CN103097663B - 蒸汽涡轮机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于蒸汽涡轮机（1）的冷却可能性，其中蒸汽涡轮机（1）包括高压区域和中压区域，其中从高压区域中流出的湿蒸汽经由湿蒸汽管道（19）导出至中压区域的第二流动通道（21）中的第一压力腔（20），进而避免在高压区域中的湿蒸汽的腐蚀损坏和侵蚀损坏的可能性。

Description

蒸汽涡轮机

技术领域

本发明涉及一种包括可转动安装的转子、内壳体和设置在转子和内壳体之间的高压流动通道的蒸汽涡轮机，其中转子具有推力平衡活塞，其中蒸汽涡轮机具有推力平衡活塞管道，其中推力平衡活塞管道通到推力平衡活塞前腔中。

背景技术

出于热力学的原因，在相对高温度的情况下使用蒸汽涡轮机。最近在现代流体机械结构中的发展趋向于将高压涡轮段的入流区域中的温度设计成高于700℃，甚至高于720℃。这种高温导致对于所使用的材料的特殊的热学要求。

传统地，蒸汽涡轮机被划分成多个涡轮段，例如高压涡轮段、中压涡轮段和低压涡轮段。前述涡轮段的不同之处基本上在于，如流入的蒸汽的温度和压力的蒸汽参数是不同的。因此，高压涡轮段经受最高的蒸汽参数，进而最强地承受热负荷。从高压涡轮段中流出的蒸汽经由中间再热器再次被加热并且流入中压涡轮段中，其中蒸汽穿流过中压涡轮段之后在没有中间再热的情况下流入到低压涡轮段中。

通常，这些涡轮段单独地构成，这意味着，每个涡轮段包括自有的壳体。然而，也已知将高压涡轮段和中压涡轮段安装在共同的外壳体中的结构形式。同样已知如下涡轮段，在所述涡轮段中，中压件和低压件共同地设置在外壳体中。

尤其在高压区域和中压区域中，构成具有转子、围绕转子设置的内壳体和外壳体的涡轮段。转子包括与设置在内壳体中的导向叶片一起形成流动通道的转子叶片。通常，高压涡轮段构成为是单流的，这导致，由于蒸汽压力沿一定方向将相对高的推力引导到转子上。因此，构成大多具有推力平衡活塞的转子。通过在限定的部位上流过压力平衡活塞而产生压力，所述压力导致反推力，所述反推力保持转子沿轴向方向基本 上不受力。

高温要求使用可经受住高温和高压的材料。基于镍基的钢或高百分比铬的钢也适合于在高温中使用。

除了高温之外，蒸汽涡轮机的部件必须构造为是相对抗腐蚀的，因为一些部件用湿蒸汽流过，并且同时蒸汽的流动速度很高。这些部件在与结合有高的流动速度的湿蒸汽接触时导致腐蚀和侵蚀。该问题如今通过使用成本相对耗费的措施来消除。这些措施之一例如是使用高铬的材料或者使用涂覆到部件上进而避免腐蚀和侵蚀的覆层。

尤其在高压涡轮段中，从流动通道中流出的、基本上是湿蒸汽的蒸汽流到蒸汽涡轮机中的部件上，这导致部件的损坏，例如腐蚀或侵蚀，其中所述湿蒸汽意味着，在蒸汽中不形成水颗粒。已知的是，通过保护挡板将所述湿蒸汽保持远离所述部件。

发明内容

本发明提出下述目的，避免通过湿蒸汽引起的腐蚀损坏和侵蚀损坏。

该目的通过一种蒸汽涡轮机来实现，其包括可转动安装的转子、内壳体和设置在转子和内壳体之间的第一流动通道，其中转子具有推力平衡活塞，其中蒸汽涡轮机具有推力平衡活塞管道，其中推力平衡活塞管道通到推力平衡活塞前腔中，其中蒸汽涡轮机具有湿蒸汽管道，所述湿蒸汽管道建立间隙腔和第一压力腔之间的流体连接，其中间隙腔设置在转子和内壳体之间。涡轮机具有第二流动通道，其中推力平衡活塞管道与第二入流区域或另一压力腔流体连接。因此，能够是过热蒸汽的蒸汽从第二流动通道中经由推力平衡活塞蒸汽管道进入到推力平衡活塞前腔中。

