CN111065796A - 具有排气腔的汽轮机 - Google Patents

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CN111065796A CN201880058213.6A CN201880058213A CN111065796A CN 111065796 A CN111065796 A CN 111065796A CN 201880058213 A CN201880058213 A CN 201880058213A CN 111065796 A CN111065796 A CN 111065796A
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Y·科斯滕科
O·米施
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Abstract

本发明涉及一种流体机械，特别是汽轮机(1)，具有排气腔(22)，该排气腔(22)被布置在第一密封环突出部(23)与第二密封环突出部(28)之间，其中第一密封环突出部(23)和第二密封环突出部(28)与外壳体(9)一体形成，并且密封地紧贴在内壳体(6)上。

Description

具有排气腔的汽轮机
技术领域
本发明涉及流体机械，特别是汽轮机，包括可旋转地安装的转子、围绕转子布置的内壳体、围绕内壳体布置的外壳体、形成在转子与内壳体之间的流动通道、用于使蒸汽流入到流动通道中的流入区域、用于使蒸汽从流动通道中流出的流出区域、形成在内壳体与外壳体之间的排气腔、在流动通道与排气腔之间建立流体连接的排气口。
背景技术
汽轮机作为流体机械的实施方案通常具有多个子涡轮机，这些子涡轮机被分成高压子涡轮机、中压子涡轮机和低压子涡轮机。这样的划分基于热力学考量。汽轮机的主要部件是绕旋转轴线可旋转地安装的转子、围绕转子布置的内壳体和围绕内壳体布置的外壳体。在转子与内壳体之间形成流动通道。该流动通道具有被布置在内壳体上的导向叶片和被布置在转子上的转子叶片。流入到该流动通道中的蒸汽流过导向叶片和转子叶片。蒸汽的热能在这里被转换成转子的机械能。转子的机械旋转能在发电机中被转化为电能。
存在汽轮机具有所谓的排气口的实施方案。利用这些排气口可以从流动通道中提取蒸汽，并且将这些蒸汽用于其他用途。例如，这样提取的排出蒸汽可以用于预热给水。为此，通常在内壳体中设计有排气口，该排气口在流动通道和排气腔之间建立流体连接，该排气腔形成在内壳体与外壳体之间。
该排气腔中的压力导致汽轮机的(特别是外壳体的)机械负荷。如果外壳体被设计为在轴向方向上分开，则由排气腔中的压力引起的力作用在外壳体上。因此，必须适当地选择材料和连接元件，例如螺钉。
本发明旨在提供针对这一情况的补救方案。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种汽轮机，在该汽轮机中由排出蒸汽引起的机械负荷尽可能小。
该目的通过流体机械(特别是汽轮机，尤其是高压汽轮机)来实现，该流体机械被设计用于具有超过500℃的新鲜蒸汽温度的蒸汽，该流体机械包括可旋转地安装的转子、围绕转子布置的内壳体、围绕内壳体布置的外壳体、形成在转子与内壳体之间的流动通道、用于使蒸汽流入到流动通道中的流入区域、用于使蒸汽从流动通道中流出的流出区域、形成在内壳体与外壳体之间的排气腔、在流动通道与排气腔之间建立流体连接的排气口，其中外壳体具有第一密封环突出部和第二密封环突出部，这两个密封环突出部围绕内壳体密封地布置，并且排气腔形成在第一密封环突出部与第二密封环突出部之间，其中内壳体在由壳体突出部与第二密封环突出部形成的周向环形室中具有环形突出部，并且通过被拧入的螺纹环在轴向方向上被固定。
有利的改进方案在从属权利要求中给出。
因此，本发明的目的是：使外壳体上的由排气腔中的排气蒸汽引起的压力最小化。该压力最小化通过如下方式实现：根据本发明设计了排气腔，该排气腔在轴向方向上由外壳体限定。该限定通过如下方式实现：外壳体经由第一密封环突出部和第二密封环突出部密封地承载在内壳体上，并且在第一密封环突出部和第二密封环突出部之间形成排气腔。该排气腔经由排气口与流动通道流体连接，并且被注入排气蒸汽。因为该排气腔在轴向方向上由外壳体本身限定，所以由排气压力引起的附加轴向力不会作用在外壳体的螺栓连接上，从而避免针对这些附加力确定相关部件的尺寸。
附图说明
结合实施例的以下描述，本发明的在上文中所描述的特性、特征和优点以及实现它们的方式方法将变得更清楚和更易理解，这些实施例将结合附图进一步说明。
相同的部件或具有相同功能的部件利用相同的附图标记标识。
下面参照附图描述本发明的实施例。这些附图并不旨在按比例示出实施例，而是在有助于说明之处以示意性和/或略微变形的形式示出。
关于在附图中能够直接看到的教导的补充，请参考有关的现有技术。
附图中：
图1示出了根据现有技术的罐形设计中的汽轮机的横截面图，
