CN114483223B - 一种汽轮机筒形缸的温度平衡结构 - Google Patents

一种汽轮机筒形缸的温度平衡结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽轮机筒形缸的温度平衡结构，包括外缸、内缸、进汽管和排汽管；所述外缸包括上半外缸和下半外缸，内缸包括上半内缸和下半内缸；所述内缸设置于外缸内，内缸与外缸之间具有夹层，内缸设置进汽腔室；所述进汽管穿过下半外缸与进汽腔室连通，所述排汽管与下半外缸连通；所述外缸内设置位于夹层的环形进汽隔板，所述进汽隔板与内缸间隙配合汽封，所述进汽隔板位于进汽管与排汽管之间的进汽管一侧，所述进汽隔板与内缸之间的间隙在周向不均匀分布。采用本发明的一种汽轮机筒形缸的温度平衡结构，能够减小蒸汽泄漏量，减小汽缸上下半泄漏蒸汽的流量差异，减缓外缸上下半变形差异。

Description

一种汽轮机筒形缸的温度平衡结构
技术领域
本发明涉及一种汽轮机筒形缸的温度平衡结构，属于汽轮机技术领域。
背景技术
传统高压进汽室汽流由汽轮机下半外缸的两个进汽内管道进入通流叶片排，进汽内管道通过密封结构与筒型内缸进汽腔室入口相接。由于进汽蒸汽的高温，进汽内管道、汽封及内缸将在反复启停过程中发生不同程度的变形，原本良好的密封结构可能部分失效，使得高温的初蒸汽通过进汽内管道与高压内缸的拼接位置进入内缸与外缸的夹层之间，减少了做功蒸汽，提高了夹层温度，增大了外缸的热变形。
采用下进汽方式的高压进汽室的主蒸汽从下半拼接位置泄漏进夹层后，依照流动阻力最小的流动规则，大部分直接从下半泄漏处流动到压力较低的排汽室，仅很少部分泄漏蒸汽会进入上半缸夹层。泄漏蒸汽在上下半夹层中不同的流量分配，使得下半夹层温度高于上半，导致外缸上下半的热变形的程度不同，造成外缸上下半中分面处出现蒸汽泄漏的现象。这不仅减少了做功的有用蒸汽量，降低了机组经济性，同时对机组的安全运行也带来了巨大的风险。
蒸汽通过末级动叶后，经内缸导流环进入外缸排汽腔室，大部分汽流通过外缸排汽管道流出，但少部分蒸汽向进口方向回流。由于机组运行中排汽参数因运行工况、汽流激荡存在一定脉动，回流蒸汽温度的波动引起外缸温度场的振荡，使得外缸热应力发生波动，造成外缸疲劳，不利于机组的长期稳定性运行。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种汽轮机筒形缸的温度平衡结构，本发明能够减小蒸汽泄漏量，减小汽缸上下半泄漏蒸汽的流量差异，减缓外缸上下半变形差异。
本发明采用的技术方案如下：
一种汽轮机筒形缸的温度平衡结构，包括外缸、内缸、进汽管和排汽管；
所述外缸包括上半外缸和下半外缸，内缸包括上半内缸和下半内缸；
所述内缸设置于外缸内，内缸与外缸之间具有夹层，内缸设置进汽腔室；
所述进汽管穿过下半外缸与进汽腔室连通，所述排汽管与下半外缸连通；
所述外缸内设置位于夹层的环形进汽隔板，所述进汽隔板与内缸间隙配合汽封，所述进汽隔板位于进汽管与排汽管之间的进汽管一侧，所述进汽隔板与内缸之间的间隙在周向不均匀分布。
在本发明中，通过在进汽管一侧设置进汽隔板，能够增加进汽管与内缸间泄漏的蒸汽在夹层的流动阻力，增大了进汽管与内缸拼接泄漏处的夹层压力，从而能够减小蒸汽泄漏量，提高机组经济性；同时由于进汽隔板与内缸之间的间隙在周向不均匀分布，能够减少汽缸上下半泄漏蒸汽的流量差异，减缓外缸上下半变形差异，从而减少汽缸中分面蒸汽泄漏风险，提高机组运行的安全性。
作为优选，所述进汽隔板与上半内缸的间隙，大于进汽隔板与下半内缸的间隙。
作为优选，所述进汽隔板的中心高于汽缸的中心。
