CN104033190B - 一种三层壳汽轮机的进汽结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三层壳汽轮机的进汽结构，包括三层壳壳体和进汽阀；三层壳壳体包括内部内壳、外部内壳和外壳；进汽阀包括阀壳体和阀扩压器；阀壳体通过其端部的法兰盘与外壳的连接孔外端面连接；外壳的连接孔与一插管的一端连接，插管的另一端通过第一角形环连接件与外部内壳的连接孔连接，使外壳与外部内壳、插管之间形成第一密封腔；阀扩压器的端部通过第二角形环连接件与内部内壳的连接孔连接，使内部内壳、阀扩压器与外部内壳、插管、阀壳体之间形成第二密封腔。本发明结构简单，制造方便，易于装配；且阀扩压器需要承受的温差、压差以及由此产生的应力小，不易损坏，使阀扩压器使用寿命长，使三层壳汽轮机的故障率低。

Description

一种三层壳汽轮机的进汽结构

技术领域

本发明涉及电站汽轮机技术领域，特别是涉及一种三层壳汽轮机的进汽结构。

背景技术

汽轮机指的是用蒸汽做介质的一种涡轮机，其主要用途是将热能转化成机械能，是电站建设中的关键动力设备之一，现有技术的汽轮机包括双层壳汽轮机和三层壳汽轮机。汽轮机通常具有可旋转地安装的转子，在转子和内壳之间构成流动通道。汽轮机的壳体必须能够满足多个功能：首先，导向叶片设置在壳体上且设置在流动通道内；其次，内壳必须承受住流动介质的所有负荷情况，尤其是工况的压力和温度；此外，壳体的构成必须为抽汽的供给和排出提供可能。壳体还必须满足另一功能：使转子的轴端能够穿过壳体。

因为工作时高应力、高压力以及高温度的工况，对汽轮机进汽结构设计的完整性以及材料的选择都有比较高的要求。现有技术的双层壳汽轮机中，内壳围绕转子设置，外壳围绕内壳设置，由于温度变化，导致内壳相对于阀运动。阀包括阀壳体和设置在阀内的阀扩压器，阀扩压器和内壳借助连接件相互刚性地耦联，在工作中高应力可能会导致阀扩压器发生影响汽轮机工作性能的变形，因此，需要在阀扩压器和内壳之间配置角形环连接件，以平衡阀扩压器沿轴向和径向的热运动。随着汽轮机的运行参数越来越高，受强度和材料限制，双层壳汽轮机已经不能满足工作的需要，必须采用三层壳的结构方式来降低汽缸厚度方向的温度梯度和昂贵的高温材料的用量。三层壳汽轮机包括内部内壳、外壳以及内部内壳和外壳之间的外部内壳，外部内壳同样由于热变化进行热运动，该热运动可能会干扰到阀扩压器，另外，内部内壳和外部内壳之间的空间、外部内壳和外壳之间的空间应该被密封，且应避免由于热运动而导致的机械应力；基于上述原因，现有技术的三层壳汽轮机的壳体与阀之间的进汽结构复杂，制造工艺及装配工艺都很复杂。专利申请号为201072007380.1的《在三壳式涡轮机上的阀连接》以及专利申请号为201072007379.9的《具有阀的三壳式蒸汽轮机》记载的进汽结构相对于现有技术的其它三层壳汽轮机的进汽结构来说，结构得到了优化，都具有结构简单、易于制造和装配的优点，但无论上述哪个专利记载的结构，阀扩压器内壁都需要承受汽轮机入口的温度、压力，阀扩压器外壁都要承受汽轮机出口的温度、压力，即阀扩压器都需要承受汽轮机的入口和出口之间的温差、压差以及由此产生的应力，这一应力很容易造成阀扩压器开裂失效，使阀扩压器使用寿命短，导致三层壳汽轮机的故障率高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种结构简单、阀扩压器承受应力小、阀扩压器使用寿命长、故障率低的三层壳汽轮机的进汽结构，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种三层壳汽轮机的进汽结构，包括三层壳壳体和进汽阀；所述三层壳壳体包括内部内壳、外部内壳和外壳；所述进汽阀包括阀壳体和阀扩压器；所述阀壳体通过其端部的法兰盘与所述外壳的连接孔外端面连接；

