CN103225515B - 带有单壳罩、鼓形转子和单独喷嘴环的蒸汽涡轮 - Google Patents

带有单壳罩、鼓形转子和单独喷嘴环的蒸汽涡轮 Download PDF

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Abstract

本发明涉及带有单壳罩、鼓形转子和单独喷嘴环的蒸汽涡轮。一种带有鼓形转子的蒸汽涡轮，其利用在单壳包封的IP区段中的单独喷嘴环组件。在一个实施例中，蒸汽涡轮具有带有双壳鼓的高压(HP)区段和带有单壳鼓的中压(IP)区段，其中IP区段包括沿着单壳罩轴向间隔的多个单独喷嘴环组件，使得每个喷嘴环组件环绕鼓形转子。在其他实施例中，蒸汽涡轮的低压(LP)区段可具有至冷凝器的单流或双流连接，并且冷凝器可定位于LP区段的侧面、竖直下方或者轴向对齐。

Description

带有单壳罩、鼓形转子和单独喷嘴环的蒸汽涡轮
技术领域
本发明的实施例大体涉及蒸汽涡轮，并且更具体地涉及具有带有单壳罩(singleshell casing)的中压(IP)区段的蒸汽涡轮。
背景技术
常规蒸汽涡轮使用带有传统的双壳罩的轮和隔板或者鼓形转子的构造。虽然单壳罩也被使用，但是这种应用被限于轮和隔板的结构，而非鼓形转子的结构。另外，虽然单独喷嘴环组件与蒸汽涡轮的IP区段一起使用，但是那些IP区段典型地具有传统的双壳罩以支承单独喷嘴级。利用轮和隔板构造的常规蒸汽涡轮被单罩的压力极限所限制，并且隔板的制造限制于单级。
发明内容
在本文中公开了一种带有鼓形转子的蒸汽涡轮，其利用在由单壳包封的IP区段中的单独喷嘴环组件。在一个实施例中，蒸汽涡轮具有带有双壳鼓的高压(HP)区段和带有单壳鼓的中压(IP)区段，其中IP区段包括沿着单壳罩轴向间隔的多个单独喷嘴环组件，使得每个喷嘴环组件环绕鼓形转子。在其他的实施例中，蒸汽涡轮的低压(LP)区段可具有至冷凝器的单流或者双流连接，并且冷凝器可定位于LP区段的侧面、竖直下方或者轴向对齐。
本发明的第一方面提供包括具有单壳罩的中压(IP)区段的蒸汽涡轮，其中，IP区段包括：鼓形转子；和沿着单壳罩轴向间隔的多个喷嘴环组件，使得每个喷嘴环组件环绕鼓形转子，并且其中，每个喷嘴环组件包括：支承环；和联接至支承环的至少一组单独喷嘴。
本发明的第二方面提供蒸汽涡轮，其包括：具有双壳罩的高压(HP)区段；流体地连接至HP区段的中压(IP)区段，其中，IP区段具有单壳罩，并且其中，IP区段包括：鼓形转子，和沿着单壳罩轴向间隔的多个喷嘴环组件，使得每个喷嘴环组件环绕鼓形转子，并且其中，每个喷嘴环组件包括：支承环；和联接至支承环的至少一组单独喷嘴；和流体地连接至IP区段的低压(LP)区段，其中，LP区段还连接至冷凝器。
附图说明
通过本发明的不同方面的以下详细描述，连同描绘本发明的不同实施例的附图，本发明的实施例的这些和其他的特征将更容易理解，其中：
图1示出常规蒸汽涡轮的侧剖透视图；
图2示出根据本发明的实施例的蒸汽涡轮的横截面示意图；
图3示出根据本发明的实施例的蒸汽涡轮的高压(HP)区段和中压(IP)区段的横截面示意图；
图4示出根据本发明的实施例的蒸汽涡轮的HP区段的横截面示意图；
图5示出根据本发明的实施例的蒸汽涡轮的IP区段的横截面示意图；
图6示出蒸汽涡轮的IP区段的横截面示意图，其示出根据本发明的实施例的多个喷嘴环组件；
图7示出根据本发明的实施例的蒸汽涡轮的一部分的等距视图，该部分包括至冷凝器的侧面排气连接；
图8示出根据本发明的实施例的蒸汽涡轮的横截面视图，该蒸汽涡轮包括至冷凝器的向下排气连接；和
图9示出根据本发明的实施例的蒸汽涡轮的等距视图，该蒸汽涡轮包括至冷凝器的轴向排气连接。
应注意的是，附图不一定按比例。附图意图为仅仅描绘本发明的典型方面，所以不应该被认为限制本发明的范围。在附图中，相似标号表示在附图之间的相似元件。
部件列表
100,200蒸汽涡轮
110,210高压(HP)区段
112,122双罩
120,220中压(IP)区段
130,230横跨管
132供给件(feed)
140,240低压(LP)区段
142,144LP区段
145传动系
150,250鼓形转子
212外壳
214内壳
222单壳罩
224喷嘴环组件
226支承环
228喷嘴
260冷凝器。
具体实施方式
在本文中公开了一种具有鼓形转子的蒸汽涡轮，其利用在由单壳包封的IP区段中的单独喷嘴环组件。在一个实施例中，公开了具有带有双壳鼓的高压(HP)区段和带有单壳鼓的中压(IP)区段的蒸汽涡轮，其中IP区段包括环绕鼓形转子的多个单独喷嘴环组件。在其他实施例中，蒸汽涡轮的低压(LP)区段可具有至冷凝器的单流或者双流连接，并且连接可包括至冷凝器的侧面连接、向下流动连接或者轴向连接。
现在转向附图，图1示出常规双流蒸汽涡轮100的侧剖透视图。如图1所示，蒸汽涡轮100包括高压(HP)区段110，中压(IP)区段120，和低压(LP)区段140。图1所示的蒸汽涡轮100具有双流LP区段140，所以LP区段140包括第一LP区段142和第二LP区段144。蒸汽涡轮100还包括在IP区段120和LP区段142,144之间的横跨管130，和从横跨管130到LP区段142,144的供给件132。发电机(未示出)可连接至延伸穿过HP区段110，IP区段120和LP区段140的传动系145。
