CN106870031A - 汽轮机机组 - Google Patents

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余炎
金益波
刘晓澜
黄庆华
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
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Abstract

本发明提供一种汽轮机机组，包括多个低压缸，每个低压缸均包括多片安装在转子轴上的末级长叶片，同一个低压缸中的多片末级长叶片的高度相等，不同的低压缸中的多片末级长叶片的高度不相等。本申请涉及的汽轮机机组中的多个低压缸中，不同的低压缸采用不同高度的末级长叶片，从而形成汽轮机机组一系列新的排汽面积，进一步细化了汽轮机机组的排汽面积；加上原有的排汽面积，使每一档排汽面积的间隔降低至10%左右，从而为每个项目中汽轮机机组的最佳排汽面积提供更多的选择，使汽轮机机组的排汽面积都在最佳的设计范围内，最终大大提高汽轮机机组中低压缸的运行效率，以提高整个汽轮机机组的经济性。

Description

汽轮机机组
技术领域
本发明涉及汽轮机领域，特别是涉及一种汽轮机机组中低压缸叶片配置结构。
背景技术
在大容量的汽轮机机组里，为了增加低压排汽面积，通常采用一个或多个低压缸配置，或者，为了节省低压缸的占用空间，也采用一个或多个双流低压缸配置。另外，针对不同的机组容量和排汽压力，汽轮机可以有单排汽、两排汽、四排汽、六排汽等多种配置。
目前，在有关于汽轮机的项目设计中，每个汽轮机机组中的多个低压缸所采用的末级长叶片的高度都相同，都为同一规格的末级长叶片，多个低压缸的尺寸也基本相同。同时，针对汽轮机机组中低压缸所使用的末级长叶片，世界上各大汽轮机制造商都是按照一定的比例间隔来进行汽轮机末级长叶片的开发，以STP为例，900mm高度以上的大型末级长叶片的排汽面积仅有7.5m2、9.2m2、11.5m2这三种。因此，通过多个低压缸的组合，汽轮机机组可形成有30m2(7.5m2的四排汽)、36.8m2(9.2m2的四排汽)、46m2(11.5m2的四排汽)、55.2m2(9.2m2的六排汽)、69m2(11.5m2的六排汽)等一系列的排汽面积，每一档的排汽面积的间隔约为20％～25％。
在有关于汽轮机的项目设计中，针对每个工程中的汽轮机机组的排汽压力，理论上说都有对应的最佳排汽面积。但是，根据上述一系列的排汽面积、及每一档的排汽面积的间隔，会导致某些项目中汽轮机机组的排汽面积偏离最佳运行区域，势必会降低低压缸的运行效率，牺牲经济性。如果进一步细化末级长叶片系列，来获取更加多的排汽面积，则会增加开发工作量和设计周期，且全新设计的大型末级长叶片也有一定的技术风险。
另外，对于双背压的汽轮机机组，两个低压缸的排汽压力不同，比如汽轮机机组的平均背压为4.5kPa，则高背压为4.9kPa，低背压为4.1kPa，蒸汽比容相差接近20％。若两个低压缸采用相同的排汽面积，必然会导致汽轮机机组的排汽面积偏离最佳设计点。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种能够提高低压缸运行效率的汽轮机机组。
为实现上述目的，本发明提供一种汽轮机机组，包括多个低压缸，每个低压缸均包括多片安装在转子轴上的末级长叶片，同一个低压缸中的多片末级长叶片的高度相等，不同的低压缸中的多片末级长叶片的高度不相等。
优选地，所述低压缸为双流低压缸。
优选地，汽轮机机组每一档的排汽面积的间隔为2％～15％。
如上所述，本发明涉及的汽轮机机组，具有以下有益效果：
本申请涉及的汽轮机机组中的多个低压缸中，不同的低压缸采用不同高度的末级长叶片，从而形成汽轮机机组一系列新的排汽面积，进一步细化了汽轮机机组的排汽面积；加上原有的排汽面积，使每一档排汽面积的间隔降低至10％左右，从而为每个项目中汽轮机机组的最佳排汽面积提供更多的选择，使汽轮机机组的排汽面积都在最佳的设计范围内，最终大大提高汽轮机机组中低压缸的运行效率，以提高整个汽轮机机组的经济性。
附图说明
图1为本申请中一实施例的结构示意图。
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。
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。
针对现有技术中汽轮机机组每一档的排汽面积的间隔较大所导致的汽轮机排汽面积偏离最佳设计点、低压缸运行效率低等缺陷，本申请提供一种新的汽轮机机组，通过改变汽轮机机组中多个低压缸的末叶长叶片的配置结构，以形成一系列新的汽轮机机组的排汽面积。具体说，如图1所示，本申请设计的汽轮机机组包括多个低压缸LP1、LP2、LP3…等，每个低压缸均包括多片安装在一根转子轴上的末级长叶片，多个低压缸共同使用一根转子轴，同一个低压缸中的多片末级长叶片的高度相等，不同的低压缸中的多片末级长叶片的高度不相等，即低压缸LP1采用同一种规格的多片末级长叶片，低压缸LP2采用同一种规格的多片末级长叶片，低压缸LP2采用同一种规格的多片末级长叶片，但是，低压缸LP1、低压缸LP2、低压缸LP3可以采用不同规格、不同高度的末级长叶片，如低压缸LP1和低压缸LP2都采用一圈排汽面积为7.5m2的末级长叶片，低压缸LP3采用一圈排汽面积为11.5m2的末级长叶片，以此类推。
