CN112832875A - 一种汽轮机汽缸的补汽腔室结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽轮机汽缸的补汽腔室结构,属于汽轮机技术领域。本发明的一种汽轮机汽缸的补汽腔室结构,包括在汽缸与转子之间形成的呈环形的主汽流通道,在所述汽缸的圆周方向上,所述汽缸内设置有掺混环腔,所述掺混环腔的外侧连通有补汽通道,所述掺混环腔的内侧通过导流环腔与所述主汽流通道相连通,且所述导流环腔朝向所述主汽流通道的主汽流流动方向倾斜,在所述导流环腔的环周方向上,所述导流环腔内设置有多个导流隔板,多个所述导流隔板将所述导流环腔分割为多个分腔。本发明能够降低补汽与主汽流的掺混程度、掺混损失,并能够降低补汽对转子稳定性的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽轮机汽缸的补汽腔室结构,属于汽轮机技术领域。
背景技术
汽轮机作为主要的动力装置,广泛运用于各个领域,因此高效、清洁成为汽轮机运行的关键性指标,全周进汽+补汽阀配汽方式因其可靠性、经济性和运行的灵活性,使得其在大功率机组中得到广泛运用。
大功率汽轮机常从其汽缸的补汽腔室引入补汽流量来提高输出功率,但通过补汽腔室进入汽轮机的蒸汽(称为补汽)会对汽轮机内原有主蒸汽(主汽流)造成扰动,一方面会存在与原有主蒸汽的掺混损失,改变下游静叶栅进汽参数沿周向的分布,出现不均匀性,增加下游静叶栅损失,影响机组效率,另一方面还会增加转子的振动。
而如何降低补汽与主汽流的掺混程度、掺混损失,一直以来都是汽轮机技术领域的技术人员的需要攻克难题。
发明内容
本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题,提供一种可补汽腔室结构,能够提高全周进汽/补汽阀配汽方式的稳定性,能够降低补汽与主汽流的掺混程度、掺混损失,并能够降低补汽对转子稳定性的影响。
本发明采用的技术方案如下:
一种汽轮机汽缸的补汽腔室结构,包括在汽缸与转子之间形成的呈环形的主汽流通道,在所述汽缸的圆周方向上,所述汽缸内设置有掺混环腔,所述掺混环腔的外侧连通有补汽通道,所述掺混环腔的内侧通过导流环腔与所述主汽流通道相连通,且所述导流环腔朝向所述主汽流通道的主汽流流动方向倾斜,在所述导流环腔的环周方向上,所述导流环腔内设置有多个导流隔板,多个所述导流隔板将所述导流环腔分割为多个分腔。
由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
采用本发明时,补汽通道、掺混环腔、导流环腔内流动的蒸汽为补汽;而主汽流通道流动的蒸汽为主汽流,本发明结构简单,容易实现,有利于推广应用;采用本发明可将补汽补充到主汽流中,并能够降低补汽与主汽流的掺混程度、掺混损失,降低补汽对转子稳定性的影响,提高机组效率。当补汽从补汽通道进入掺混环腔后,补汽将沿掺混环腔扩散开至整个掺混环腔内,再经导流环腔的导流作用下,补汽将与主汽流通道内流动的主汽流混合,完成补汽动作。得益于导流环腔朝向主汽流通道的主汽流流动方向倾斜的设计,能够降低补汽对主汽流的扰动,降低补汽对主汽流的掺混程度、掺混损失,并能够降低补汽对转子稳定性的影响。而得益于多个导流隔板将导流环腔分割为多个分腔的设计,补汽在导流环腔流动过程中,补汽将被分成多条汽流,从而降低了补汽在导流环腔内的相互掺混程度、掺混损失。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明,其中:
图1是本发明的补汽腔室结构的截面示意图;
图2是本发明的补汽腔室结构的壁面截面示意图,其中,该截面示意图中的导流环腔内无导流隔板;
图3是本发明的补汽腔室结构的壁面截面示意图,其中,该截面示意图中的导流环腔内有导流隔板;
图4是本发明的补汽腔室结构的补汽通道、掺混环腔、导流环腔、主汽流通道立体模型图。
