CN110005483A - 一种高效率汽轮机 - Google Patents

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邓浩
卢兵
郭擎
唐密
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/12—Combinations with mechanical gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
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Abstract

本发明公开了一种高效率汽轮机，有效提高了汽轮机效率。一种高效率汽轮机，包括壳体，所述壳体内设置高压级涡轮、低压级涡轮，所述低压级涡轮的轮径大于高压级涡轮的轮径，所述壳体对应高压级涡轮的一端设置进汽口，所述壳体对应低压级涡轮的一端设置出汽口，所述壳体内设置流道连接进汽口、出汽口，所述高压级涡轮、低压级涡轮均位于流道上；所述高压级涡轮安装在高速轴上，所述低压级涡轮安装在低速轴上，所述高速轴、低速轴通过减速机构传动，所述低速轴伸出壳体外，用于输出扭矩。

Description

一种高效率汽轮机
技术领域
本发明涉及汽轮机技术领域，特别是涉及一种高效率汽轮机。
背景技术
通常，低部分进汽度的汽轮机调节级焓降较大但效率较低，特别是在低流量高参数蒸汽条件下，汽轮机必须以极小的部分进汽度而提高汽轮机叶片高度，这导致部分进汽损失增大，进一步降低调节级效率，导致汽轮机整机效率下降。
发明内容
本发明的目的在于针对低流量高参数蒸汽条件下，汽轮机效率较低的问题，提出了一种高效率汽轮机，有效提高了汽轮机效率。
本发明的目的是这样实现的：
一种高效率汽轮机，包括壳体，所述壳体内设置高压级涡轮、低压级涡轮，所述低压级涡轮的轮径大于高压级涡轮的轮径，所述壳体对应高压级涡轮的一端设置进汽口，所述壳体对应低压级涡轮的一端设置出汽口，所述壳体内设置流道连接进汽口、出汽口，所述高压级涡轮、低压级涡轮均位于流道上；所述高压级涡轮安装在高速轴上，所述低压级涡轮安装在低速轴上，所述高速轴、低速轴通过减速机构传动，所述低速轴伸出壳体外，用于输出扭矩。
优选地，所述高速轴、低速轴同轴，且采用行星齿轮减速机构传动。
优选地，所述高速轴通过高速前轴承、高速后轴承支撑于壳体，所述低速轴通过低速后轴承支撑于壳体，所述低速轴伸出壳体外的一端通过低速前轴承支撑于前轴承箱。
优选地，所述壳体包括相互连接的高压级壳体、低压级壳体，所述高压级涡轮位于高压级壳体内，所述低压级涡轮位于低压级壳体内，所述低压级壳体的后端设有伸入高压级壳体内的安装部，所述高速前轴承、减速机构、低速后轴承均安装在所述安装部上。
优选地，所述高压级壳体包括相互连接的高压级上壳体、高压级下壳体，所述低压级壳体包括相互连接的低压级上壳体、低压级下壳体。
优选地，所述安装部由成型于低压级下壳体上的中间轴承箱体，以及固定安装在成型部上方的中间轴承箱盖组成。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明中高压部分和低压部分使用不同的转速，高压部分为提高部分进汽度而使用高转速，低压部分为减小叶片高度而使用低转速，高速轴通过行星齿轮减速机构减速后与低速轴相连，最后由低速轴向外输出功率。本发明采用高压级涡轮替代传统调节级，保证蒸汽在进入低压级前有足够的焓降。高压级转速高，轮径小，可以极大地提高汽轮机部分进汽度，提高了高压级的效率，进而使得整机效率升高。
附图说明
图1为汽轮机焓降过程示意图；
图2为本专利的结构示意图。
附图标记
附图中，1为高压级涡轮，2为高压级上壳体，3为中间轴承箱盖，4为高压级下壳体，5为高速前轴承，6为行星齿轮减速机构，7为低速后轴承，8为低压级下壳体，9为高速后轴承，10为高速轴，11为低压级涡轮，12为低压级上壳体，13为前轴承箱，14为低速前轴承，15为低速轴，16为中间轴承箱体，17为流道。
具体实施方式
下面结合附图和附图标记对本发明做进一步说明，附图中，1为高压级涡轮，2为高压级上壳体，3为中间轴承箱盖，4为高压级下壳体，5为高速前轴承，6为行星齿轮减速机构，7为低速后轴承，8为低压级下壳体，9为高速后轴承，10为高速轴，11为低压级涡轮，12为低压级上壳体，13为前轴承箱，14为低速前轴承，15为低速轴，16为中间轴承箱体，17为流道。
