CN1038494A - 半分离式进口的涡轮机 - Google Patents

Abstract

一种结构的汽轮机包括一个静子组件，它在一个缸内围绕转子装设。其中，该缸有一个由侧壁限定的进口，该静子组件有一个由第一级两个同样的叶片环限定的进口，该叶片环与一排环形排列静叶片一起连到缸侧壁，静叶片连到每个叶片环且位置邻近转子叶片。两个同样的叶片环有一个其端部离侧壁间隔开的轴向肋条。且第一叶片环用于降低由方向与转子旋转轴线平行的热负载造成的热变形。

Description

本发明涉及到涡轮机领域，具体涉及到在进口区域的用于将热变形作用减至最小的汽轮机结构。

将蒸汽供给汽轮机时，在蒸汽和与蒸汽接触的那些汽轮机部件之间一般伴随着热传递。这种热传递趋向于造成汽轮机各种部件的热变形，这主要是由于热传递的结果产生的热膨胀和/或收缩造成的。所引起的这些汽轮机部件的任何热变形可有两种类型：因变形解除而能够恢复的弹性变形，以及永久的塑性变形。在某些作用下，塑性变形可以大到足以使安装在进汽室的拉条或汽轮机内缸水平中分面法兰永久性的损坏，这就需要付昂贵的费用进行修理和替换损坏的部件。

热变形也能够大到足以造成汽轮机内缸端部的椭圆形变。这种椭圆形变能够使非常靠近转子叶片的内缸那些部分改变位置，与叶片间的距离变大，致使间隙增大并伴随着泄漏。这种椭圆形变的更严重后果是内缸的一些部位移向转子叶片，如果这种位移足够大，转子叶片就会摩擦内缸表面，而造成损坏并降低效率。

因而就需要将热形变的作用减至最小，以维持汽轮机的效率及其准确对中。

在低压汽轮机设计中，尤其要慎重地考虑由于汽轮机各部分热形变所带来的问题。在低压汽轮机中，在汽轮机入口和汽轮机排汽口或环形通路处的蒸汽温差是很大的。例如，进入低压汽轮机入口的蒸汽温度可定为大约700°F，那末，通过末级叶片的蒸汽温度可为约100°F，由这样的温降所导致的热负载可以产生上述的后果。

简单地说，目前可以得到的汽轮机如图1所示。蒸汽从蒸汽源（未示出）通过固定在外缸14外表面上的导汽管12供到汽轮机10。蒸汽通过外缸内的开口，通过内缸16内的开口，到达内缸中构成的进汽室18。转子20安装在轴承22内，围绕着旋转轴线“A”转动。多排环形排列的叶片24围绕着转子20的圆周装设。多排环形排列的静叶片26的位置相对于转子叶片24为可工作的，以将蒸汽引导到转子叶片24。静叶片26通过它们与各叶片环的连接而定位，叶片环又固定到内缸16的壁30上，进口叶片环29a和29b的位置使得在其间构成开口31，以使汽流通过。借助于装配定位部件32，使内缸16和外缸14对中。

所示进汽室18包括侧壁34，该侧壁的方向与旋转轴线“A”成一个角度。侧壁34的一端连到壁30上，而另一端连到进口环29a和29b上。在进口环29a和29b之间设有多个拉条36（仅示出一个）。多个肋条38a和38b在内缸16以内围绕转子20设置，每个肋条的两端与壁30和进口环29a和29b接触。在运行中，蒸汽流通过导汽管12供到汽轮机10中。蒸汽通过处，内缸14和16到达进汽室18。进汽室18将蒸汽流引导到转子中点，在那里蒸汽通过多排交错环形排列的静、动叶片轴向膨胀，使转子转动。在通过末级叶片以后，蒸汽流被引导通过排汽口39，并可以再循环。

本发明的主要目的是提供一种汽轮机，在该汽轮机中热变形作用被减到最小，以维持高效率和良好对中。

从下面对一个较佳实施例的详述中，本发明可更为明瞭，该实施例仅作为一个实例在附图中示出，其中：

图1是一个具有以前采用的各部件的低压汽轮机的局部截面图;

图2是一个按照本发明构成的低压汽轮机的局部截面图;

图3是一个图2之一部分的放大视图，其中，转子及转子部件已去掉;

图4是一个沿图2中4-4线所取的截面图，其中，静叶片已被去掉;