图中标记:1-补汽通道,2-掺混环腔,3-导流环腔,3a-导流环腔的前壁面,3b-导流环腔的后壁面,4-导流隔板,41-导流隔板的前缘,42-导流隔板的后缘,5-主汽流通道,51-主汽流流动方向,6-上游叶栅,7-下游叶栅,8-汽缸。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1至图4所示,本实施例的一种汽轮机汽缸的补汽腔室结构,包括在汽缸8与转子之间形成的呈环形的主汽流通道5,在所述汽缸8的圆周方向上,所述汽缸内设置有掺混环腔2,所述掺混环腔2的外侧连通有补汽通道1,所述掺混环腔2的内侧通过导流环腔3与所述主汽流通道5相连通,且所述导流环腔3朝向所述主汽流通道5的主汽流流动方向51倾斜,在所述导流环腔3的环周方向上,所述导流环腔3内设置有多个导流隔板4,多个所述导流隔板4将所述导流环腔3分割为多个分腔。
采用本发明时,补汽通道1、掺混环腔2、导流环腔3内流动的蒸汽为补汽;而主汽流通道5流动的蒸汽为主汽流,采用本发明可将补汽补充到主汽流中,并能够降低补汽与主汽流的掺混程度、掺混损失,降低补汽对转子稳定性的影响,提高机组效率。明显的,掺混环腔2呈圆环状,导流环腔3呈具有锥度的圆环状。具体的,当补汽从补汽通道1进入掺混环腔2后,补汽将沿掺混环腔2扩散开至整个掺混环腔2内,再经导流环腔3的导流作用下,补汽将与主汽流通道5内流动的主汽流混合,完成补汽动作。得益于导流环腔3朝向主汽流通道5的主汽流流动方向51倾斜的设计,能够降低补汽对主汽流的扰动,降低补汽对主汽流的掺混程度、掺混损失,并能够降低补汽对转子稳定性的影响。而得益于多个导流隔板4将导流环腔3分割为多个分腔的设计,补汽在导流环腔3流动过程中,补汽将被分成多条汽流,从而降低了补汽在导流环腔3内的相互掺混程度、掺混损失。
可供选择的,如图3所示,所述掺混环腔2的截面大致呈矩形状,其边长分别为A、B。具体的,所述掺混环腔2平行于主汽流流动方向51的边长为A,所述掺混环腔2垂直于主汽流流动方向51的边长为B。在实际应用中,可通过控制边长A与边长B的比值A/B在控制降低补汽在掺混环腔2内的掺混程度、掺混损失;具体选择的比值可依据补汽量再通过三维分析来获取最佳的比值A/B,从而来实现控制降低补汽在掺混环腔2内的掺混程度、降低掺混损失。如图3所示,补汽通道1的截面呈圆形状,其的直径为D。优选的,D≤A。
优选的,0.3≤A/B≤3。
可供选择的,如图2所示,所述导流环腔的前壁面3a与主汽流流动方向51的夹角为α,所述导流环腔的后壁面3b与主汽流流动方向51的夹角为β,且α不大于60°,β不大于60°。在实际应用中,可通过控制夹角α、夹角β的角度来对导流环腔3的倾斜程度进行调整,进而控制降低补汽与主汽流的掺混程度、掺混损失。理论上,夹角α、夹角β的角度越小越好,但是考虑到汽轮机结构的复杂性、空间的紧密型、各个部件之间的适配性等因素,夹角α、夹角β的具体数值往往依据实际情况来作具体的选择。
优选的,α≤β。更优选的,α=β。
进一步的,如图1所示,所述导流隔板的前缘41、后缘42呈圆弧状。补汽在导流环腔3流动过程中,采用本设计时,能够降低补汽的掺混损失。
优选的,如图1所示,所述导流隔板的前缘41、后缘42都不超出所述导流环腔3。采用本设计时,能够避免导流隔板的前缘41影响掺混环腔2的补汽的正常扩散;能够避免导流隔板的后缘42影响主汽流通道5内的主汽流的正常流动。
进一步的,所述导流隔板的41与所述导流环腔3的导流方向平行。能够确保补汽过程中的补汽腔室结构的结构稳定性。
优选的,多个所述导流隔板4呈圆周阵列的分布于所述导流环腔3内。多个导流隔板4将导流环腔3均匀的分割为多个分腔。能够确保补汽过程中的补汽腔室结构的结构稳定性。
进一步的,所述掺混环腔2与所述导流环腔3的连通处靠近主汽流流动方向51的上游。能够降低补汽对主汽流通道5下游结构部件的影响程度。
