CN106089307B - 一种低参数大流量双分流背压式汽轮机 - Google Patents

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Abstract

一种低参数大流量双分流背压式汽轮机，包括前后支座、前后径向轴承、前后排汽缸、汽缸、进汽室和转子，所述的汽缸与进汽室铸为一体，汽缸内对称装配有喷嘴持环和导叶持环，所述导叶持环与转子上分别安装有静叶片和动叶片，所述汽缸、进汽室、排汽缸及内部通流采用完全对称布置。进汽室上连接有进汽管道，进汽管道上设有调节汽阀和速关阀。这种背压式汽轮机采用双分流喷嘴调节的通流结构，可以保证机组效率在负荷的剧烈变化过程中平缓的变化，使得机组运行安全稳定；且采用此类通流结构可以大大缩小汽轮机组在宽度和高度上的尺寸；另外，采用双分流结构可以缩小转子尺寸，避免焊接转子，可直接采用整体锻造转子来降低制造成本。

Description

一种低参数大流量双分流背压式汽轮机
技术领域
本发明涉及汽轮机，尤其是一种低参数大流量双分流背压式汽轮机。
背景技术
300MW火力发电站大机组在我国北方冬季常有供热需求，供热方式是从四抽引出压力等级0.4~0.6Mpa、流量150~400t/h（吨/小时）的蒸汽，通过将其转化为0.2Mpa左右的蒸汽对水进行加热供暖。目前常用的蒸汽等级转换方式为减温减压，这种转换方式不可避免的会造成能量等级损失，而最为理想经济的方式则是通过后置背压式汽轮机发电来完成相应蒸汽品质的转换。
用于上述蒸汽品质转换的汽轮机新汽汽源为主机抽汽，具有参数低、流量大、焓降小的特点。蒸汽压力受主机负荷影响较大，相同热负荷下汽轮机容积流量变化大。同时，供热负荷也在大范围内变化，这将导致汽轮机的负荷变化剧烈且频繁，且会长期处于低负荷工况下运行。如此苛刻多变的运行条件对配套汽轮机的性能要求极高，如果采用常规单缸背压式汽轮机，则机组结构尺寸大、布置困难、基建成本和制造成本高、安全性与稳定性难以保证。
综上所述，为此考虑采用一种双分流背压式汽轮机来完成此类场合的蒸汽品质转换。需要解决以下技术问题
1.由于运行条件苛刻多变，在剧烈的负荷变化过程中会给汽轮机的工作效率、运行安全性与稳定性带来极其不利的影响；
2.由于新蒸汽品质不高，压力损失较大，使得进汽结构对流道的顺畅性要求较高，常规的单缸背压式汽轮机所采用的单调节级结构无法满足要求；
3.进汽参数压力低，流量大，为合理控制压损，需要大口径的速关阀、调节汽阀来适应运行要求，使得调节汽阀与汽缸无法合缸设计，而单独设计装配的大尺寸调节汽阀与进排汽管道产生的重量与热应力对机组的安全运行会产生潜在的风险；
4.蒸汽容积流量大，焓降小，与常规参数汽轮机相比，在输出功率相同的前提下低参数汽轮机整体结构尺寸较大，且发电机组尺寸相对偏小，从而给汽轮发电机组的布置带来一定的困难；
5.汽轮机排汽压力低、比容大、排汽缸尺寸大，若采用常规的整体铸造式排汽缸，则生产准备时间较长，铸造难度大，成本高，铸造质量难以保证；
6.由于蒸汽参数低、通流面积大，若采用常规的单缸背压式汽轮机，则转子直径会非常大，从而不可避免的要使用焊接转子，但焊接技术复杂，焊接转子对材料的焊接性能要求高，焊后探伤难度较大，导致生产制造成本高，转子质量难以保证。
发明内容
本发明的目的是提供运行安全可靠，压力损失小、蒸汽压力容积流量大的一种低参数大流量双分流背压式汽轮机，其单机容量可达25MW。
本发明解决上述问题的技术方案是：
一种低参数大流量双分流背压式汽轮机，包括前后支座、前后径向轴承、前后排汽缸、汽缸、进汽室和转子，所述的汽缸与进汽室铸为一体，汽缸内对称装配有喷嘴持环和导叶持环，所述导叶持环与转子上分别安装有静叶片和动叶片，所述汽缸、进汽室、排汽缸及内部通流采用完全对称布置。进汽室上连接有进汽管道，进汽管道上设有调节汽阀和速关阀。
所述进汽缸的圆周上均布有四个独立的进汽接口，四个进汽接口通过外接四根进汽管道与四个独立的速关阀-调节汽阀组合结构相连，四个速关阀-调节汽阀组合结构则分别通过支撑结构固定在底盘上。
所述的进汽室采用双分流喷嘴调节全周进汽的喷嘴持环结构，并与汽缸一体铸造而成，与喷嘴持环为分离式结构，进汽室外缘中部均匀开设有四个进汽流道，两侧各开设有四个均匀对称分布的喷嘴流道。
所述的喷嘴持环为两个，在汽缸内对称设置，喷嘴持环圆周上均匀对称布置有四组独立的喷嘴组。
所述的前排汽缸和后排汽缸为焊接背压式结构，且排汽缸的外端部与转子之间设有汽封体，所述的转子是整锻转鼓式结构。
所述的汽缸、喷嘴持环、进汽室、前导叶持环、后导叶持环、前排汽缸、后排汽缸沿中分面分为上下两半，均采用螺栓固定连接；且汽缸与前排汽缸、后排汽缸连接处设有垂直法兰结合面，并通过螺栓连接。