蒸汽涡轮100被称为鼓形转子涡轮，因为它包括鼓形转子150，其在每个区段内旋转。此外，蒸汽涡轮100，如图1所示，构造成通过侧面排气连接至冷凝器(图1中未示出)，如将在本文中更详细地讨论。如图1所示，HP区段110和IP区段120具有常规双壳罩，具体如图1所示，HP区段110具有双罩112，和IP区段120具有双罩122。换言之，罩112,122各包括在壳内的壳，其中在鼓形转子150和涡轮的外部之间存在两个壁。
转向图2，示出了根据本发明的实施例的蒸汽涡轮200的横截面视图。涡轮200可包括HP区段210，IP区段220，LP区段240，和横跨管230。涡轮200还包括鼓形转子250，其在区段210，220和240内旋转。与图1所示的常规蒸汽涡轮100相反，涡轮200包括具有双壳罩的HP区段210，和具有单壳罩的IP区段220。图3提供了示出HP区段210和IP区段220的近视图，以便更好地说明在两个区段中的不同的罩。另外，图4示出了HP区段210的横截面近视图，和图5示出了IP区段220的横截面近视图。
如图4所示，HP区段210包括常规双壳罩，具体为外壳212和内壳214。照此，在鼓形转子250和涡轮的外部之间存在两个壁212，214。如图5所示，相反，IP区段220具有单壳罩222。换言之，在涡轮的外部和鼓形转子250之间存在仅仅一个壁222。
如在图4和5中更清楚地表示，HP区段210和IP区段220还包括以环的形状成形的多组单独喷嘴，例如喷嘴环组件224，其定位成使得每个喷嘴环组件224环绕鼓形转子250。这些喷嘴环组件224可例如通过定位于罩214，222中的沟槽而沿着单壳罩222轴向间隔，并且可包括与鼓形转子250类型相似的材料。喷嘴环组件224可装配于鼓形转子250，从而使间隙最小化来改善蒸汽路径的性能。
图6示出定位于IP区段220的多个喷嘴环组件224的横截面近视图。如图6所示，每个单独喷嘴环组件224包括支承环226用于支承至少一组相应的喷嘴228。每组喷嘴228可通过不同的方法联接至支承环226，例如，喷嘴228可滑入环226中的沟槽中，或者用于联接的其他机械方法可被使用。虽然图6示出横截面视图，但是本领域技术人员将理解每组喷嘴228包括在鼓形转子250周围周向地定位的单独喷嘴。在图6中，存在示出的4个喷嘴环组件224，每个包括一个支承环226，其中每个支承环226支承两组喷嘴228。然而，应理解的是，支承环226和喷嘴228的任何所需的数量可被使用。例如，如可在图4中看到，三组喷嘴228可包括在每个支承环226内。
转向图7-9，如本领域技术人员将理解，需要连接LP区段240至冷凝器260。至冷凝器260的连接类型可基于经过蒸汽涡轮的流和冷凝器压力。在一个实施例中，连接可包括经由过渡导管至冷凝器的侧面排气连接，如图7所示。在这个实施例中，冷凝器260定位于LP区段240的侧面，而不是在LP区段240的上方或下方。在另一个实施例中，连接可包括向下连接，如图8所示。在这个实施例中，冷凝器260定位于LP区段240的竖直下方，使得排气从LP区段240向下排出至冷凝器260。在另一个实施例中，连接包括轴向连接，如图9所示。在图9所示的例子中，LP区段240包括单流LP区段并且冷凝器260轴向对齐于LP区段240。在这个例子中，涡轮可定位成使得LP区段240可用导管输送至建筑物外面进入到外面的冷凝器中。
本发明的实施例包括蒸汽涡轮，其具有使用常规双壳鼓形设计的HP区段，和使用单罩鼓形设计的IP区段。IP涡轮区段的典型的相对低压(相对于HP区段)允许使用单壳结构。在IP区段中的单壳鼓形构造使得能够在减少IP产品成本(例如材料，构造，安装等)的同时获得高性能。附加的喷嘴环组件，其中喷嘴个别地与鼓形转子对齐，进一步减少了径向间隙并且改善了涡轮的性能。相反，在HP区段和IP区段两者中存在双壳罩的常规结构，只许可所有级与转子的平均对齐，因此提供次优的径向间隙。还如图9所示，对于单轴设备(即，蒸汽涡轮与其他原动机在同一轴上)，蒸汽涡轮产生的扭矩可经由设在涡轮的HP端的离合器262传送至动力系的剩下部分，或者对于多轴应用(即，蒸汽涡轮作为轴上的唯一原动机)，刚性联轴器可被使用在蒸汽涡轮和发电机之间。
在本文中使用的用辞是仅仅用于描述特定实施例的目的，并不意图限制本公开。如在本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意图同样包括复数形式，除非上下文另外清楚地表明。还将理解，措辞“包括”和/或“包含”，当在本说明书中使用时，列举所述的特征，整体，步骤，操作，元件，和/或构件的存在，但不排除一个或更多的其他特征，整体，步骤，操作，元件，构件，和/或它的组合的存在或添加。
本书面说明使用示例以公开本发明，包括最佳实施方式，并且还使任何本领域技术人员能够实践本发明，包括制造并且使用任何装置或系统并执行任何相关或合并的方法。本发明的可申请专利的范围由权利要求限定，并且可包括由本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其他示例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其他示例意图在权利要求的范围内。

