封闭结构,使内缸与外缸之间形成封闭的夹层空间,在正常运行时,内缸、夹层空间和大气之间的压力形成递减梯度,减小了外缸的内、外压差,在通流不变、排汽压力增高的同时,保留了外缸合理的壁厚设计,进而减轻了设计制造难度,实用性强,安全性高。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是现有超高压缸的结构示意图。
图2是本发明的一种结构示意图。
图3是图2中局部A的放大图。
图4是本发明的应用示意图。
图中代号含义:1—锅炉;2—超高压缸;201—内缸;202—外缸;203—连通管;204—夹层空间;205、212—活塞密封环;206—螺钉;207—进汽管;208—排汽口;209—蒸汽管;210—排汽管;211—止口;3—高压缸;4—中压缸;5—低压缸;6—发电机;7—凝汽器;8—给水泵;9—高压加热器。
具体实施方式
参见图4:本发明应用于二次再热机组,该机组主要由依次循环连接的锅炉1、超高压缸2、高压缸3、中压缸4、低压缸5、发电机6、凝汽器7、和给水泵8构成。为了方便向本发明中输送蒸汽,在机组上增设了高压加热器9,高压加热器9布置在锅炉1与给水泵8之间。
参见图2和图3:本发明包括内缸201和外缸202。其中,内缸201安装在外缸202内,在外缸202上连接有进汽管207和排汽管210,进汽管207从锅炉1中接出,进汽管207穿过外缸202并延伸至内缸201,进汽管207分别与外缸202和内缸201形成密封连接,用作向内缸201内输送蒸汽,排汽管210通过排汽法兰密封连接在外缸202的排汽口208上;内缸201的后部与外缸202形成封闭,内缸(201)的前端为封闭结构,在内缸201的下半缸上通过活塞密封环205连接有连通管203,活塞密封环205下部的连通管203上设有一圈止口211,该止口211通过螺钉206固定在内缸201上,连通管203的下端与外缸202的排汽口208通过活塞密封环212形成密封连接,内缸201内的蒸汽通过连通管203直接排入排汽管210,不会排入外缸202,连通管203的内径应结合内缸201排汽处的蒸汽流量、压力、温度及排汽流速等确定,以高压排汽流量2900kg/h、压力10MPa/430℃为例,合理的排汽口流速为30~50m/s,应选取的直通管203的内径为500mm;前述结构的内缸201与外缸202之间形成封闭的夹层空间204,内缸201内的蒸汽不会进入夹层空间204,这就增大了内缸201的内、外压差,为此,在外缸202上连接密封连接有蒸汽管209,蒸汽管209的另一端密封连接在高压加热器9,高压加热器9通过蒸汽管209向夹层空间204输送相对稳定蒸汽(蒸汽无法绝对稳定),夹层空间204内的蒸汽压力应小于内缸201内的蒸汽压力,但应大于外缸202外部的大气压力,这就使内缸201内的蒸汽压力、夹层空间204内的蒸汽压力和外缸202外部的大气压力形成递减梯度,进而减小内缸的内、外压差和外缸202的内、外压差,确保外缸202的厚度能够合理设计,避免过厚。
本发明采用直通管203将内缸201内的蒸汽直接排入排汽管210而不进入外缸202,有效降低了外缸202压力。由于直通管203的内径远小于汽缸内径,直通管203的壁厚增加也远小于外缸202的壁厚增加,故可以在排汽压力增高的情况下,外缸壁厚无需加厚设计,进而减轻了设计制造难度,实用性强,安全性高。

Claims (5)

1. 一种超高压缸,包括内缸(201)和外缸(202),所述内缸(201)的后部与外缸(202)封闭,外缸(202)上连接有进汽管(207)和排汽管(210),进汽管(207)穿过外缸(202)并延伸至内缸(201),蒸汽通过进汽管(207)进入内缸(201);其特征在于:所述内缸(201)的前端为封闭结构,在内缸(201)上密封连接有连通管(203),该连通管(203)的另一端密封连接在外缸(202)的排汽口(208)上,内缸(201)内的蒸汽通过连通管(203)直接排入排汽管(210);所述内缸(201)与外缸(202)之间形成封闭的夹层空间(204),在外缸(202)上连接有向夹层空间(204)输送相对稳定蒸汽的高压加热器(9);所述超高压缸在正常运行时,内缸(201)内的蒸汽压力、夹层空间(204)内的蒸汽压力和外缸(202)外部的大气压力为递减梯度。
2.根据权利要求1所述超高压缸,其特征在于:所述连通管(203)与内缸(201)通过活塞密封环(205)形成密封连接,在活塞密封环(205)后部的连通管(203)上设有一圈止口(211),该止口(211)通过螺钉(206)固定在内缸(201)上。
3.根据权利要求1或2所述超高压缸,其特征在于:所述连通管(203)与外缸(202)的排汽口(208)通过活塞密封环(212)形成密封连接。
4.根据权利要求1所述超高压缸,其特征在于:所述外缸(202)通过蒸汽管(209)密封连接高压加热器(9)。
5.根据权利要求1所述超高压缸,其特征在于:所述排汽管(210)通过排汽法兰密封连接在外缸(202)的排汽口(208)上。
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