图5是一个沿图4中5-5线所取的截面图，图4已脱离开内缸的水平中分面法兰;以及

图6是一个位于内缸和蒸汽导管之间的过渡结构的透视图。

图2中描绘了按本发明的原理构成的低压汽轮机中所采用的新式内缸。该低压汽轮机统称为40，蒸汽从蒸汽源（未示出）通过经过外缸44内开口的导汽管42供到汽轮机40。此后，蒸汽流通过内缸46内的开口（参考图4详细讨论），到达进汽室48。外缸44和内缸46都被分成上、下半部，它们用已知的方式沿中心水平面，用所谓水平中分面法兰（图5中详示）连接在一起。

转子50安装在轴承52内，围绕着旋转轴线“A”转动。多排环形排列的径向延伸的叶片54，围绕着转子50圆周设置。多排叶片54在转子中点56的两侧按一定轴向间隔设置。对指定的每一排中的叶54的长度实质上是均匀的。从转子中点56起向两侧轴向设置的每排叶片长度逐渐增加。

静子和旋转部件围绕着转子50设置，且所示包括多排环形排列的静叶片58，它们的位置相对于转子叶片54是可工作的，以将蒸汽流引导到转子叶片54，静叶片58通过它们与多个环60a和60b以及叶环60c连接而定位，60a、60b和60c又连接到在中点56两侧的内缸46的各个壁62a、62b和62c上。在图3所示的实施例中，环60a和60b用任何适宜的方法连接到壁62a和62b上，并且靠定位销64a和64b对中。

虽然没有示出，但可以理解，静止部件一般分成相同的上半部和下半部，它们连接到内缸的上半部和下半部上。在转子中点56两侧环60a的连接，使其构成开口或进口65，以引导蒸汽流，如图3所示。所示的环60b和60c在轴向沿一条线或沿与旋转轴线“A”平行的方向从中点56向两侧与环60a隔开设置。在环60a和60b之间的空间内设置有一个任何适宜型式的密封装置68。

为了防止蒸汽流从第一排静叶片和转子之间通过，在这些排叶片之间设置了密封机构69。尽管该密封机构可以是任何设计型式，但其构成应该使热负载产生的轴向力不在两排第一级静叶片之间传递。

肋条70定位于壁62b和环60c之间，并且用任何适宜的方法固定就位。可以注意到，肋条没有延伸到、或是与叶片环60a或壁62a接触，而是与这些部件之间存在间隔。在壁62b上设有一个角形肋板72。由于进汽室不再与环70接触（如图1所示肋条（38a和38b），并且由于进汽室仍与内缸46连接，所以进口可以视为半分离型。

内缸46在不同部位连接到外缸44上，且借助于向外和向内延伸的外围轮毂74和76并装配定位销78，或者借助于内缸支脚（未示出），与外缸44保持同轴的间隔关系。

所示的进汽室48包括侧壁（即壁62），该壁实质上垂直于旋转轴线“A”或对其成径向，则使得由蒸汽流传递到侧壁的热量所造成的热膨胀主要是垂直于旋转轴线的方向。因此，由这种膨胀或收缩产生的任何力的方向基本上是径向的。参考图3和4，在环60a之间设置了多个拉条80。

图4和图6所示的过渡部件82，在其第一端连接到导汽管42;该第一端的内径等于导汽管42的内径。通过将导汽管42端部形成的法兰盘84连接到过渡部件82上的法兰盘86可完成这个连接，这可借助任何使之它们间达到液密的方法。尽管未示出，应该理解，在法兰盘86和缸44之间设有一个挠性伸缩隔片。

过渡部件82的对端连接到进口48，第二端为矩形开口，以与内缸开口88的尺寸配合。如图4所示，由壁90、92和94形成开口84，这些壁借助任何适于维持液密封连接的方法连接到内缸46上。壁90、92和94用于将过渡部件82与进口48互相连接。

如图6所示，过渡部件82由多个一般为平面状零件96、98、100，102，104，106，108和110制成，其加工形状在一端为给定尺寸的矩形开口，且另一端为给定尺寸的圆形开口。零件96～110可以用任何方式连接在一起，只要是达到液密连接即可。过渡部件82用来提供在导汽管42和开口88之间的密封的液体通路。

现在来看在运行期间的汽轮机40，如图2所示。蒸汽流通过导汽管42供到汽轮机40。蒸汽流通过外汽缸44和过渡部件82，进入内缸46内的半分离型进汽室48。进汽室48引导蒸汽流通过静子组件进口65到达转子中点56，在该外蒸汽轴向膨胀通过多排交错环形排列的静叶片和转子叶片，使转子转动。在通过末级叶片以后，蒸汽流被引导通过排汽口88，随后可以再循环。