所述外壳的连接孔与一插管的一端连接，所述插管的另一端通过第一角形环连接件与所述外部内壳的连接孔连接，使所述插管、所述外部内壳与所述外壳之间形成第一密封腔；

所述阀扩压器的端部通过第二角形环连接件与所述内部内壳的连接孔连接，使所述内部内壳、所述阀扩压器与所述外部内壳、所述插管、所述阀壳体之间形成第二密封腔。

进一步地，所述第一角形环连接件包括第一环形支腿和第一法兰支腿，所述外部内壳的连接孔外端面上设有与所述第一环形支腿配合的外部内壳环槽，所述插管上设有与所述第一法兰支腿配合的插管环槽；所述第二角形环连接件包括第二环形支腿和第二法兰支腿，所述内部内壳的连接孔外端面上设有与所述第二环形支腿配合的内部内壳环槽，所述阀扩压器的端部设有与所述第二法兰支腿配合的阀扩压器环槽。

优选地，还包括一端部设有法兰的第一衬套和一端部设有法兰的第二衬套；所述插管的另一端的内壁与所述第一衬套的衬套外壁配合，使所述第一衬套的法兰与所述插管的另一端的端面之间形成所述插管环槽；所述阀扩压器端部的内壁与所述第二衬套的衬套外壁配合，使所述第二衬套的法兰与所述阀扩压器的端面之间形成所述阀扩压器环槽。

优选地，所述插管的一端设有法兰，所述外壳的连接孔壁上也设有法兰，所述插管的法兰夹在所述阀壳体的法兰盘与所述外壳的法兰之间，且所述插管的法兰与所述外壳的法兰通过紧固件固定。

优选地，所述插管的一端面与所述外壳的连接孔外端面平齐。

如上所述，本发明的一种三层壳汽轮机的进汽结构，具有以下有益效果：

阀扩压器通过第二角形环连接件与内部内壳实现连接，外壳与外部内壳之间通过插管、第一角形环连接件实现连接，结构简单，制造方便，易于装配。阀扩压器内壁只需承受汽轮机入口温度、压力，阀扩压器外壁只需承受第二密封腔的温度、压力，从而阀扩压器需要承受的温差、压差以及由此产生的应力小，不易损坏，使阀扩压器使用寿命长，使三层壳汽轮机的故障率低。附图说明

图1显示为本发明的三层壳汽轮机的进汽结构的结构示意图。

图2显示为图1中I视图的局部放大图。

图3显示为图1中Ⅱ视图的局部放大图。

元件标号说明

110 内部内壳 111 内部内壳环槽

120 外部内壳 121 外部内壳环槽

130 外壳 210 阀壳体

220 阀扩压器 221 阀扩压器环槽

300 插管 301 插管环槽

400 第一角形环连接件 410 第一环形支腿

420 第一法兰支腿 510 第一密封腔

520 第二密封腔 600 第二角形环连接件

610 第二环形支腿 620 第二法兰支腿

710 第一衬套 720 第二衬套

800 入流区域 810 蒸汽流动方向

910 紧固件 920 紧固件

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

鉴于现有技术的三层壳汽轮机的进汽结构，要么设计复杂，使其制造工艺和装配工艺都很复杂，从而生产效率低、生产成本高；要么虽然结构简单，但阀扩压器要承受汽轮机的入口和出口之间的温差、压差以及由此产生的应力，容易造成阀扩压器开裂失效，使阀扩压器使用寿命短，导致三层壳汽轮机的故障率高。本发明的发明人设计出一种三层壳汽轮机的进汽结构，通过使阀扩压器的外壁完全处于汽轮机壳体的外部内壳和内部内壳之间的密封腔内，使阀扩压器承受的温差、压差以及由此产生的应力大大减小，使阀扩压器不易开裂失效、使用寿命长，使三层壳汽轮机的故障率降低；且结构简单，制造方便，易于装配。

以下将通过具体实施例来对本发明的一种三层壳汽轮机的进汽结构进行详细说明。

如图1所示，一种三层壳汽轮机的进汽结构，包括三层壳壳体和进汽阀；所述三层壳壳体包括内部内壳110、外部内壳120和外壳130；所述进汽阀包括阀壳体210和阀扩压器220。

所述阀壳体210通过其端部的法兰盘与所述外壳130的连接孔外端面连接(可由紧固件920将阀壳体210的法兰盘与外壳130的连接孔外端面连接)；所述外壳130的连接孔与一插管300的一端连接，所述插管300的另一端通过第一角形环连接件400与所述外部内壳120的连接孔连接，使所述插管300、所述外部内壳120与所述外壳130之间形成第一密封腔510。