本申请涉及的汽轮机机组中的多个低压缸中，不同的低压缸采用不同高度的末级长叶片，通过组合从而形成汽轮机机组一系列新的排汽面积，进一步细化了汽轮机机组的排汽面积；加上原有的排汽面积，使每一档排汽面积的间隔降低至10％左右，从而为每个项目中汽轮机机组的最佳排汽面积提供更多的选择，使汽轮机机组的排汽面积都在最佳的设计范围内，最终大大提高汽轮机机组中低压缸的运行效率，降低冷端损失，以提高整个汽轮机机组的经济性。本申请利用现有的末级长叶片，通过不同低压缸使用不同高度的末级长叶片、并将多个低压缸组合以达到细化排汽面积的目的，与开发新的末级长叶片相比，可大大减少开发工作量、设计周期和技术风险。另外，针对于具有多个低压缸的双背压机组或多背压机组，根据不同的背压可采用不同高度末级长叶片，以适应高/低背压下不同的排汽容积流量，其同样可以降低冷端损失，提高汽轮机机组的经济性。
本申请中，所述低压缸可以为单流低压缸，也可以为双流低压缸，单流低压缸的缸体中安装有一圈高度相等的同一种规格的末级长叶片，双流低压缸中安装有两圈高度相等的同一种规格的末级长叶片。针对安装有同一种规格的末级长叶片的单流低压缸和双流低压缸，双流低压缸的排汽面积是单流低压缸的排汽面积的2倍；因此，在大容量的汽轮机机组中，由于机组的排汽面积较大，故可采用多个双流低压缸，以减少低压缸的占用空间，进而减少整个汽轮机机组的跨距和占用空间。
在汽轮机领域中，不同的生产厂家所提供的末级长叶片排汽面积的系列是不同的，如以STP为例，900mm高度以上目前投产的大型末级长叶片的排汽面积有7.5m2、9.2m2、11.5m2这三种，因此，本申请中汽轮机机组若采用这一系列的末级长叶片，则汽轮机机组所形成的一系列新的排汽面积、以及汽轮机机组原有的排汽面积都可以用以下公式表达：7.5m2*N1+9.2m2*N2+11.5m2*N3，式中，N1、N2、N3均为0、1、2、3…等自然数；从而，使得汽轮机机组每一档的排汽面积的间隔降低至2％～15％，以为项目设计时提供较多的选择，使所选择的汽轮机机组的排汽面积始终在最佳的设计范围内，以提高低压缸的运行效率。
令形成7.5m2的排汽面积的一圈的末级长叶片为第一末级长叶片，形成9.2m2的排汽面积的一圈的末级长叶片为第二末级长叶片，形成11.5m2的排汽面积的一圈的末级长叶片为第三末级长叶片，采用两圈第一末级长叶片的双流低压缸为第一双流低压缸，采用两圈第二末级长叶片的双流低压缸为第二双流低压缸，采用两圈第三末级长叶片的双流低压缸为第三双流低压缸。
以下例举几种低压缸的组合，来更加清楚地说明本申请。
表1不同汽轮机机组的排汽面积
由表1可知：通过对多个低压缸配置不同高度的末级长叶片可形成汽轮机机组一系列新的排汽面积，进一步细化了汽轮机机组的排汽面积；加上原有的排汽面积，使每一档排汽面积的间隔降低至10％左右；因此，在项目设计过程中，结合汽轮机所设计的排汽压力，使得对应的汽轮机机组的排汽面积的选取值都能在最佳的设计范围内，最终大大提高汽轮机机组中低压缸的运行效率，降低冷端损失，以提高整个汽轮机机组的经济性。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。
同样地，若采用其他生产厂家提供的末级长叶片系列，相应地，也可以形成一系列新的排汽面积，加上原有的排汽面积，同样可以使得汽轮机机组每一档的排汽面积的间隔降低至10％左右。
另外，若汽轮机机组中的多个低压缸采用同一高度的末级长叶片，则多个低压缸的设计流量(即通流能力)平均分配，汽轮机机组运行时多个低压缸的流量平均分配。若汽轮机机组中的多个低压缸采用不同高度的末级长叶片，则多个低压缸的设计流量的分配需要根据相应的排汽面积和背压条件重新核定，本申请中，多个低压缸的设计流量按以下原则分配：低压缸的排汽容积流量在该低压缸所采用的末级长叶片所对应的最优排汽容积流量的范围内，故多个低压缸的排汽容积流量不相同，从而保证各低压缸的末级长叶片的排汽速度始终在高效的区间内。
排汽速度＝(排汽容积流量)/(排汽面积)＝(排汽流量)*(排汽比容)/(排汽面积)
上述式中，排汽比容与低压缸的背压相关。
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)

1.一种汽轮机机组，包括多个低压缸，每个低压缸均包括多片安装在转子轴上的末级长叶片，其特征在于：同一个低压缸中的多片末级长叶片的高度相等，不同的低压缸中的多片末级长叶片的高度不相等。
2.根据权利要求1所述的汽轮机机组，其特征在于：所述低压缸为双流低压缸。
3.根据权利要求1所述的汽轮机机组，其特征在于：汽轮机机组每一档的排汽面积的间隔为2％～15％。
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