转子安装在前排汽缸、后排汽缸、汽缸、进汽室和轴承座内并设有液压顶轴装置，转子通过前径向轴承和后径向轴承支撑，转子的轴向位移通过推力轴承来限制，所述的两个径向轴承设通过轴承座设置在支座内，支座固定在底盘上，所述的推力轴承设置在前支座内。
本发明的有益效果是：
1.采用双分流喷嘴调节的通流结构，可以保证机组效率在负荷的剧烈变化过程中平缓的变化，使得机组运行安全稳定；且采用此类通流结构可以大大缩小汽轮机组在宽度和高度上的尺寸，在节省了基建成本的同时使其与发电机能够合理的布置；另外，采用双分流结构可以缩小转子尺寸，避免焊接转子，可直接采用整体锻造转子来降低制造成本，同时可以相应缩小前后承载支座和轴承的尺寸，并解决了单缸背压式汽轮机存在的轴向推力过大的问题。
2.采用双调节级喷嘴持环全周进汽的进汽室结构，非常适用于大流量的蒸汽流动，顺畅高效的流道可有效解决新汽参数品质低、压损大对装置效率的影响；且采用单独装配的喷嘴持环来安装调节级静叶片的进汽室型式可以适用于不同的喷嘴结构，对于类似领域应用的汽轮机具有结构通用性，减少设计成本；另外，将进汽室与喷嘴持环分开设计可以缩小进汽室结构尺寸，实现了进汽室结构的轻质量、高强度，可有效降低汽缸的负载，同时采用上下半的布置型式可确保良好的加工工艺性。
3.采用的低背压焊接排汽缸，相比同等条件下使用的低背压铸造排汽缸压损小，效率高，强度好，刚度大；上下半布置的型式能确保良好的加工工艺性和加工质量，制造成本低；同时，对于类似领域应用的低背压式排汽缸具有结构通用性。
4.通过采取上述技术手段，有效的解决了上述技术问题，成功解决了热电厂的能量梯级利用，提高了电厂在供暖时的经济性。
附图说明
图1是本发明的装配结构示意图。
图2是本发明的汽缸与进汽管道连接结构示意图。
图3是图2 P向示意图。
图中：前支座1、推力轴承2、前径向轴承3、前汽封体4、前排汽缸5、转子6、前导叶持环7、汽缸8、喷嘴持环9、进汽室10、管道11、调节汽阀12、后导叶持环13、速关阀14、后排汽缸15、后汽封体16、后径向轴承17、后支座18。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。
实施例1。
参见图1、图2，本实施例描述的一种低参数大流量双分流背压式汽轮机，是用于300MW火力发电站大机后置发电用的双分流背压式汽轮机，所述汽轮机主要包括前支座1、推力轴承2、前径向轴承3、前汽封体4、前排汽缸5、转子6、前导叶持环7、汽缸8、喷嘴持环9、进汽室10、进汽管道11、调节汽阀12、后导叶持环13、速关阀14、后排汽缸15、后汽封体16、后径向轴承17以及后支座18。汽缸通流部分的调节级采用冲动式设计，压力级采用反动式设计，汽缸8、进汽室10、前排汽缸5、后排汽缸15及内部通流采用完全对称布置。
所述的双分流背压式汽轮机的汽缸8上均匀开设有四个独立的进汽接口，蒸汽经进汽接口从中间的进汽流道进入结构完全对称的双调节级进汽室10，接着通过喷嘴流道向两边均匀对称布置在喷嘴持环9上的4对喷嘴组分流，然后分别通过调节级与六级压力级膨胀作功，最后的乏汽经前排汽缸5、后排汽缸15供给热用户。
其中，前支座1上设有推力轴承2和前径向轴承3，后支座18上设有后径向轴承17，前径向轴承3和后径向轴承17上分别设有轴承座，转子6安装在前排汽缸5、后排汽缸15、汽缸8、进汽室10和轴承座内并设有液压顶轴装置，转子6通过前径向轴承3和后径向轴承17支撑，转子6的轴向位移通过推力轴承2来限制。
另外，汽缸8、喷嘴持环9、进汽室10、前导叶持环7、后导叶持环13、前排汽缸5和后排汽缸15沿中分面分为上、下两半，用螺栓连接，且汽缸8与前排汽缸5、后排汽缸15交接处均有垂直结合面法兰，通过螺栓连接。前后前排汽缸5、后排汽缸15外端与转子6之间装配有前汽封体4、后汽封体16，从而保证汽轮机的轴端蒸汽密封。汽缸通过前后猫爪采用中分面支撑形式。
参见图2：进汽室10为喷嘴持环全周进汽室结构，进汽室10与喷嘴持环9分开设计，进汽室喷嘴安装在与汽缸8单独装配的喷嘴持环9上，喷嘴持环9上均匀对称布置了四个独立的喷嘴组，进汽室喷嘴前的四个进汽流道均匀对称布置在汽缸8上，四个进汽室进汽接口通过外接进汽管道11与四个独立的调节汽阀12分别连通，从而可根据机组负荷变化及时调整调节汽阀12的开启个数与开度大小。
另外，参见图3，四个速关阀14-调节汽阀12组合结构分别通过支撑结构合理的固定在基础上，能有效解决汽轮机本体外围部件对机组运行的影响。
采用上述汽轮机能满足基准工况发电量25MW，满足供热基本负荷在100t/h~330t/h之间变化的高效运行，极端热负荷410t/h的安全运行。