在蒸汽流与汽轮机40各个部件接触时，要发生大量的热交换。这种热交换就产生了作用在各个部件上的热负载。已经发现，由这种热负载而产生的轴向力主要是促使拉条损坏以及造成椭圆形变。如图1所示的壁34这样的现有内缸进口侧壁结构，对旋转轴线成一个角度定向。当该壁承受热负载时，就产生力，这些力包括相对于旋转轴线为径向和轴向两个方向的分量。借助于对进口48设置图2所示的垂直于旋转轴线的侧壁，已将这些轴向力消除。另外，由传递到以前设计的肋条（如肋条38a和38b，图1所示）的热量产生的轴向负载，已经由肋条70代替，肋条与壁62a不接触。因此，在肋条70上出现的热负载所产生的轴向力对壁62a或拉条80没有作用。

由于肋条70进汽室48的半分离以及设置垂直于旋转轴线定向的内缸侧壁进一步的好处，是增加了对内缸水平中分面法兰的挠性。图1所示汽轮机水平中分面法兰相对来说是非挠性的，这主要是由于肋条29a和29b的设计，使得由传递到内缸16的热量产生的力更可能导致该法兰的塑性变形。图5所示的水平中分面法兰112更有挠性，这是由于肋条70与侧壁62a和叶片环60a相间隔所致。水平中分面法兰增加的这个挠性明显地降低了椭圆变形量。

如果由于壁62b和62c不再由肋条连接到进汽室1结果使水平中分面法兰的挠性太大，就需要在62b和62c之间设置角形肋板114，如图3所示。虽然只示出了一个角形肋板，但应该理解，此连接板应加到板62b和62c的两侧。

Claims (7)

1、用于降低低压汽轮机(40)中产生的热负载所造成的热膨胀力的装置，其热膨胀力方向平行于转子(50)旋转轴线，转子(50)装设在汽轮机(40)内且具有多排围绕转子圆周装设的环形排列的叶片(54)，一个静子组件(58、60、68、69、70、72)位于缸(46)内且围绕转子(50)装设，缸(46)具有一个进口(48)以引导蒸汽流，该进口(48)由侧壁(62a)限定，其特征在于：该静子组件(58、60、68、69、70、72)具有第一叶片环(60a)，该叶片环(60a)与一排环形排列静叶片(58)一起连到侧壁(62a)，叶片(58)连到每一个叶片环(60a)上且其位置相对于转子叶片(54)是可工作的，以将蒸汽流引导到转子叶片(54)上，且多个肋条(70)在静子组件内围绕着转子(50)装设，其中肋条(70)的端部离侧壁(62a)及第一叶片环(60a)为间隔设置。

2、一种根据权利要求1的汽轮机，其特征在于：附加叶片环（60b和60c）连到缸（46），而且多排环形排列静叶片（58）连到附加叶片环（60b和60c），且加固部件（114）连接到静子组件（58、60、68、69、70、72），以防止其它排静叶片的轴向偏转。

3、一种根据权利要求2的汽轮机，其特征在于：缸（46）包括第一和第二壁（62b和62c），其中另外的叶片环（60a和60c）连接到第一和第二壁（62b、62c），且其中加固部件是一个连接在第一和第二壁（62b、62c）之间的连接板（114）。

4、一种根据权利要求2的汽轮机，其中，在第一叶片环（60a）和另外的叶片环（60b）之间有一个间隙，其特征在于：密封部件（68）设于第一叶片环（60a）和另外的叶片环（60b）之间，以防止蒸汽在那里通过。

5、一种根据权利要求1到4中任何一个的汽轮机，其特征在于：围绕着汽缸（46）和转子（50）设置的一个外缸（44），该外缸（44）分成上半部和下半部，且具有一个开口，以使得与接收蒸汽流的进口（48）上液路相通，还具有一个排出蒸汽流的出口。

6、一种根据权利要求1到5中任何一个的汽轮机，其中，蒸汽通过导汽管（42）供给汽轮机（40）（导管（42）具有第一直径）和过渡部件（82），（82）建立在导汽管（42）和第二进口（48）之间的液路联系，其特征在于：该过渡部件（82）的第一端（86）一般的圆形，第二端（88）一般为矩形，且第一端（86）的开口的第二直径等于第一直径，且第二端（88）连接到第二进口（48）。

7、一种根据权利要求1到6中任何一个的汽轮机，其特征在于：在各第一叶片环（60a）之间连接多个拉条（80）。

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