Claims (13)

1.一种蒸汽涡轮，包括：
具有双壳罩的高压(HP)区段，其中，所述双壳罩包括围绕所述HP区段设置的外壳和内壳；
流体地连接至所述HP区段的中压(IP)区段，所述IP区段具有单壳罩，其中，所述IP区段包括：
鼓形转子；和
多个喷嘴环组件，其沿着所述单壳罩轴向间隔，使得每个喷嘴环组件环绕所述鼓形转子，并且其中，每个喷嘴环组件包括：
支承环；和
至少一组单独喷嘴，其联接至所述支承环。
2.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮，其特征在于，还包括低压(LP)区段，其流体地连接至所述IP区段，其中，所述LP区段还连接至冷凝器。
3.根据权利要求2所述的蒸汽涡轮，其特征在于，所述冷凝器定位于所述LP区段的侧面，并且所述冷凝器经由过渡导管连接至所述LP区段。
4.根据权利要求2所述的蒸汽涡轮，其特征在于，所述冷凝器定位于所述LP区段的竖直下方。
5.根据权利要求2所述的蒸汽涡轮，其特征在于，所述冷凝器轴向对齐于所述LP区段。
6.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮，其特征在于，每个喷嘴环组件包括两组单独喷嘴。
7.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮，其特征在于，每个喷嘴环组件装配于所述单壳罩中的沟槽。
8.一种蒸汽涡轮，包括：
具有双壳罩的高压(HP)区段，其中，所述双壳罩包括围绕所述HP区段设置的外壳和内壳；
流体地连接至所述HP区段的中压(IP)区段，其中，所述IP区段具有单壳罩，并且其中，所述IP区段包括：
鼓形转子；和
多个喷嘴环组件，其沿着所述单壳罩轴向间隔，使得每个喷嘴环组件环绕所述鼓形转子，并且其中，每个喷嘴环组件包括：
支承环；和
至少一组单独喷嘴，其联接至所述支承环；
流体地连接至所述IP区段的低压(LP)区段，其中，所述LP区段还连接至冷凝器；以及
其中，所述鼓形转子设置在所述HP区段、IP区段和LP区段内。
9.根据权利要求8所述的蒸汽涡轮，其特征在于，每个喷嘴环组件包括两组单独喷嘴。
10.根据权利要求8所述的蒸汽涡轮，其特征在于，每个喷嘴环组件装配于所述单壳罩中的沟槽。
11.根据权利要求8所述的蒸汽涡轮，其特征在于，所述冷凝器定位于所述LP区段的侧面，并且所述冷凝器经由过渡导管连接至所述LP区段。
12.根据权利要求8所述的蒸汽涡轮，其特征在于，所述冷凝器定位于所述LP区段的竖直下方。
13.根据权利要求8所述的蒸汽涡轮，其特征在于，所述冷凝器轴向对齐于所述LP区段。
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