进一步的,如图1、图4所示,所述主汽流通道5内具有呈上下游关系的上游叶栅6、下游叶栅7,所述导流环腔3与所述主汽流通道5的连通处位于所述下游叶栅7的上游侧。上游叶栅6、下游叶栅7乃汽轮机技术领域中的常规设计,并非本发明的创新设计,因此,此处不再赘述。具体的,上游叶栅6为上游动叶栅,下游叶栅7为下游静叶栅。采用导流环腔3与所述主汽流通道5的连通处位于所述下游叶栅7的上游侧的设计时,能够降低补汽对主汽流通道5下游结构部件的影响程度。
优选的,如图1、图4所示,所述导流环腔3与所述主汽流通道5的连通处位于所述下游叶栅7与上游叶栅6之间。更优选的,所述导流环腔3与所述主汽流通道5的连通处更靠近上游叶栅6。
综上所述,采用本发明的一种汽轮机汽缸的补汽腔室结构,结构简单,容易实现,有利于推广应用;采用本发明可将补汽补充到主汽流中,并能够降低补汽与主汽流的掺混程度、掺混损失,降低补汽对转子稳定性的影响,提高机组效率。当补汽从补汽通道进入掺混环腔后,补汽将沿掺混环腔扩散开至整个掺混环腔内,再经导流环腔的导流作用下,补汽将与主汽流通道内流动的主汽流混合,完成补汽动作。得益于导流环腔朝向主汽流通道的主汽流流动方向倾斜的设计,能够降低补汽对主汽流的扰动,降低补汽对主汽流的掺混程度、掺混损失,并能够降低补汽对转子稳定性的影响。而得益于多个导流隔板将导流环腔分割为多个分腔的设计,补汽在导流环腔流动过程中,补汽将被分成多条汽流,从而降低了补汽在导流环腔内的相互掺混程度、掺混损失。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (10)
1.一种汽轮机汽缸的补汽腔室结构,包括在汽缸(8)与转子之间形成的呈环形的主汽流通道(5),其特征在于:在所述汽缸(8)的圆周方向上,所述汽缸内设置有掺混环腔(2),所述掺混环腔(2)的外侧连通有补汽通道(1),所述掺混环腔(2)的内侧通过导流环腔(3)与所述主汽流通道(5)相连通,且所述导流环腔(3)朝向所述主汽流通道(5)的主汽流流动方向(51)倾斜,在所述导流环腔(3)的环周方向上,所述导流环腔(3)内设置有多个导流隔板(4),多个所述导流隔板(4)将所述导流环腔(3)分割为多个分腔。
2.如权利要求1所述的一种汽轮机汽缸的补汽腔室结构,其特征在于:所述掺混环腔(2)的截面大致呈矩形状,其边长分别为A、B。优选的,0.3≤A/B≤3。
3.如权利要求1所述的一种汽轮机汽缸的补汽腔室结构,其特征在于:所述导流环腔的前壁面(3a)与主汽流流动方向(51)的夹角为α,所述导流环腔的后壁面(3b)与主汽流流动方向(51)的夹角为β,且α不大于60°,β不大于60°。优选的,α≤β。
4.如权利要求1所述的一种汽轮机汽缸的补汽腔室结构,其特征在于:所述导流隔板的前缘(41)、后缘(42)呈圆弧状。
5.如权利要求1所述的一种汽轮机汽缸的补汽腔室结构,其特征在于:所述导流隔板的前缘(41)、后缘(42)都不超出所述导流环腔(3)。
6.如权利要求1所述的一种汽轮机汽缸的补汽腔室结构,其特征在于:所述导流隔板的(41)与所述导流环腔(3)的导流方向平行。
7.如权利要求1所述的一种汽轮机汽缸的补汽腔室结构,其特征在于:多个所述导流隔板(4)呈圆周阵列的分布于所述导流环腔(3)内。
8.如权利要求1所述的一种汽轮机汽缸的补汽腔室结构,其特征在于:所述掺混环腔(2)与所述导流环腔(3)的连通处靠近主汽流流动方向(51)的上游。
9.如权利要求1所述的一种汽轮机汽缸的补汽腔室结构,其特征在于:所述主汽流通道(5)内具有呈上下游关系的上游叶栅(6)、下游叶栅(7),所述导流环腔(3)与所述主汽流通道(5)的连通处位于所述下游叶栅(7)的上游侧。
10.如权利要求9所述的一种汽轮机汽缸的补汽腔室结构,其特征在于:所述导流环腔(3)与所述主汽流通道(5)的连通处位于所述下游叶栅(7)与上游叶栅(6)之间。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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