CN102536357B - 一种空冷式汽轮机的低压缸 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空冷式汽轮机的低压缸，包括低压内缸，所述的低压内缸包括上半缸和下半缸，其特征在于，在下半缸中分面左右两侧分别设有至少一个第一搭块和至少一个第二搭块，第一搭块和第二搭块的高度L为150mm至350mm。本发明通过采用法兰中分面大圆角结构、低压内缸短搭块支撑结构和低压内缸外表面加装上下半缸不对称隔热罩，提高了空冷式汽轮机低压内缸的刚度，减少了空冷式汽轮机低压内缸的热应力和热变形，提高了空冷式汽轮机低压缸结构的运行安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种空冷式汽轮机的低压缸，属于电站汽轮机技术领域。
背景技术
空冷式汽轮机的设计背压为12kPa至18kPa，湿冷式汽轮机的设计背压为4.9kPa，空冷式汽轮机的设计背压约为湿冷式汽轮机的3倍。空冷式汽轮机的背压变化范围为6kPa至55kPa，湿冷式汽轮机的背压变化范围为4.5kPa至12kPa，空冷式汽轮机的背压变化范围约为湿冷式汽轮机的6倍。湿冷式汽轮机的背压逐月变化，空冷式汽轮机的背压逐日变化且变化频繁。由于空冷式汽轮机的背压高、背压变化范围大且背压变化频繁，在空冷式汽轮机的低压缸中产生过大的热应力与热变形，导致空冷式汽轮机在运行中出现低压缸法兰中分面变形漏汽，或法兰中分面垂直方向位移大将引起动静径向碰磨事故，空冷式汽轮机的设计面临低压缸的变形问题。
国内外空冷汽轮机低压内缸法兰中分面各圆角半径，均沿用湿冷汽轮机的10mm至20mm。传统设计认为圆角半径20mm已足够大，再增大对热变形影响不大。存在的问题是由于圆角半径偏小，导致圆角部位热应力大，造成热变形大，运行中空冷汽轮机低压内缸因背压变化频繁导致中分面垂直位移达到约3mm，容易引起低压缸动静碰磨。
国内外空冷汽轮机低压缸均沿用湿冷汽轮机的结构形式，整个低压内缸外侧设置隔热罩。实际上，空冷汽轮机低压内缸上半缸有进汽管道，工作温度偏高；下半缸有抽汽管道，工作温度偏低；上下两个半缸温差大，在背压频繁变化工况下空冷汽轮机低压内缸产生过大的热应力和热变形。
发明内容
本发明的目的是提供一种空冷式汽轮机的低压缸，可以减小空冷式汽轮机低压缸的热应力和热变形。
为了实现以上目的，本发明提供了一种空冷式汽轮机的低压缸，包括低压内缸，所述的低压内缸包括上半缸和下半缸，其特征在于，在下半缸中分面左右两侧分别设有至少一个第一搭块和至少一个第二搭块，第一搭块和第二搭块的高度L为150mm至350mm。
优选地，所述的低压内缸的法兰中分面各圆角半径皆为50mm至150mm。
优选地，所述的上半缸对应下半缸的第一搭块和第二搭块之间的外表面外侧设有第一隔热罩，下半缸的全部外表面外侧设有第二隔热罩。
更优选地，所述的第一隔热罩和第二隔热罩与低压内缸外表面之间的间隔为10mm至20mm。
更优选地，所述的第一隔热罩与第二隔热罩的厚度皆为5mm至8mm。
更优选地，所述的第一隔热罩与第二隔热罩的材料与低压内缸的材料相同。
优选地，所述的第一搭块和第二搭块的个数皆为2个。
本发明通过采用法兰中分面大圆角结构、低压内缸短搭块支撑结构和低压内缸外表面加装上下半缸不对称隔热罩，提高了空冷式汽轮机低压内缸的刚度，减少了空冷式汽轮机低压内缸的热应力和热变形，提高了空冷式汽轮机低压缸结构的运行安全性。
附图说明
图1为空冷式三缸四排汽低压内缸结构示意图；
图2为空冷式两缸两排汽低压内缸结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
