CN102661178A - 汽轮机部分进汽装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于动力机械技术领域，涉及一种汽轮机部分进汽装置。包括：喷嘴、转子、叶片、回流器壳体、回流器叶片、回流器锥体。喷嘴为缩放形式的喷嘴；转子为整体式转子，由单级叶轮和轴组成；叶片为完全对称式叶片，型线在叶片的前后完全对称，多个相同的叶片安装在单级叶轮上，形成一列叶片。由于叶片是完全对称式的，采用了回流器壳体、回流器叶片、回流器锥体改变了水蒸汽流动的方向，水蒸汽既能够从叶片的前部进入做功，也能够从叶片的后部进入做功。单级叶轮所能承担的焓降值增加。解决了汽轮机单级叶轮所能承担的焓降值限制问题，在水蒸汽的流量小、参数高的条件下，减少了汽轮机的级数，简化了结构，降低了成本。

Description

汽轮机部分进汽装置

技术领域

本发明属于动力机械技术领域，涉及一种汽轮机部分进汽装置。

技术背景

汽轮机是一种动力机械装置，是将水蒸汽的热能转化为机械功的装置。按照水蒸汽的进口热力学参数(如温度、压力)来分类，汽轮机可分为亚临界汽轮机、超临界汽轮机、超超临界汽轮机。

汽轮机在国民经济中应用广泛，但是在一些工业领域，如冶金、化工等过程中，经常会产生流量小、参数高的水蒸气，受目前技术水平的限制，很难使用汽轮机利用这一部分水蒸汽的能量，原因如下：

在汽轮机中，一列静叶片和一列动叶片组成一级。由于材料强度、汽轮机热效率等因素的限制，每一级所能承受水蒸汽的热焓值之差(在动力机械领域内简称为焓降)有一定限制，因此如果水蒸汽的参数较高，汽轮机通常采用多级结构。水蒸汽的参数越高，汽轮机越需要采用更多的级，结构越复杂，成本越高。对于水蒸汽流量较大的情况下，多级汽轮机虽然成本高，但其功率大，取得的收益也较大；对于水蒸汽流量较小的情况下，多级汽轮机成本高，功率小，取得的收益较小。因此目前在高参数小流量的情况下，很难使用汽轮机回收水蒸汽的能量。

在每一级汽轮机中，汽轮机叶片的高度主要根据水蒸汽的流量确定，当叶片的高度小于一定值时，叶片内的流动损失会增加，汽轮机的热效率会大幅度降低。目前当水蒸汽进口的流量较小时，汽轮机通常在圆周方向上采用部分进汽以提高叶片高度，部分进汽也会带来能量损失，同时导致结构复杂。常规的部分进汽结构虽然解决了小流量条件下汽轮机叶片高度的问题，但没有解决汽轮机的单级焓降值限制问题。如果水蒸汽的流量较小、参数较高，那么汽轮机势必采用多级部分进汽结构，导致结构复杂、成本增加、效率较低、收益较少。

发明内容

本发明提供了一种汽轮机部分进汽装置，解决了在水蒸汽的流量小、参数高的情况下，由于汽轮机的效率低、结构复杂、制造成本高的问题。

本发明采用的技术方案是：

一种汽轮机部分进汽装置，包括喷嘴、转子、叶片、回流器壳体、回流器叶片、回流器锥体。

喷嘴为缩放形式的喷嘴，喷嘴的横截面为圆弧形。

转子为整体式转子，由单级叶轮和轴组成。

叶片为完全对称式叶片，型线在叶片的前后完全对称，多个相同的叶片安装在单级叶轮上，形成一列叶片。

回流器叶片的表面型线由背弧型线和内弧型线组成。

回流器锥体由三部分组成，一部分为圆弧型线部分，一部分为与叶轮平行的直线部分，一部分为倾斜直线部分。

回流器壳体、回流器叶片、回流器锥体组合后，回流器叶片的背弧型线部分与回流器壳体型线部分之间形成收缩形式的通道一；回流器叶片的内弧型线部分与回流器锥体的圆弧型线部分之间形成收缩形式的通道二；回流器锥体的倾斜直线部分与回流器壳体的直线部分之间形成扩张形式的通道三。

喷嘴安装在汽轮机汽缸上；叶片安装在转子的单级叶轮上；回流器壳体、回流器叶片、回流器锥体安装在汽轮机的汽缸上，共同组成气流的回转通道。

小流量、高参数的水蒸汽在喷嘴1中膨胀加速，水蒸汽的热能转化为动能。高速的水蒸汽冲击叶片，对叶片上有一个冲击作用，由冲量定理知，产生一个冲击力，叶片带动转子旋转做功。由于水蒸汽的参数较高，做功后的气体中仍含有大量的热能，水蒸汽在叶片流出后，在回流器壳体、回流器叶片、回流器锥体之间的通道内继续膨胀加速，将剩余的热能转化为动能，并改变流动方向。水蒸汽重新进入叶片的不同位置，由于叶片的型线是完全对称的，水蒸汽继续做功后流出。

