CN105863750A - 一种汽轮机整体式双层低压内缸 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽轮机整体式双层低压内缸，包括外内缸、内内缸、进汽室和隔板套；所述外内缸、内内缸、进气室和隔板套铸造或焊接为一体；所述进汽室两侧布置有若干回热抽汽腔室和相应的回热抽汽口；所述进汽室有进汽口和进汽环形通道；所述进汽环形通道至外内缸的低压一回热抽汽口间有一圈完整的内内缸，形成蒸汽向两端膨胀流动通道。本发明通过设置完整一圈内内缸，利用低压内缸下部空间再布置低压一回热抽汽口，用回热低压一抽蒸汽就实现对低压进汽高温部分进行冷却，热应力大幅降低；无需设置额外的冷却汽引入和疏水系统，不会引起级间串汽泄漏；同时抽口开孔数量减少、结构简化，低压内缸的密封可靠性、持久性和经济性提高。
Description
技术领域
本发明涉及汽轮机低压内缸结构，具体地讲是一种汽轮机整体式双层低压内缸。
背景技术
随着汽轮机向高参数、大容量发展，低压内缸尺寸越来越大，其刚性、汽密性要求越来越高，但目前传统低压内缸存在结构复杂、汽密性差，易变形漏汽、可靠性差等问题。具体介绍如下：
1、在装配式进汽室单层低压内缸结构中，其进汽室与低压内缸的径向配合面采用键连接，连接部设有径向和轴向热膨胀间隙；进汽室与低压内缸的其它连接部位采用活动连接件连接；进汽室由搭子支撑于低压内缸上。该结构进汽部分径向和轴向配合面间隙始终存在，引起进汽泄露，同时进汽部分中分面法兰内外壁温差为进汽温度与低压排汽温度之差，即使以0.6MPa.a、300℃低压进汽，5kPa.a排汽背压对应排汽温度约33℃，则工作温差260℃以上，加之内外壁压差约0.6 MPa.a，使低压进汽部分水平中分面法兰内外壁热应力大；而对1.0 MPa.a、375℃低压进汽机组则热应力更大，使机组运行一段时间后即出现变形漏汽，后续相邻抽汽超温，经济性恶化。每侧布置抽汽口开孔多，对主流扰流大，影响机组经济性；同时内缸下半进汽通道占用中心线附近空间，使低压内缸下半抽口布置空间减少，抽口布置紧张密集，排管困难。
2、在单层整体式低压内缸结构中，将低压内缸和进汽室焊接或铸造为一体，原装配式结构进汽部分径向和轴向配合面间隙存在引起进汽泄露问题得到解决，但进汽部分中分面法兰内外壁热应力大，引起变形漏汽，后续抽汽超温、经济性恶化和抽口开孔多、布置紧张密集、排管困难问题仍未解决。
3、在进汽部分带隔热设计低压内缸中，在低压内缸进汽室区域设置隔热夹层，隔热夹层由上下部分组成独立腔室，上半分左、右腔室，下半为整体腔室，引低压二级后抽汽进入夹层内，经低压二级后抽汽口流出，腔室低点设疏水孔与二级后抽汽腔室相通，隔热夹层内设撑筋，该设计可缓解低压进汽部分温差大、变形漏汽问题；但存在结构复杂、引汽疏水系统复杂、解决了汽缸变形漏汽却带来级间串汽泄漏、影响经济性等新问题；同时抽口开孔密集、布置紧张、排管困难问题仍得不到解决。
以上三种结构均具有较为明显的结构缺点，无法满足大型机组长期高效、可靠运行需求。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述大型机组低压内缸存在的技术问题，提供一种汽轮机整体式双层低压内缸，不仅解决了大型机组低压内缸变形漏汽的问题，还解决了低压抽汽口布置的问题，提高了机组持久运行的可靠性和经济性。