蒸汽通过推力平衡活塞蒸汽管道被引入到推力平衡活塞前腔中，所述推力平衡活塞前腔由于压力而将力施加到转子上，以便平衡推力。推力平衡活塞通常是转子的部段，所述部段在适当的压力水平的轴向部位上具有理想地特别为期望的推力平衡所选择的半径。前腔位于径向的壳表面前。推力平衡活塞蒸汽管道与蒸汽源连接，所述蒸汽源具有带有压力和温度的特定的蒸汽。所述蒸汽与从高压涡轮段中流出的蒸汽混合并 且到达推力平衡活塞和内壳体之间以及内壳体和外壳体之间的中间腔中。在转子和内壳体之间蒸汽流出的部位处，外壳体在侵蚀和腐蚀方面强烈地受到负荷。现在，根据本发明构造具有湿蒸汽管道的蒸汽涡轮机。所述湿蒸汽管道通到位于内壳体和转子之间的间隙腔中。在所述部位处，从高压涡轮段流动通道中流出的湿蒸汽朝向推力平衡活塞的方向流动。所述湿蒸汽管道与第一压力腔流体连接，其中在所述第一压力腔中充斥与在间隙腔中相比更低的压力。这引起，位于所述间隙腔中的湿蒸汽可以说几乎完全地被抽出并且导出到湿蒸汽管道中。由此强烈地减少湿蒸汽与在推力平衡活塞前腔中的蒸汽的混合。由此，几乎防止由湿蒸汽和在推力平衡活塞前腔中的蒸汽形成的混合蒸汽的流出，使得实际上在推力平衡活塞和内壳体之间没有混合蒸汽流到外壳体上。因此，外壳体能够由具有更低的腐蚀抗性和侵蚀抗性的材料制成。这引起外壳体的更有利的变型形式。

在下文中说明有利的改进形式。

在一个尤其有利的改进形式中，第一压力腔设置在第二流动通道中，其中第一压力腔具有低于在间隙腔中的压力的压力。这引起，到达间隙腔中的湿蒸汽从高压涡轮段经由湿蒸汽管道流入第一压力腔中。因此，在湿蒸汽完全能够达到外壳体处之前，将不期望的湿蒸汽抽出并且导出到第二流动通道中。

附图说明

现在，根据一个实施例详细描述本发明。具有相同附图标记的部件基本上具有相同的功能。

其示出：

图1示出横贯根据本发明的蒸汽涡轮机的横截面；

图2示出图1中的蒸汽涡轮机的推力平衡活塞的区域中的放大的剖面图。

具体实施方式

图1示出蒸汽涡轮机1的横截面。蒸汽涡轮机1包括组合的高压涡 轮段和中压涡轮段2。蒸汽涡轮机1的重要特征是：围绕高压涡轮段和中压涡轮段2设置共同的外壳体3。蒸汽涡轮机1包括转子4，在所述转子上设置有第一叶片区域5，所述第一叶片区域设置在高压流动通道6中。转子5还包括第二叶片区域7，所述第二叶片区域设置在中压流动通道8中。高压流动通道6和中压流动通道8包括多个设置在转子4上的、不设有附图标记的转子叶片以及设置在内壳体9中的、不设有附图标记的导向叶片。术语“高压涡轮段”和“中压涡轮段”与入流的蒸汽的蒸汽参数有关。因此，流入到高压涡轮段中的蒸汽的压力高于流入到中压涡轮段中的蒸汽的压力。术语高压涡轮段和中压涡轮段的不同之处还在于下述特征，即从高压涡轮段中流出的蒸汽在中间再热器中再次被过热并且接下来流入到中压涡轮段中。

在本领域中不应用高压涡轮段和中压涡轮段的单一的定义。

图1中示出的蒸汽涡轮机1的特征在于用于第一叶片区域5和第二叶片区域7的共同的内壳体9。在工作中，蒸汽流入到高压入流区域10中。蒸汽从那里沿第一流动方向11流过第一叶片区域5。在穿流过第一叶片区域5之后，蒸汽在高压出流区域12中从蒸汽涡轮机中流出。位于高压出流区域12中的蒸汽具有不同于在高压入流区域10中的蒸汽的温度值和压力值的温度值和压力值。特别地，温度值和压力值由于蒸汽的膨胀而变得更小。位于高压出流区域12中的蒸汽在此具有这样的温度值和压力值，使得所述蒸汽称作为湿蒸汽。这意味着，所述湿蒸汽包含最小的凝结的水颗粒。在湿蒸汽中的最小的水颗粒以高速度碰撞到蒸汽涡轮机1的部件时引起侵蚀损坏和腐蚀损坏。湿蒸汽的大部分经由高压出流区域12从蒸汽涡轮机1中流出。当然，留存有残余泄漏流，其设置在转子4和内壳体9之间的间隙腔13中。位于间隙腔13中的湿蒸汽沿着第一流动方向11流动并且撞到推力平衡活塞14上。推力平衡活塞14具有推力平衡活塞前腔15，过热的蒸汽流入到所述推力平衡活塞前腔中。所述过热的蒸汽位于推力平衡活塞前腔15中，所述推力平衡活塞前腔设置在推力平衡活塞14和内壳体9的后侧壁16之间。位于推力平衡活塞前腔15中的过热的蒸汽引起作用到推力平衡活塞14上进而作用到转子4上的轴向力。

在推力平衡活塞14的区域中在转子4和内壳体9之间是间隙17。 蒸汽流过所述间隙，所述蒸汽到达位于外壳体3和内壳体9之间的中间腔18中。位于间隙17中的湿蒸汽能够引起外壳体3的腐蚀危险和侵蚀危险提高。