如图2所示，一种高效率汽轮机，包括壳体，所述壳体内设置高压级涡轮、低压级涡轮，所述低压级涡轮的轮径大于高压级涡轮的轮径，所述壳体对应高压级涡轮的一端设置进汽口，所述壳体对应低压级涡轮的一端设置出汽口，所述壳体内设置呈环形的流道连接进汽口、出汽口，所述高压级涡轮、低压级涡轮均位于流道上；所述高压级涡轮安装在高速轴上，所述低压级涡轮安装在低速轴上，所述高速轴、低速轴通过减速机构传动，所述低速轴伸出壳体外，用于输出扭矩。
本实施例中，所述高速轴、低速轴同轴，且采用行星齿轮减速机构传动，所述高速轴通过高速前轴承、高速后轴承支撑于壳体，所述低速轴通过低速后轴承支撑于壳体，所述低速轴伸出壳体外的一端通过低速前轴承支撑于前轴承箱，本实施例中，壳体通过滑销系统与前轴承箱13连接。高速轴、低速轴与壳体之间均设置密封件。
所述壳体包括相互连接的高压级壳体、低压级壳体，所述高压级涡轮位于高压级壳体内，所述低压级涡轮位于低压级壳体内，所述低压级壳体的后端设有伸入高压级壳体内的安装部，所述高速前轴承、减速机构、低速后轴承均安装在所述安装部上，流道环绕该安装部。所述高压级壳体包括相互连接的高压级上壳体、高压级下壳体，所述低压级壳体包括相互连接的低压级上壳体、低压级下壳体。所述安装部由成型于低压级下壳体上的中间轴承箱体，以及固定安装在成型部上方的中间轴承箱盖组成。
工作时，蒸汽通过高压级涡轮后进入低压级涡轮，高压级涡轮做功并通过高速轴以及行星齿轮减速机构减速后向低速轴传扭，同时，低压涡轮做功后也向低速轴传扭，最终由低速轴向外输出扭矩。
将汽轮机焓降过程简化为调节级/高压级-低压级过程，在h-s图中的热力过程线如图1所示，P0、P1、P2分别表示汽轮机进口、调节级/高压级出口和低压级出口压力。低流量低参数时，传统汽轮机调节级效率较低，如图中虚线所示，调节级焓降为Δh1′，整机焓降为Δhn′。本发明通过高压级涡轮替代调节级，如图中实线所示，高压级焓降为Δh1，整机焓降为Δhn，可以看出Δh1′＜Δh1，Δhn′＜Δhn,其效率提高后，与调节级相比焓降有明显增加，进而在相同的进出口条件下，焓降更大，故整机功率得到提高。
部分进汽度与轮径相关，在其他条件不变的情况下，减小轮径可以增加部分进汽度，而轮径与转速相关，为使轮径极大地减小，必须提高涡轮转速。但随着蒸汽的膨胀，各级叶片高度逐渐增大，若为了提高高压部分叶片部分进汽度以及叶片高度而提高转速，会导致低压部分叶片高度过高，使低压部分叶片设计难度增大。故本发明中高压部分和低压部分使用不同的转速，高压部分为提高部分进汽度而使用高转速，低压部分为减小叶片高度而使用低转速，高速轴通过行星齿轮减速机构减速后与低速轴相连，最后由低速轴向外输出功率。
本发明高速轴和低速轴之间采用行星齿轮减速机构连接，保证高速轴与低速轴处于同一轴线上，行星齿轮减速机构和汽轮机高、低速轴共用一套轴承系统，简化了结构，有效节约空间，使汽轮机结构更加紧凑。同时，由于行星齿轮减速机构的减速比较大，可以保证高速轴可以在高转速下运行。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种高效率汽轮机，其特征在于：包括壳体，所述壳体内设置高压级涡轮、低压级涡轮，所述低压级涡轮的轮径大于高压级涡轮的轮径，所述壳体对应高压级涡轮的一端设置进汽口，所述壳体对应低压级涡轮的一端设置出汽口，所述壳体内设置流道连接进汽口、出汽口，所述高压级涡轮、低压级涡轮均位于流道上；所述高压级涡轮安装在高速轴上，所述低压级涡轮安装在低速轴上，所述高速轴、低速轴通过减速机构传动，所述低速轴伸出壳体外，用于输出扭矩。
2.根据权利要求1所述的一种高效率汽轮机，其特征在于：所述高速轴、低速轴同轴，且采用行星齿轮减速机构传动。
3.根据权利要求1或2所述的一种高效率汽轮机，其特征在于：所述高速轴通过高速前轴承、高速后轴承支撑于壳体，所述低速轴通过低速后轴承支撑于壳体，所述低速轴伸出壳体外的一端通过低速前轴承支撑于前轴承箱。
4.根据权利要求3所述的一种高效率汽轮机，其特征在于：所述壳体包括相互连接的高压级壳体、低压级壳体，所述高压级涡轮位于高压级壳体内，所述低压级涡轮位于低压级壳体内，所述低压级壳体的后端设有伸入高压级壳体内的安装部，所述高速前轴承、减速机构、低速后轴承均安装在所述安装部上。
5.根据权利要求4所述的一种高效率汽轮机，其特征在于：所述高压级壳体包括相互连接的高压级上壳体、高压级下壳体，所述低压级壳体包括相互连接的低压级上壳体、低压级下壳体。
6.根据权利要求5所述的一种高效率汽轮机，其特征在于：所述安装部由成型于低压级下壳体上的中间轴承箱体，以及固定安装在成型部上方的中间轴承箱盖组成。
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