实现本发明的技术方案是：一种汽轮机整体式双层低压内缸，包括外内缸、内内缸、进汽室和隔板套；所述外内缸、内内缸、进气室和隔板套铸造或焊接为一体；所述进汽室两侧布置有若干回热抽汽腔室和相应的回热抽汽口；所述进汽室有进汽口和进汽环形通道；所述进汽环形通道至外内缸的低压一回热抽汽口间有一圈完整的内内缸，形成蒸汽向两端膨胀流动通道。
作为特例一：所述低压内缸布置有二级回热抽汽腔室，其沿低压进汽中心线左右对称；所述内内缸自身左、右两侧构成低压一抽回热抽汽腔室；内内缸左、右段与隔板套均在低压二回热抽汽口处断开，构成左右低压二抽回热抽汽腔室。
所述低压内缸在水平中分面处分上半和下半；所述上半包括含进汽口的内内缸上半、左隔板套上半、右隔板套上半、外内缸上半、水平法兰上半；所述进汽口与内内缸上半采用整体铸造，隔板套采用铸造，它们与外内缸上半、水平法兰采用焊接结构，内内缸上半贯穿外内缸上半；所述下半包括内内缸下半、左隔板套下半、右隔板套下半、外内缸下半、水平法兰下半、低压一回热抽汽口、低压二回热抽汽口；内内缸下半、隔板套均采用铸造，它们与外内缸下半、水平法兰采用焊接结构。
作为特例二：所述低压内缸布置有三级回热抽汽室，其沿低压进汽中心线左右不对称，所述内内缸自身左、右两侧构成低压一抽回热抽汽腔室；内内缸左段与左隔板套在低压二回热抽汽口处断开，内内缸右段与右隔板套在低压三回热抽汽口处断开，分别构成低压二、三抽回热抽汽腔室。
所述低压内缸在水平中分面处分上半和下半；所述上半包括含进汽口的内内缸上半、左隔板套上半、右隔板套上半、外内缸上半、水平法兰上半；所述进汽口与内内缸上半采用整体铸造，隔板套采用铸造，它们与外内缸上半、水平法兰采用焊接结构，内内缸上半贯穿外内缸上半；所述低压内缸下半包括内内缸下半、左隔板套下半、右隔板套下半、外内缸下半、水平法兰下半、低压一回热抽汽口、低压二回热抽汽口，内内缸下半、隔板套均采用铸造，它们与外内缸下半、水平法兰采用焊接结构。
作为特例三：所述低压内缸布置有四级回热抽汽室，其沿低压进汽中心线左右不对称，所述内内缸沿进汽中心线设置低压一、二回热抽汽腔室分隔板，在内内缸自身左、右两侧分别构成低压一、二抽回热抽汽腔室；内内缸左段与左隔板套在低压三回热抽汽口处断开、内内缸右段与右隔板套在低压四回热抽汽口处断开，分别构成低压三、四抽回热抽汽腔室。
所述低压内缸在水平中分面处分上半和下半；所述上半包括含进汽口及低压一、二回热抽汽腔室分隔板的内内缸上半，左隔板套上半，右隔板套上半，外内缸上半，水平法兰上半；所述进汽口与内内缸上半采用整体铸造，隔板套采用铸造，它们与外内缸上半、水平法兰采用焊接结构，内内缸上半贯穿外内缸上半；所述低压内缸下半包括内内缸下半、左隔板套下半、右隔板套下半、外内缸下半、水平法兰下半、低压一回热抽汽口、低压二回热抽汽口；所述内内缸下半、隔板套均采用铸造，它们与外内缸下半、水平法兰采用焊接结构。
本发明的有益技术效果:
1、本发明取消装配式进汽室、消除凸肩漏汽，通过增加完整一圈内内缸，利用低压内缸下部空间再布置低压一回热抽汽口，用回热低压一抽蒸汽就实现对低压进汽高温部分进行冷却，降低温差约120℃、热应力大幅降低；还无需设置额外的冷却汽引入和疏水系统，不会引起级间串汽泄漏；同时抽口开孔数量减少、结构简化，机组运行时低压内缸的密封可靠性、持久性和经济性提高。
2、本发明结构简洁有效、设计创新。