图2示出了根据本发明的罐形设计中的汽轮机的横截面图。
具体实施方式
图1示出了被设计为汽轮机1的流体机械的横截面图。特别地，图1示出了高压汽轮机的横截面图，该高压汽轮机被设计用于具有超过500℃的新鲜蒸汽温度的蒸汽。汽轮机1具有绕旋转轴线2可旋转地安装的转子3。转子叶片5被布置在转子3的表面4上。为了清楚起见，仅一个转子叶片被设有附图标记5。内壳体6围绕转子3布置。导向叶片8被布置在内壳体6的内表面7上。为了清楚起见，仅一个导向叶片被设有附图标记8。内壳体6包括内壳体上部6a和内壳体下部6b，该内壳体下部6b在图1中没有详细示出。内壳体上部6a经由未详细示出的接合部与内壳体下部6b力配合地连接，其中接合部在组装状态下可以水平地或竖直地布置，或被布置在围绕旋转轴线2旋转的任何其他位置中。
外壳体9围绕内壳体6布置。外壳体9包括在轴向方向上划分的外壳体前部9a和外壳体后部9b。外壳体前部9a借助于螺钉固定件10连接到外壳体后部9b。因此，外壳体9被设计为所谓的罐形壳体。
环形承载突出部11被设计在内壳体6的外周缘上。环形承载突出部11被设计为在横截面中看基本上是矩形的，并且在外壳体9的壳体突出部12与被拧入外壳体中的螺纹环16之间轴向地被固定在外壳体中，其中螺纹环16具有外螺纹17，该外螺纹17啮合到外壳体前部9a的内螺纹18中。
密封件13被布置在承载突出部11与壳体突出部12之间。该密封件13旨在防止位于蒸汽室14中的蒸汽沿着轴向方向朝流出区域15的方向流动，该蒸汽室14位于外壳体前部9a与内壳体6之间。
流动通道19形成在转子3与内壳体6之间。具有热能的蒸汽流动通过流动通道19。蒸汽的热能被转换为转子3的机械旋转能。
在蒸汽流入区域(未示出)中，蒸汽流动到流动通道中，该蒸汽可以具有超过500℃的温度和超过300bar的压力。从流动通道流出的蒸汽流动到流出区域15中，并且在那里具有较低的温度和较低的压力。排气口21被设计在排气级20之后。排气口21在流动通道19与排气腔22之间建立流体连接。该排气腔22由第一密封环突出部23形成，该第一密封环突出部23由外壳体后部9b一体形成，并且经由密封件24密封地紧贴在内壳体6的外边缘29上。密封件24防止流出区域15与排气腔22之间的流体连接。此外，排气腔22由外壳体后部9b的内表面26限定。此外，排气腔22在轴向方向上由分界面27限定，该分界面与环形承载突出部11一体形成。分界面27被布置在壳体突出部12对面。该空间利用密封件13和33密封。因此，在排气腔22中还布置有螺纹环16。来自流动通道19的蒸汽可以经由排气口21流动到排气腔22中。排气腔22中的蒸汽压力大于流出区域15中的蒸汽压力。由此，产生了作用在外壳体后部9b上的力，并且该力对螺钉固定件10施加附加的机械负荷。
在图2中示出了汽轮机1的根据本发明的实施方式。图2示出了根据本发明的汽轮机1的横截面图。在这里，外壳体后部9b相对于根据现有技术的外壳体后部9b(见图1)被修改。外壳体后部9b被设计有第二密封环突出部28。在这里，第二密封环突出部28突出到内壳体6的周缘25上。另一密封件29被布置在第二密封环突出部28与内壳体6之间。根据本发明，排气腔22现在由第一密封环突出部23和第二密封环突出部28限定。因此，排气腔22形成在第一密封环突出部23与第二密封环突出部28之间。
在轴向方向上看，在排气腔22前面形成了螺纹环形室30。该螺纹环形室30经由一个或多个补偿管路31与流出区域15流体连接，由此，即使在损坏或类似的情况下，蒸汽经过承载突出部11流动到环形室30中，环形室30中总是具有与流出区域15中的压力近似相同的压力。因此，通过这种方式采取了预防措施，该预防措施防止在上述损坏的情况下环形室30中的压力不受控制地增大。
此外，第二补偿管路32被布置在第二密封环突出部28中，该第二补偿管路32在排气腔22与螺纹环形室30之间建立流体连接。补偿管路32的作用可以被描述如下：假如缺少补偿管路32，则在运行中，在螺纹环形室30中可能会形成温度层，该温度层导致在外壳体9和内壳体6受到不同的热负荷和机械负荷。通过(多个)第二补偿管路32实现强制流动，其中与第一补偿管路31相比，第二补偿管路的尺寸较小，从而确保只有相对小的蒸汽流量从排气腔22流动到螺纹环形室30中，并且螺纹环形室30中的压力保持与流出区域15中的压力近似相同。可以说，通过巧妙地布置一个或多个补偿管路32，防止了在环形室30中形成温度层。
尽管通过优选的实施例详细说明和描述了本发明，但是本发明不限于所公开的示例，并且本领域技术人员可以从中得出其他变型，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种流体机械，特别是汽轮机(1)，尤其是高压汽轮机，所述流体机械被设计用于具有超过500℃的新鲜蒸汽温度的蒸汽，所述流体机械包括：
一个转子(3)，被可旋转地安装，
一个内壳体(6)，围绕所述转子(3)布置，
一个外壳体(9)，围绕所述内壳体(6)布置，
