CN104481603B - 汽轮机低压内缸蒸汽内流隔热结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽轮机低压内缸蒸汽内流隔热结构，所述低压内缸的进汽室顶部设置有低压进汽口，所述进汽室的两端面板与低压内缸为一整体，进汽室内装焊有1个条形弧板，该条形弧板垂直于低压内缸径向设置，条形弧板的两头装焊在低压内缸内壁上与低压进汽口底部的连接处、两侧装焊在进汽室的两端面板上，条形弧板与低压内缸内壁之间构成隔热夹层；所述隔热夹层内、进汽室的两端面板上开有若干个与低压2级后抽汽腔室相通的通流孔。本发明的结构简单，设计先进、新颖；解决了装配式进汽室凸肩蒸汽泄漏隐患和整体式低压进汽室汽缸变形大的问题；通过新增的隔热夹层，使得进汽室和内缸筒体分别只承受一部分温差，热应力和热变形因温差减小而减小。

Description

汽轮机低压内缸蒸汽内流隔热结构

技术领域

本发明涉及汽轮机设计领域，具体是一种超超临界汽轮机低压内缸的蒸汽内流隔热结构。

背景技术

超超临界汽轮机低压内缸进汽温度在393℃左右，排汽温度为33℃左右，进汽区域内外壁温差360℃左右，为控制低压内缸变形，现有的低压内缸进汽区域设计为装配式结构，如图1～3所示。如此设计，低压蒸汽由低压进汽口1进入进汽室6，进汽室6两端由进汽室端面板4与低压内缸3在径向配合连接、构成圆环柱形的进汽室6。需要注意的是：低压内缸3筒体内壁上、与进汽室端面板4连接处设计为凹槽，对应的进汽室端面板4顶部设计为与之配合的凸肩状，该凸肩4-1在凹槽内具有一定的径向滑动的自由度。如此，使得进汽室6能自由膨胀，对汽缸不产生热胀力，低压内缸3筒体外壁加装有隔热板，以减少内外壁温差。

由于现有的装配式结构的进汽室端面板4前后存在压差，而凸肩4-1的厚度较薄，刚性较差；由于前后压差产生的力作用在进汽室端面板4上、容易导致进汽室端面板4顶端的凸肩4-1变形，从而引起进汽室端面板4与低压内缸3之间的配合间隙增加，使得蒸汽从图2所示的泄漏点P泄露出去，影响机组效率。

但是，如果取消装配式结构、将该部分设计为整体式汽缸，则进汽室6与低压内缸3之间没有膨胀间隙；在机组运行情况下，在高温环境中进汽室6产生的热胀力将直接作用在低压内缸3上，导致低压内缸3变形大。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种汽轮机低压内缸蒸汽内流隔热结构，解决了装配式进汽室凸肩蒸汽泄漏隐患和整体式低压进汽室汽缸变形大的问题。

本发明所采用的技术方案是：

一种汽轮机低压内缸蒸汽内流隔热结构，所述低压内缸的进汽室顶部设置有低压进汽口，所述进汽室的两端面板与低压内缸为一整体，进汽室内装焊有1个条形弧板，该条形弧板垂直于低压内缸径向设置，条形弧板的两头装焊在低压内缸内壁上与低压进汽口底部的连接处、两侧装焊在进汽室的两端面板上，条形弧板与低压内缸内壁之间构成隔热夹层；所述隔热夹层内、进汽室的两端面板上开有若干个与低压2级后抽汽腔室相通的通流孔。

所述条形弧板具有两头圆滑过渡段和中间弧面段，且中间弧面段的型线是以低压内缸的径向截面中心为圆心的U形弧，该U形弧的直径小于低压内缸的通径、大于两端面板的内径。

所述条形弧板与低压内缸内壁之间设置有若干根支撑筋板。

本发明具有以下有益效果：

本发明的结构简单，设计先进、新颖。针对装配式进汽室凸肩漏汽问题，本发明取消了装配式进汽室，改进为整体式进汽室，消除了装配式进汽室凸肩漏汽问题，提高了机组效率；对于整体式低压内缸变形问题，通过新增设置的蒸汽内流隔热夹层来解决，具体是在低压内缸进汽区域上设置隔热夹层，引低压2级后250℃左右抽汽流入隔热夹层表面，使进汽区域内外壁温差由360℃减少为217℃左右，轴向温度梯度由143℃趋于一致；由于夹层隔热作用，进汽室和内缸筒体分别只承受一部分温差，热应力和热变形因温差减小而减小。

附图说明

图1是原汽轮机低压内缸进汽室的结构示意图；

图2是图1的A局部放大图；

图3是原汽轮机低压内缸的全剖结构示意图；

图4是本发明汽轮机低压内缸蒸汽内流隔热结构的结构示意图；

图5是本发明汽轮机低压内缸的全剖结构示意图；

图6是本发明汽轮机低压内缸的外形结构示意图

图中标号表示：1-低压进汽口、2-低压2级后腔室、3-低压内缸、4-进汽室端面板、4-1-凸肩、5-2级后抽汽口、6-进汽室、7-条形弧板、7-1-条形弧板上半左、7-2-条形弧板下半、7-3-条形弧板上半右、8-隔热夹层、8-1-隔热夹层上半左、8-2-隔热夹层下半、8-3-隔热夹层上半右、9-支撑筋板、10-通流孔、11-水平中分面筋板、12-疏水孔、Vz-低压蒸汽汽流方向、Vc-进入夹层的2级后抽汽汽流方向、P-泄露点。