由于叶片3采用完全对称式的，水蒸汽既能够从叶片的前部进入做功，也能够从叶片的后部进入做功。采用了回流器壳体4、回流器叶片5、回流器锥体6能够改变水蒸汽流动的方向，单级叶轮所能承担的焓降值增加。解决了汽轮机单级叶轮所能承受的焓降值限制问题，在水蒸汽的流量小、参数高的条件下，减少了汽轮机的级数，简化了结构，降低了成本。

本发明的有益效果是提高了汽轮机单级叶轮的焓降值，减少了汽轮机的结构，降低了成本，在小流量、高参数的水蒸汽利用领域填补了空白。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

图1是汽轮机部分进汽装置总体图，图中1为喷嘴，2为转子，3为叶片，4为回流器壳体，5为回流器叶片，6为回流器锥体。

图2(a)为喷嘴外形图，图中箭头为水蒸汽流动方向；图2(b)为沿流动方向的喷嘴截面面积变化图；图2(c)为垂直于流动方向的喷嘴截面图。

图3是转子图，图中3-1为单级叶轮，3-2为轴。

图4(a)为叶片主视图；图4(b)为叶片俯视图，叶片型线沿着图中的虚线对称；图4(c)为一列叶片。

图5是回流器壳体图，图中5-1为直线部分，5-2为型线部分，5-3为顶部。

图6(a)为回流器叶片主视图，图6(b)为回流器叶片俯视图，图中6-1为内弧型线，6-2为背弧型线。

图7(a)为回流器锥体主视图，图7(b)为回流器锥体俯视图，图中7-1为直线部分，7-2为倾斜直线部分，7-3为型线部分。

图8是回流器壳体、回流器叶片、回流器锥体之间形成的通道一、通道二、通道三的示意图，8-1为收缩形式的通道一，8-2为收缩形式的通道二，8-3为扩张形式的通道三。

具体实施方式

如图所示，本发明的汽轮机部分进汽装置由喷嘴1、转子2、叶片3、回流器壳体4、回流器叶片5、回流器锥体6组成。各部件的安装关系为：喷嘴1安装在汽轮机汽缸上，叶片3安装在转子的单级叶轮上，回流器壳体4、回流器叶片5、回流器锥体6共同组成气流的回转通道，安装在汽轮机的汽缸上。在水蒸汽的流量小、参数高的情况下，水蒸气的做功过程如下：

1)水蒸汽在喷嘴1中膨胀加速，水蒸汽的热能转化为动能；

2)高速的水蒸汽冲击叶片3，叶片3带动转子2旋转做功；

3)做功后的水蒸气进入回流器壳体4、回流器叶片5、回流器锥体6之间组成的通道内，在通道一、通道二、通道三内，将水蒸气剩余的热能转化为动能，并改变流动方向；

4)水蒸汽重新进入叶片3的不同位置，继续做功后流出。

在实际应用过程中，根据实际的水蒸气的不同热力学参数和流量，依照本发明中水蒸气的做功过程和汽轮机的基本原理，可以按照本发明的结构形式进行设计和制造。

Claims (2)

1.一种汽轮机部分进汽装置，包括喷嘴(1)、转子(2)、叶片(3)、回流器壳体(4)、回流器叶片(5)和回流器锥体(6)；其特征在于：喷嘴(1)安装在汽轮机汽缸上，叶片(3)安装在转子(2)的单级叶轮上，回流器壳体(4)、回流器叶片(5)和回流器锥体(6)安装在汽轮机的汽缸上；叶片(3)是完全对称式叶片，型线在叶片的前后完全对称，多个相同的叶片安装在单级叶轮上，形成一列叶片；回流器锥体(6)由三部分组成：一部分为圆弧型线部分，一部分为与叶轮平行的直线部分，一部分为倾斜直线部分；回流器叶片(5)的背弧型线部分与回流器壳体(4)的型线部分之间形成收缩形式的通道一，回流器叶片(5)的内弧型线部分与回流器锥体(6)的圆弧型线部分之间形成收缩形式的通道二，回流器锥体(6)的倾斜直线部分与回流器壳体(4)的直线部分之间形成扩张形式的通道三。

2.如权利要求1所述的汽轮机部分进汽装置，其特征还在于：喷嘴(1)为缩放形式的喷嘴，喷嘴的横截面为圆弧形。

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