附图说明
图1为实施例1结构示意图；
图2为图1的A-A视图；
图3为实施例2结构示意图；
图4为实施例2的內缸下半结构示意图；
图5为实施例3结构示意图；
图6为实施例3的內缸下半结构示意图；
图中标号：1—进汽口， 2—进汽室，3—进汽通道， 4—内内缸，5—外内缸，6—低压一抽回热抽汽腔室，7—低压二抽回热抽汽腔室， 8-低压三抽回热抽汽腔室，9-低压四抽回热抽汽腔室，10-低压一回热抽汽口，11-低压二回热抽汽口，12-低压三回热抽汽口，13-低压四回热抽汽口，14-左隔板套，15-右隔板套，16-内内缸撑杆，17-低压一、二回热抽汽腔室分隔板。
具体实施方式
一种汽轮机整体式双层低压内缸，包括外内缸5、内内缸4、进汽室2和隔板套；所述外内缸5、内内缸4、进气室2和隔板套铸造或焊接为一体；所述进汽室2两侧布置有若干回热抽汽腔室和相应的回热抽汽口；所述进汽室2有进汽口1和进汽环形通道3；所述进汽环形通道3至外内缸5的低压一回热抽汽口10间有一圈完整的内内缸4，形成蒸汽向两端膨胀流动通道。所述内内缸4由内内缸撑杆16支撑于外内缸5上。
双层整体低压内缸分为上下两半，采用水平中分面法兰结构、外内缸5采用通孔螺栓连接，内内缸4、隔板套采用栽丝螺栓连接；外内缸5壁板根据焊接工艺需进行分段设计。现依据低压内缸需布置的回热抽汽级数量结合附图作进一步说明。
实施例1
如图1、图2所示，双层整体低压内缸按二级回热抽汽布置时，其沿进汽腔室2中心线左右对称；所述内内缸4自身左、右两侧构成低压一抽回热抽汽腔室6；内内缸4左、右段与隔板套均在低压二回热抽汽口11处断开，构成左右低压二抽回热抽汽腔室7。
双层整体低压内缸上半包括含进汽口1的内内缸4上半、左隔板套14上半、右隔板套15上半、外内缸5上半、水平法兰上半等，进汽口1与内内缸4上半采用整体铸造，隔板套采用铸造，它们与外内缸5上半、水平法兰采用焊接结构，内内缸4上半贯穿外内缸5上半。
双层整体低压内缸下半包括内内缸4下半、左隔板套14下半、右隔板套15下半、外内缸5下半、水平法兰下半、低压一回热抽汽口10、低压二回热抽汽口11等，内内缸下半、隔板套均采用铸造，它们与外内缸5下半、水平法兰采用焊接结构。
所述内内缸4与外内缸5构成低压一抽回热抽汽腔室6，利用外内缸5下半进汽中心线附近空间布置低压一回热抽汽口10，实现利用回热低压一抽抽汽，不用配置额外隔热抽汽系统和疏水系统即实现对低压进汽高温部分进行冷却，温差、压差大幅降低，热应力也大幅降低，彻底解决变形漏汽问题。
同时低压下半进汽中心线附近空间得以利用布置低压一回热抽汽口10，无需按传统结构只能在低压左右两侧均布置低压一回热抽汽口10，减少该级抽口开孔个数、后续抽口布置空间也更大更容易，使低压内缸抽口开孔布置紧张、排管困难问题得到解决，抽口开孔数减少对通流扰流降低，经济性提升。
实施例2
如图3、图4所示，双层整体低压内缸需布置三级回热抽汽时，其沿进汽中心线左右不对称，所述内内缸4自身左、右两侧构成低压一抽回热抽汽腔室6；内内缸4左段与左隔板套14在低压二回热抽汽口11处断开，内内缸4右段与右隔板套15在低压三回热抽汽口12处断开，分别构成低压二、三抽回热抽汽腔室7、8。
双层整体低压内缸上半包括含进汽口1的内内缸4上半、左隔板套14上半、右隔板套15上半、外内缸5上半、水平法兰上半等，进汽口1与内内缸4上半采用整体铸造，隔板套采用铸造，它们与外内缸5上半、水平法兰采用焊接结构，内内缸4上半贯穿外内缸5上半。