一个流动通道(19)，形成在所述转子(3)与所述内壳体(6)之间，
一个流入区域，用于使蒸汽流入到所述流动通道(19)中，
一个流出区域(15)，用于使蒸汽从所述流动通道(19)中流出，
一个排气腔(22)，形成在所述内壳体(6)与所述外壳体(9)之间，
一个排气口(21)，在所述流动通道(19)与所述排气腔(22)之间建立流体连接，
其中所述外壳体(9)具有第一密封环突出部(23)和第二密封环突出部(28)，所述第一密封环突出部(23)和所述第二密封环突出部(28)围绕所述内壳体(6)而密封地布置，并且所述排气腔(22)形成在所述第一密封环突出部(23)与所述第二密封环突出部(28)之间，
其特征在于，
所述内壳体(6)在由一个壳体突出部(12)与所述第二密封环突出部(28)形成的周向环形室(30)中具有一个环形突出部(11)，并且通过被拧入的一个螺纹环(16)在轴向方向上被固定。
2.根据权利要求1所述的流体机械，
其中所述内壳体具有沿旋转轴线(2)划分的一个内壳体上部(6a)和一个内壳体下部(6b)，其中所述内壳体上部(6a)和所述内壳体下部(6b)具有一个接合部。
3.根据权利要求2所述的流体机械，
其中所述内壳体(6)的所述接合部在组装状态下水平地或竖直地布置，或被布置在围绕所述旋转轴线(2)旋转的任何其他位置中。
4.根据权利要求1、2或3所述的流体机械，
其中所述外壳体(9)被设计为罐形壳体。
5.根据前述权利要求中任一项所述的流体机械，
其中所述第一密封环突出部(23)和所述第二密封环突出部(28)密封地紧贴围绕所述内壳体(6)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的流体机械，
其中所述外壳体(9)具有由一个壳体突出部(12)和所述第二密封环突出部(28)形成的一个周向环形室(30)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的流体机械，
其中形成在所述第二密封环突出部(28)和所述壳体突出部(12)之间的所述环形室(30)通过第一补偿通道(31)与所述流出区域(15)流体连接。
8.根据前述权利要求中任一项所述的流体机械，
具有第二补偿通道(32)，所述第二补偿通道(32)在所述环形室(30)与所述排气腔(22)之间建立流体连接。
9.根据前述权利要求中任一项所述的流体机械，
其中所述转子(3)由X13CrMoCoVBNb9-2-1或X14CrMoVNbN10-1制成。
10.根据前述权利要求中任一项所述的流体机械，
其中所述外壳体(9)由一个外壳体前部(9a)与一个外壳体后部(9b)形成，并且所述内壳体(6)和所述外壳体前部(9a)由GX13CrMoCoVBnb9-2-1制成。
11.根据前述权利要求中任一项所述的流体机械，
其中所述外壳体(9)由重量份额9％至12％的Cr钢制成。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60169607A (ja) * 1984-02-13 1985-09-03 Hitachi Ltd 蒸気タ−ビンの蒸気室仕切り部の漏洩防止構造
JPH055403A (ja) * 1991-06-28 1993-01-14 Fuji Electric Co Ltd 蒸気タービン
EP2101044A1 (de) * 2008-03-13 2009-09-16 Siemens Aktiengesellschaft Dampfturbine mit geteiltem Innengehäuse
EP2101042A1 (de) * 2008-03-10 2009-09-16 Siemens Aktiengesellschaft Dampfturbine mit Schrumpfringen
CN102317581A (zh) * 2009-02-10 2012-01-11 西门子公司 在三壳式涡轮机上的阀连接
CN102317580A (zh) * 2009-02-10 2012-01-11 西门子公司 三壳式蒸汽轮机
CN105745398A (zh) * 2014-01-27 2016-07-06 三菱日立电力系统株式会社 包含蒸气涡轮的热机的流体密封构造
EP3128134A1 (de) * 2015-08-06 2017-02-08 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung für eine dampfturbine und zugehöriges fixierungsverfahren
EP3155226A1 (de) * 2014-08-20 2017-04-19 Siemens Aktiengesellschaft Dampfturbine und verfahren zum betrieb einer dampfturbine