具体实施方式

如图4～6所示，本发明是一种汽轮机低压内缸蒸汽内流隔热结构，所述低压内缸3的进汽室6顶部设置有低压进汽口1，进汽室6两端的低压2级后腔室2底部设置有2级后抽汽口5。

本发明的创新之处在于：取消了现有技术中装配式的进汽室6，改为整体式的低压内缸3结构，即将进汽室6两端的进汽室端面板4与低压内缸3设计为一整体结构，解决了进汽室端面板4凸肩4-1处蒸汽泄漏的问题。然后，在进汽室6内、靠近低压内缸3筒体内壁位置设计一圈隔热夹层8，从汽缸内引低压2级后250℃左右抽汽进入隔热夹层8内，经低压2级后抽汽口5流出，由于隔热夹层8的隔热作用，进汽室6和低压内缸3筒体分别只承受一部分温差，减少热应力和热变形。具体的：

在进汽室6内装焊有1个条形弧板7，该条形弧板7垂直于低压内缸3径向设置，条形弧板7的两头装焊在低压内缸3内壁上与低压进汽口1底部的连接处、两侧分别装焊在进汽室6两端的2块进汽室端面板4上。条形弧板7与低压内缸3筒体内壁之间构成隔热夹层8，隔热夹层8与进汽室6隔离、不流通。该隔热夹层8内、进汽室端面板4上开有若干个与低压2级后抽汽腔室2相通的通流孔10，通流孔10使得隔热夹层8与低压2级后抽汽腔室2相通。

如此设计，高达393℃的高温气体沿低压蒸汽汽流方向Vz、从贯通式的低压进汽口1进入进汽室6的环形腔室后、流入低压通流；而隔热夹层8内引入250℃左右的低压2级后抽汽沿进入夹层的2级后抽汽汽流方向Vc、在条形弧板7内表面流动，使进汽室6区域内条形弧板7两侧的温差由360℃减小为217℃左右，轴向温度梯度由143℃趋于一致。最后，利用低压2级后腔室2底部的2级后抽汽口5将隔热夹层8内换热后的汽体抽出。

条形弧板7具有两头圆滑过渡段和中间弧面段，且中间弧面段的型线是以低压内缸3的径向截面中心为圆心的U形弧，该U形弧的直径小于低压内缸3筒体的通径、大于两进汽室端面板4的内径。条形弧板7与低压内缸3筒体内壁之间设置有若干根支撑筋板9，对隔热夹层8起支撑和定形的作用。

隔热夹层8内底部低点处设置的通流孔兼有疏水作用、与低压2级后抽汽腔室2连通，将其定义为疏水孔12。

本具体实施方式中，条形弧板7构成的U形隔热夹层8，条形弧板7由低压内缸3的水平中分面分为依次连接的三段，包括：条形弧板上半左7-1、条形弧板下半7-2和条形弧板上半右7-3。水平中分面上、条形弧板7与低压内缸3筒体内壁之间设置有两根水平中分面筋板11，将隔热夹层8分为三个独立腔室：隔热夹层上半左8-1、隔热夹层下半8-2和隔热夹层上半右8-3。低压进汽口1直接穿过隔热夹层上半左8-1和隔热夹层上半右8-3之间，不与隔热夹层8相通，低压进汽通过低压进汽口1流入到进汽室6环形腔室后进入低压通流。

隔热夹层上半左8-1、隔热夹层上半右8-3和隔热夹层下半8-2处两端的进汽室端面板4处设置有若干个通流孔10，将隔热夹层8与低压2级后腔室2联通。疏水孔12设置在隔热夹层下半8-2两端的进汽室端面板4处，将隔热夹层下半8-2和低压2级后腔室2相连，以便疏水畅通。本具体实施方式中，沿高度方向向下，通流孔10的布置从密到疏；即隔热夹层上半左8-1和隔热夹层上半右8-3内设置的通流孔10较为密集，且从上至下、通流孔10之间的距离逐渐增大；隔热夹层下半8-2内设置的通流孔10较为疏散，且从上至下、通流孔10之间的距离逐渐增大。且通流孔10在低压内缸3的径向截面方向上左右对称。设置在隔热夹层下半8-2内底部最低点处设置的通流孔因为其兼有疏水作用，是将隔热夹层下半8-2与低压2级后抽汽腔室2连通的疏水孔12。

Claims (3)

1.一种汽轮机低压内缸蒸汽内流隔热结构，所述低压内缸的进汽室顶部设置有低压进汽口，其特征在于：所述进汽室的两端面板与低压内缸为一整体，进汽室内装焊有1个条形弧板，该条形弧板垂直于低压内缸径向设置，条形弧板的两头装焊在低压内缸内壁上与低压进汽口底部的连接处、两侧装焊在进汽室的两端面板上，条形弧板与低压内缸内壁之间构成隔热夹层；所述隔热夹层内、进汽室的两端面板上开有若干个与低压2级后抽汽腔室相通的通流孔。

2.根据权利要求1所述汽轮机低压内缸蒸汽内流隔热结构，其特征在于：所述条形弧板具有两头圆滑过渡段和中间弧面段，且中间弧面段的型线是以低压内缸的径向截面中心为圆心的U形弧，该U形弧的直径小于低压内缸的通径、大于两端面板的内径。

3.根据权利要求1所述汽轮机低压内缸蒸汽内流隔热结构，其特征在于：所述条形弧板与低压内缸内壁之间设置有若干根支撑筋板。