双层整体低压内缸下半包括内内缸4下半、左隔板套14下半、右隔板套15下半、外内缸5下半、水平法兰下半、低压一回热抽汽口10、低压二回热抽汽口11等，内内缸下半、隔板套均采用铸造，它们与外内缸5下半、水平法兰采用焊接结构。
内内缸4与外内缸5构成低压一抽回热抽汽腔室6，利用外内缸5下半进汽中心线附近空间布置低压一回热抽汽口10，实现利用回热低压一抽抽汽、不用配置额外隔热抽汽系统和疏水系统即实现对低压进汽高温部分进行冷却，温差、压差大幅降低，热应力也大幅降低，彻底解决变形漏汽问题。
同时低压下半进汽中心线附近空间得以利用布置低压一回热抽汽口10，再通过内内缸4左右非对称设计布置低压二、三回热抽汽口11、12，无需按传统结构左右两侧均布置低压各级回热抽口，减少抽口开孔个数、布置空间也更大更容易，使低压内缸抽口开孔布置紧张、排管困难问题得到解决，抽口开孔数减少对通流扰流降低，经济性提升。
实施例3
如图5、图6所示，双层整体低压内缸需布置四级回热抽汽时，其沿进汽中心线左右不对称，所述内内缸4沿进汽中心线设置低压一、二回热抽汽腔室分隔板17，在内内缸4自身左、右两侧分别构成低压一、二抽回热抽汽腔室6、7；内内缸4左段与左隔板套14在低压三回热抽汽口12处断开，内内缸4右段与右隔板套15在低压四回热抽汽口13处断开，分别构成低压三、四抽回热抽汽腔室8、9。
双层整体低压内缸上半包括进汽口1及低压一、二回热抽汽腔室分隔板17的内内缸4上半，左隔板套14上半，右隔板套15上半，外内缸5上半，水平法兰上半等，进汽1与内内缸4上半采用整体铸造，隔板套采用铸造，它们与外内缸5上半、水平法兰采用焊接结构，内内缸4上半贯穿外内缸5上半。
双层整体低压内缸下半包括内内缸4下半、左隔板套14下半、右隔板套15下半、外内缸5下半、水平法兰下半、低压一回热抽汽口10、低压二回热抽汽口11等，内内缸4下半、隔板套均采用铸造，它们与外内缸5下半、水平法兰采用焊接结构。
内内缸4与外内缸5构成低压一抽回热抽汽腔室6，利用外内缸5下半进汽中心线附近空间布置低压一回热抽汽口10，实现利用回热低压一抽抽汽、不用配置额外隔热抽汽系统和疏水系统即实现对低压进汽高温部分进行冷却，温差、压差大幅降低，热应力也大幅降低，彻底解决变形漏汽问题。
同时低压一、二回热抽汽腔室分隔板17设计、利用低压下半进汽中心线附近空间布置低压一、二回热抽汽口10、11；再通过内内缸4和隔板套左右均非对称设计布置低压三、四回热抽汽口12、13，无需按传统结构左右两侧均布置低压各级回热抽口，减少抽口开孔个数、布置空间也更大更容易，使低压内缸抽口开孔布置紧张、排管困难问题得到解决，抽口开孔数减少对通流扰流降低，经济性提升。
上述三个方案以低压0.6MPa.a、300℃进汽、5kPa.a背压排汽为条件，内内缸4缸壁承受低压进汽与第一个抽汽参数间温差约70℃、压差约0.3MPa，而原低压内缸进汽部分外壁承受温差约190℃、压差0.6MPa，进汽部分中分面内外壁热应力大幅降低，彻底解决低压内缸温度最高、压力最大的进汽部分变形漏汽问题；加之抽口开孔数量减少、结构简化，机组运行时低压内缸的密封可靠性、持久性和经济性提高，从而提高整个机组运行可靠性和经济性。
Claims (7)