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60169607A (ja) * 1984-02-13 1985-09-03 Hitachi Ltd 蒸気タ−ビンの蒸気室仕切り部の漏洩防止構造
JPH055403A (ja) * 1991-06-28 1993-01-14 Fuji Electric Co Ltd 蒸気タービン
EP2101042A1 (de) * 2008-03-10 2009-09-16 Siemens Aktiengesellschaft Dampfturbine mit Schrumpfringen
EP2101044A1 (de) * 2008-03-13 2009-09-16 Siemens Aktiengesellschaft Dampfturbine mit geteiltem Innengehäuse
WO2009112299A1 (de) * 2008-03-13 2009-09-17 Siemens Aktiengesellschaft Dampfturbine mit geteiltem innengehäuse
CN102317581A (zh) * 2009-02-10 2012-01-11 西门子公司 在三壳式涡轮机上的阀连接
CN102317580A (zh) * 2009-02-10 2012-01-11 西门子公司 三壳式蒸汽轮机
CN105745398A (zh) * 2014-01-27 2016-07-06 三菱日立电力系统株式会社 包含蒸气涡轮的热机的流体密封构造
US20160312636A1 (en) * 2014-01-27 2016-10-27 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Fluid seal structure of heat engine including steam turbine
EP3155226A1 (de) * 2014-08-20 2017-04-19 Siemens Aktiengesellschaft Dampfturbine und verfahren zum betrieb einer dampfturbine
EP3128134A1 (de) * 2015-08-06 2017-02-08 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung für eine dampfturbine und zugehöriges fixierungsverfahren

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张德泽等: "法国330MW汽轮机胀差异常的原因分析及应对措施", 《四川电力技术》 *
栾俊: "火电厂大型汽轮机结合面变形漏气的理论与实践", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 *

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Publication number Publication date
WO2019048184A1 (de) 2019-03-14
EP3453848A1 (de) 2019-03-13

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