Claims (4)

1.一种低参数大流量双分流背压式汽轮机，它包括前支座（1）、推力轴承（2）、前径向轴承（3）、前汽封体（4）、前排汽缸（5）、转子（6）、前导叶持环（7）、汽缸（8）、喷嘴持环（9）、进汽室（10）、进汽管道（11）、后导叶持环（13）、后排汽缸（15）、后汽封体（16）、后径向轴承（17）以及后支座（18），其特征是：汽轮机的汽缸通流部分调节级采用冲动式结构，压力级采用反动式结构，汽缸（8）、进汽室（10）、喷嘴持环（9）、前排汽缸（5）、后排汽缸（15）及内部通流采用完全对称布置，进汽室（10）连接进汽管道（11），进汽管道（11）上设置有调节汽阀（12）和速关阀（14）；
所述汽缸（8）的圆周上均布有四个独立的进汽接口，进汽接口通过四根进汽管道（11）与四个独立的速关阀（14）-调节汽阀（12）组合结构连通，且速关阀（14）-调节汽阀（12）组合结构通过支撑结构固定在底盘上；
所述的进汽室（10）为双调节级喷嘴持环全周进汽结构，并与汽缸（8）铸为一体结构，与喷嘴持环（9）为分离结构，进汽室（10）外缘中部均匀开设有四个进汽流道，两侧各开设有四个均匀对称分布的喷嘴流道；
所述的喷嘴持环（9）为两个，在汽缸（8）内对称设置，喷嘴持环（9）圆周上均匀对称布置有四组独立的喷嘴组。
2.根据权利要求1所述的一种低参数大流量双分流背压式汽轮机，其特征是：所述的前排汽缸（5）和后排汽缸（15）为焊接背压式结构，且排汽缸的外端部与转子（6）之间设有汽封体，所述的转子（6）是整锻转鼓式结构。
3.根据权利要求1所述的一种低参数大流量双分流背压式汽轮机，其特征是：汽缸（8）、喷嘴持环（9）、进汽室（10）、前导叶持环（7）、后导叶持环（13）、前排汽缸（5）、后排汽缸（15）沿中分面分为上下两半，均采用螺栓固定连接；且汽缸（8）与前排汽缸（5）、后排汽缸（15）连接处设有垂直法兰结合面，并通过螺栓连接。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种低参数大流量双分流背压式汽轮机，其特征是：转子（6）安装在前排汽缸（5）、后排汽缸（15）、汽缸（8）、进汽室（10）和轴承座内并设有液压顶轴装置，转子（6）通过前径向轴承（3）和后径向轴承（17）支撑，转子（6）的轴向位移通过推力轴承（2）来限制，所述的两个径向轴承设通过轴承座设置在支座内，支座固定在底盘上，所述的推力轴承（2）设置在前支座（1）内。
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