所述阀扩压器220的端部通过第二角形环连接件600与所述内部内壳110的连接孔连接，使所述内部内壳110、所述阀扩压器220与所述外部内壳120、所述插管300、所述阀壳体210之间形成第二密封腔520。

本发明的阀扩压器220通过第二角形环连接件600与内部内壳110实现连接，外壳130与外部内壳120之间通过插管300、第一角形环连接件400实现连接，不但结构简单，制造方便，易于装配。且使阀扩压器220的内壁只需承受汽轮机入口温度、压力；阀扩压器220的外壁只需承受第二密封腔520的温度、压力，而不必承受汽轮机出口的温度、压力；从而使阀扩压器220承受的温差、压差以及由此产生的应力小，不易损坏，使阀扩压器220的使用寿命长，使相应的三层壳汽轮机的故障率低。

如图2、图3所示，本发明的所述第一角形环连接件400包括第一环形支腿410和第一法兰支腿420，所述外部内壳120的连接孔外端面上设有与所述第一环形支腿410配合的外部内壳环槽121，所述插管300的外壁上设有与所述第一法兰支腿420配合的插管环槽301。所述第二角形环连接件600包括第二环形支腿610和第二法兰支腿620，所述内部内壳110的连接孔外端面上设有与所述第二环形支腿610配合的内部内壳环槽111，所述阀扩压器220的端部的外壁上设有与所述第二法兰支腿620配合的阀扩压器环槽221。

通过所述第一角形环连接件400的第一环形支腿410与外部内壳120的外部内壳环槽121配合，以及第一法兰支腿420与插管300的插管环槽301配合，实现第一密封腔510与第二密封腔520之间的密封；通过所述第二角形环连接件600的第二环形支腿610与内部内壳110的内部内壳环槽111配合，以及第二法兰支腿620与阀扩压器220的阀扩压器环槽221配合，实现第二密封腔520与汽轮机的入流区域800之间的密封。

在所述三层壳汽轮机工作时，蒸汽在阀扩压器220中沿流动方向810流入该汽轮机的入流区域800；随着入流区域800内蒸汽温度、压力的变化，所述内部内壳110相对于阀扩压器220会发生沿蒸汽流动方向810以及垂直于蒸汽流动方向810的热位移，所述外部内壳120相对于所述插管300也会发生沿蒸汽流动方向810以及垂直于蒸汽流动方向810的热位移。所述第一环形支腿410与外部内壳环槽121配合，可用以平衡插管300与外部内壳120之间的沿蒸汽流动方向810的相对热位移；第一法兰支腿420与插管环槽301配合，可用以平衡插管300与外部内壳120之间的垂直于蒸汽流动方向810的相对热位移。所述第二环形支腿610与内部内壳环槽111配合，可用以平衡内部内壳110与阀扩压器220之间的沿蒸汽流动方向810的相对热位移；第二法兰支腿620与阀扩压器环槽221配合，可用以平衡内部内壳110与阀扩压器220之间的垂直于蒸汽流动方向810的相对热位移。

从装配的便利性考虑，如图1至图3所示，优选地，本发明的三层壳汽轮机的进汽结构还包括一端部设有法兰的第一衬套710、一端部设有法兰的第二衬套720。所述插管300的另一端的内壁与所述第一衬套710的衬套外壁可采用过盈配合，以使所述第一衬套710与所述插管300之间可靠地密封；而所述第一衬套710的法兰与所述插管300的另一端的端面之间形成所述插管环槽301。所述阀扩压器220的端部的内壁与所述第二衬套720的衬套外壁也可采用过盈配合，以使所述第二衬套720与所述阀扩压器220之间可靠地密封；而所述第二衬套720的法兰与所述阀扩压器220的端面之间形成所述阀扩压器环槽221。当然也可以采用其它结构形式，只要能够形成所述插管环槽301和所述阀扩压器环槽221，使第一法兰支腿420、第二法兰支腿620分别顺利地安装于所述插管环槽301和所述阀扩压器环槽221内，并能够保证第一密封腔510和第二密封腔520的密封性即可。比如，从装配的可靠性考虑，优选地，所述插管300的另一端的内壁与所述第一衬套710的衬套外壁之间的配合采用螺牙配合，所述阀扩压器220的端部的内壁与所述第二衬套720的衬套外壁之间的配合也采用螺牙配合，在各螺牙配合的位置分别设置密封垫，以保证第一密封腔510和第二密封腔520的密封性。