1.一种汽轮机整体式双层低压内缸，包括外内缸、内内缸、进汽室和隔板套；其特征在于:所述外内缸、内内缸、进气室和隔板套铸造或焊接为一体；所述进汽室两侧布置有若干回热抽汽腔室和相应的回热抽汽口；所述进汽室有进汽口和进汽环形通道；所述进汽环形通道至外内缸的低压一回热抽汽口间有一圈完整的内内缸，形成蒸汽向两端膨胀流动通道。
2.根据权利要求1所述汽轮机整体式双层低压内缸，其特征在于：所述低压内缸布置有二级回热抽汽腔室，其沿低压进汽中心线左右对称；所述内内缸自身左、右两侧构成低压一抽回热抽汽腔室；内内缸左、右段与隔板套均在低压二回热抽汽口处断开，构成左右低压二抽回热抽汽腔室。
3.根据权利要求2所述汽轮机整体式双层低压内缸，其特征在于：所述低压内缸在水平中分面处分上半和下半；所述上半包括含进汽口的内内缸上半、左隔板套上半、右隔板套上半、外内缸上半、水平法兰上半；所述进汽口与内内缸上半采用整体铸造，隔板套采用铸造，它们与外内缸上半、水平法兰采用焊接结构，内内缸上半贯穿外内缸上半；所述下半包括内内缸下半、左隔板套下半、右隔板套下半、外内缸下半、水平法兰下半、低压一回热抽汽口、低压二回热抽汽口；内内缸下半、隔板套均采用铸造，它们与外内缸下半、水平法兰采用焊接结构。
4.根据权利要求1所述汽轮机整体式双层低压内缸，其特征在于：所述低压内缸布置有三级回热抽汽室，其沿低压进汽中心线左右不对称，所述内内缸自身左、右两侧构成低压一抽回热抽汽腔室；内内缸左段与左隔板套在低压二回热抽汽口处断开，内内缸右段与右隔板套在低压三回热抽汽口处断开，分别构成低压二、三抽回热抽汽腔室。
5.根据权利要求4所述汽轮机整体式双层低压内缸，其特征在于：所述低压内缸在水平中分面处分上半和下半；所述上半包括含进汽口的内内缸上半、左隔板套上半、右隔板套上半、外内缸上半、水平法兰上半；所述进汽口与内内缸上半采用整体铸造，隔板套采用铸造，它们与外内缸上半、水平法兰采用焊接结构，内内缸上半贯穿外内缸上半；所述低压内缸下半包括内内缸下半、左隔板套下半、右隔板套下半、外内缸下半、水平法兰下半、低压一回热抽汽口、低压二回热抽汽口，内内缸下半、隔板套均采用铸造，它们与外内缸下半、水平法兰采用焊接结构。
6.根据权利要求1所述汽轮机整体式双层低压内缸，其特征在于：所述低压内缸布置有四级回热抽汽室，其沿低压进汽中心线左右不对称，所述内内缸沿进汽中心线设置低压一、二回热抽汽腔室分隔板，在内内缸自身左、右两侧分别构成低压一、二抽回热抽汽腔室；内内缸左段与左隔板套在低压三回热抽汽口处断开、内内缸右段与右隔板套在低压四回热抽汽口处断开，分别构成低压三、四抽回热抽汽腔室。
7.根据权利要求6所述汽轮机整体式双层低压内缸，其特征在于：所述低压内缸在水平中分面处分上半和下半；所述上半包括含进汽口及低压一、二回热抽汽腔室分隔板的内内缸上半，左隔板套上半，右隔板套上半，外内缸上半，水平法兰上半；所述进汽口与内内缸上半采用整体铸造，隔板套采用铸造，它们与外内缸上半、水平法兰采用焊接结构，内内缸上半贯穿外内缸上半；所述低压内缸下半包括内内缸下半、左隔板套下半、右隔板套下半、外内缸下半、水平法兰下半、低压一回热抽汽口、低压二回热抽汽口；所述内内缸下半、隔板套均采用铸造，它们与外内缸下半、水平法兰采用焊接结构。
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