根据本发明，现在将湿蒸汽管道19设置在蒸汽涡轮机1中，所述湿蒸汽管道建立间隙腔13和第一压力腔20之间的流体连接，其中间隙腔13设置在转子4和内壳体9之间。第一压力腔20位于第二叶片区域7中，尤其位于第二流动通道21中。图1中示出的实施例示出，第一压力腔20设置在第二流动通道21的区域中。同样，在所述第一压力腔20中的压力应当使得间隙腔13中的湿蒸汽的压力大于第一压力腔20中的压力，以至于在湿蒸汽管道19中存在压力降，压力降引起湿蒸汽从间隙腔13到达第一压力腔20。

推力平衡活塞14沿径向方向22延伸，所述径向方向基本上垂直于旋转轴线23构成。

推力平衡活塞蒸汽管道24与蒸汽源25流体连接。如在图1中示出，入流区域26形成蒸汽源25。在入流区域26中流入到中压涡轮段中的蒸汽是过热的蒸汽，所述过热的蒸汽到达推力平衡活塞前腔15中。在一个替选的实施形式中，压力源25也能够设置在蒸汽涡轮机1之外。

内壳体9具有馈送开口27，湿蒸汽管道19能够与所述馈送开口连接。

图2示出高压涡轮段的高压出流区域12的放大的剖面图。内壳体9构成为，使得高压出流区域12被包围并且在间隙腔13的区域中位于转子4对面。间隙腔13应该是尽可能小的，因此位于高压出流区域12中的湿蒸汽不经由间隙腔13流出。大部分的湿蒸汽经由高压出流区域12到达中间再热器。更少的部分作为泄漏流到达转子4和内壳体9之间和间隙腔13中。因此，在内壳体9中设置有没有详细示出的腔室，所述腔室与间隙腔13连接。可以说经由所述腔室并且经由湿蒸汽管道19抽出泄漏流。第一压力腔20用作为用于抽吸的驱动器，所述第一压力腔具有比在间隙腔13中的压力更低的压力。在间隙腔13中由湿蒸汽形成的泄漏流朝向推力平衡活塞前腔15的另一流动通过抽出在湿蒸汽管道19中的绝大部分湿蒸汽来避免。同样，经由推力平衡活塞管道24进入 到推力平衡活塞前腔15中的过热的蒸汽沿两个方向扩散。首先，过热的蒸汽朝间隙17扩散并且最终撞到外壳体3上。过热的蒸汽的其他的部分朝间隙腔13流动并且同样如湿蒸汽经由湿蒸汽管道19被抽吸到第一压力腔20。

Claims (11)

1.蒸汽涡轮机(1)，所述蒸汽涡轮机包括可转动地安装的转子(4)、内壳体(9)和设置在所述转子(4)和所述内壳体(9)之间的高压第一流动通道(6)，

其中所述转子(4)具有推力平衡活塞(14)，

其中所述蒸汽涡轮机(1)具有推力平衡活塞管道(24)，

其中所述推力平衡活塞管道(24)通入推力平衡活塞前腔(15)中，

其中所述蒸汽涡轮机(1)具有湿蒸汽管道(19)，所述湿蒸汽管道建立间隙腔(13)和第一压力腔(20)之间的流体连接，

其中所述间隙腔(13)设置在所述转子(4)和所述内壳体(9)之间，

其特征在于，设有第二流动通道(21)和分配给所述第二流动通道(21)的入流区域(26)，

其中所述推力平衡活塞管道(24)与所述入流区域(26)流体连接。

2.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮机(1)，其中所述推力平衡活塞(14)构成为用于平衡所述转子(4)的在工作时出现的推力。

3.根据权利要求1或2所述的蒸汽涡轮机(1)，其中所述推力平衡活塞(14)沿径向方向(22)延伸。

4.根据权利要求3所述的蒸汽涡轮机(1)，其中所述推力平衡活塞前腔(15)构成在所述推力平衡活塞(14)和所述内壳体(9)之间。

5.根据权利要求1或2所述的蒸汽涡轮机(1)，其中所述推力平衡活塞管道(24)与蒸汽源(25)流体连接。

6.根据权利要求5所述的蒸汽涡轮机(1)，其中所述蒸汽源(25)设置在所述蒸汽涡轮机之外。

7.根据权利要求1或2所述的蒸汽涡轮机(1)，其中所述第二流动通道(21)具有第一压力腔(20)以及用于将蒸汽馈送到所述第一压力腔(20)中的馈送开口(27)。

8.根据权利要求7所述的蒸汽涡轮机(1)，其中所述第二流动通道(21)具有多个沿流动方向相继设置的叶片级，所述叶片级包括导向叶片和转子叶片，其中所述第一压力腔(20)设置在一个叶片级之后。

9.根据权利要求1或2所述的蒸汽涡轮机(1)，其中所述间隙腔(13)设置在所述推力平衡活塞前腔(15)和所述高压第一流动通道(6)的高压出流区域(12)之间。

10.根据权利要求1或2所述的蒸汽涡轮机(1)，其中所述内壳体(9)具有朝向所述间隙腔(13)敞开的腔室。

11.根据权利要求1或2所述的蒸汽涡轮机(1)，其中所述高压第一流动通道(6)和所述第二流动通道(21)设置在共同的内壳体(9)中。