某型号空冷式超临界汽轮机，660MW，末级叶片高度664mm，汽轮机的进汽参数为24.2MPa/566℃/566℃，采用单轴三缸四排汽的整体结构，两个低压缸完全相同，低压缸排汽采用空气冷却，设计背压12kPa。该型号空冷式汽轮机的低压内缸如图1所示，原设计方案，低压内缸法兰中分面的各部位的圆角均为20mm，新技术方案的部位A圆角半径为150mm，部位B和部位C的圆角半径为65mm，部位D、部位E，部位F和部位G的圆角半径为70mm，下半缸中分面左右两侧分别设有2个第一搭块1和2个第二搭块2，第一搭块1和第二搭块2支撑在低压外缸上，其长度L皆为210mm，新技术方案在低压内缸下半缸的全部外表面加装第二隔热罩，在低压内缸上半缸对应于下半缸第一搭块1和第二搭块2的M点至N点之间外表面加装第一隔热罩，第一隔热罩和第二隔热罩的材料与低压内缸材料相同均为20号钢，第一隔热罩和第二隔热罩的厚度为5mm，第一隔热罩和第二隔热罩与低压内缸外表面之间有10mm的间隔，隔热罩与低压外缸采用螺栓固定。采取新技术方案后，经该低压内缸应力场有限元数值计算分析，该型号空冷式汽轮机低压内缸的最大热应力（部位B）从1193.8MPa下降到231.09MPa，有效降低了该型号空冷式超临界汽轮机低压内缸的热应力，提高了该型号空冷式汽轮机低压内缸的结构刚度和运行安全性。
实施例2
某型号空冷式超超临界汽轮机，700MW，末级叶片高度915mm，汽轮机的进汽参数为25MPa/600℃/600℃，采用单轴两缸两排汽的整体结构，有1个低压缸同，低压缸排汽采用空气冷却，设计背压15kPa。该型号空冷式汽轮机的低压内缸如图2所示，原设计方案，低压内缸法兰中分面的A’、B’、C’、D’、E’部位的圆角为20mm，新技术方案A’、B’、C’、D’、E’、F’各部位圆角半径为50mm；下半缸中分面左右两侧分别设有2个第一搭块1和2个第二搭块2，第一搭块1和第二搭块2支撑在低压外缸上，原设计方案的第一搭块1和第二搭块2的长度L为1650mm，新技术方案第一搭块1和第二搭块2的长度L为150mm；新技术方案在低压内缸下半缸的全部外表面加装第二隔热罩，在低压内缸上半缸对应于下半缸第一搭块1和第二搭块2的M’点至N’点之间外表面加装第一隔热罩，第一隔热罩和第二隔热罩材料与低压内缸材料相同为20号钢，第一隔热罩和第二隔热罩厚度为5mm，第一隔热罩和第二隔热罩与低压内缸外表面之间有10mm的间隔，第一隔热罩和第二隔热罩与低压外缸采用螺栓固定。采取新技术方案后，经该低压缸结构有限元数值计算分析，该型号空冷式汽轮机低压内缸在法兰中分面的部位F’的最大向上垂直位移由原设计方案的2.94mm下降到新技术方案的1.11mm，有效降低了该型号空冷式超超临界汽轮机低压内缸的热变形，提高了该型号空冷式汽轮机低压内缸的结构刚度和运行安全性。
Claims (6)
1. 一种空冷式汽轮机的低压缸，包括低压内缸，所述的低压内缸包括上半缸和下半缸，其特征在于，在下半缸中分面左右两侧分别设有至少一个第一搭块（1）和至少一个第二搭块（2），第一搭块（1）和第二搭块（2）的长度L为150mm至350mm；所述的上半缸对应于下半缸的第一搭块（1）和第二搭块（2）之间的外表面外侧设有第一隔热罩，下半缸的全部外表面外侧设有第二隔热罩。
2.如权利要求1所述的空冷式汽轮机的低压缸，其特征在于，所述的低压内缸的法兰中分面各圆角半径皆为50mm至150mm。
3.如权利要求1所述的空冷式汽轮机的低压缸，其特征在于，所述的第一隔热罩与上半缸外表面之间的间隔以及第二隔热罩与下半缸外表面之间的间隔为10mm至20mm。
4.如权利要求1所述的空冷式汽轮机的低压缸，其特征在于，所述的第一隔热罩与第二隔热罩的厚度皆为5mm至8mm。
5.如权利要求1所述的空冷式汽轮机的低压缸，其特征在于，所述的第一隔热罩与第二隔热罩的材料与低压内缸的材料相同。
6.如权利要求1所述的空冷式汽轮机的低压缸，其特征在于，所述的第一搭块（1）和第二搭块（2）的个数皆为2个。
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Also Published As
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