为了避免蒸汽在流动中发生不必要的能量损耗，如图1至图3所示，优选地，所述阀扩压器220的端部设有第一环形槽(图中未示出)，所述第二衬套720嵌于该第一环形槽内，使所述第二衬套720的内壁与所述阀扩压器220的内壁平齐。所述插管300的另一端设有第二环形槽(图中未示出)，所述第一衬套710嵌于该第二环形槽内，使所述第一衬套710的内壁与所述插管300的内壁平齐。

从装配的便利性考虑，如图1所示，优选地，所述外壳130的连接孔与所述插管300的一端的连接通过如下结构实现：所述插管300的一端设有法兰，所述外壳130的连接孔壁上也设有法兰，所述插管300的法兰夹在所述阀壳体210的法兰盘与所述外壳130的法兰之间，且所述插管300的法兰与所述外壳130的法兰通过紧固件910固定。

而为了避免所述第二密封腔520的温度、压力影响到所述外壳130，如图1所示，优选地，所述插管300的一端面与所述外壳130的连接孔外端面平齐，使所述插管300将所述外壳130与所述第二密封腔520隔离。

综上所述，本发明的三层壳汽轮机的进汽结构的阀扩压器通过第二角形环连接件与内部内壳实现连接，外壳与外部内壳之间通过插管、第一角形环连接件实现连接，结构简单，制造方便，易于装配。且阀扩压器内壁只需承受汽轮机入口温度、压力，阀扩压器外壁只需承受第二密封腔的温度、压力，从而阀扩压器需要承受的温差、压差以及由此产生的应力小，不易损坏，使阀扩压器使用寿命长，使三层壳汽轮机的故障率低。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (3)

1.一种三层壳汽轮机的进汽结构，包括三层壳壳体和进汽阀；所述三层壳壳体包括内部内壳(110)、外部内壳(120)和外壳(130)；所述进汽阀包括阀壳体(210)和阀扩压器(220)；可由紧固件(920)将所述阀壳体(210)通过其端部的法兰盘与所述外壳(130)的连接孔外端面连接；其特征在于，

所述外壳(130)的连接孔与一插管(300)的一端连接，所述插管(300)的另一端通过第一角形环连接件(400)与所述外部内壳(120)的连接孔连接，使所述插管(300)、所述外部内壳(120)与所述外壳(130)之间形成第一密封腔(510)；

所述阀扩压器(220)的端部通过第二角形环连接件(600)与所述内部内壳(110)的连接孔连接，使所述内部内壳(110)、所述阀扩压器(220)与所述外部内壳(120)、所述插管(300)、所述阀壳体(210)之间形成第二密封腔(520)，所述阀扩压器(220)的外壁完全处于汽轮机壳体的所述外部内壳(120)和所述内部内壳(110)之间的第二密封腔(520)内；

所述插管(300)的一端设有法兰，所述外壳(130)的连接孔壁上也设有法兰，所述插管(300)的法兰夹在所述阀壳体(210)的法兰盘与所述外壳(130)的法兰之间，且所述插管(300)的法兰与所述外壳(130)的法兰通过紧固件(910)固定；

所述插管(300)的一端面与所述外壳(130)的连接孔外端面平齐。

2.根据权利要求1所述的三层壳汽轮机的进汽结构，其特征在于：所述第一角形环连接件(400)包括第一环形支腿(410)和第一法兰支腿(420)，所述外部内壳(120)的连接孔外端面上设有与所述第一环形支腿(410)配合的外部内壳环槽(121)，所述插管(300)上设有与所述第一法兰支腿(420)配合的插管环槽(301)；所述第二角形环连接件(600)包括第二环形支腿(610)和第二法兰支腿(620)，所述内部内壳(110)的连接孔外端面上设有与所述第二环形支腿(610)配合的内部内壳环槽(111)，所述阀扩压器(220)的端部设有与所述第二法兰支腿(620)配合的阀扩压器环槽(221)。

3.根据权利要求2所述的三层壳汽轮机的进汽结构，其特征在于：还包括一端部设有法兰的第一衬套(710)和一端部设有法兰的第二衬套(720)；所述插管(300)的另一端的内壁与所述第一衬套(710)的衬套外壁配合，使所述第一衬套(710)的法兰与所述插管(300)的另一端的端面之间形成所述插管环槽(301)；所述阀扩压器(220)端部的内壁与所述第二衬套(720)的衬套外壁配合，使所述第二衬套(720)的法兰与所述阀扩压器(220)的端面之间形成所述阀扩压器环槽(221)。