由于采用下进汽的方式，在上述方案中，增加了进汽隔板与下半内缸间隙处蒸汽的流动阻力，使得更多的蒸汽从进汽隔板与下半内缸间隙处流过，从而能够减小夹层上下半蒸汽流量差异，减小夹层上下半的温差，缩小上半外缸和下半外缸的形变差异，进而减少上半外缸和下半外缸中分面处蒸汽泄漏风险。
作为优选，所述外缸内设置位于夹层的环形排汽隔板，所述排汽隔板位于排汽管与进汽隔板之间的排汽管一侧，排汽隔板与内缸之间的间隙在周向不均匀分布。
作为优选，所述排汽隔板与上半内缸的间隙，小于排汽隔板与下半内缸的间隙。
作为优选，所述排汽隔板的中心低于汽缸的中心。
在上述方案中，由于进汽管泄漏的蒸汽，在上半汽缸的流量小于下半汽缸，上半汽缸蒸汽压力小，排汽侧汽流更容易流向上半汽缸；通过设置排汽隔板与上半内缸的间隙小，排汽隔板与下半内缸的间隙大，能够增加上半汽缸的流动阻力，整体减小排汽侧蒸汽在上下半夹层的回流量，从而降低排汽参数变化对外缸温度场的影响，维持外缸温度场的稳定，减小热应力波动，从而提高机组使用寿命。
作为优选，所述进汽隔板、排汽隔板的横截面为迷宫汽封的汽封齿形。
作为优选，所述内缸外设置隔热罩，进汽隔板、排汽隔板与隔热罩形成汽封。
在上述方案中，内缸外设置隔热罩进行隔热，前面记载的进汽隔板、排汽隔板与内缸的间隙，在本方案中即进汽隔板、排汽隔板与隔热罩的间隙。
作为优选，所述内缸呈筒型。
作为优选，所述筒型缸为高压缸。
在上述方案中，本发明的温度平衡结构特别适用于高压缸。
本发明的一种汽轮机筒形缸的温度平衡结构的工作原理是：在汽轮机筒型缸进汽插管结构形式中，通过进汽隔板与隔热罩间隙的周向非均布，一方面增大了蒸汽泄漏阻力，减小泄漏量，提高机组经济性，另一方面调节泄漏蒸汽在夹层上下半中的流动阻力，平衡上下半蒸汽流量，从而减小温差，缩小热变形差异，提高汽缸密封性能，保证机组运行的安全性；排汽隔板与隔热罩间隙的周向非均布，减小排汽回流，降低排汽参数波动对外缸温度的影响，维持外缸温度场的稳定，减小热应力波动，从而提高机组使用寿命。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、减小蒸汽泄露量，提高机组经济性；
2、缩小上半外缸和下半外缸的热变形差异，减少外缸中分面蒸汽泄漏风险，提高机组运行的安全性；
3、降低排汽参数波动对内外缸夹层的温度场的影响，保证外缸温度场、热应力的稳定，提高机组的使用寿命。
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是温度平衡结构的示意图；
图2是温度平衡结构的另一种示意图；
图3是进汽隔板的偏心示意图；
图4是排汽隔板的偏心示意图；
图5是进汽隔板的结构示意图。
图中标记：1-外缸，2-内缸，3-进汽管，4-排气管，5-进汽隔板，6-排汽隔板，7-隔热罩，11-上半外缸，12-下半外缸，21-上半内缸，22-下半内缸。
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。
实施例1
如图1所示，本实施例的一种汽轮机筒形缸的温度平衡结构，用于高压缸，包括外缸1、内缸2、进汽管3和排汽管；
外缸1包括上半外缸11和下半外缸12，内缸2包括上半内缸21和下半内缸22；
内缸2呈筒型设置于外缸1内，内缸2与外缸1之间具有夹层，内缸2设置进汽腔室，内缸2外设置隔热罩7；
进汽管3穿过下半外缸12与进汽腔室连通，排汽管与下半外缸12连通；
外缸1内设置位于夹层的环形进汽隔板5，进汽隔板5与隔热罩7间隙配合汽封，进汽隔板5位于进汽管3与排汽管之间的进汽管3一侧；进汽隔板5与上半内缸21的隔热罩7间隙，大于进汽隔板5与下半内缸22的隔热罩7间隙。
在本实施例中，设置进汽隔板5能够增加进汽管3与内缸2间泄漏的蒸汽在夹层的流动阻力，增大了进汽管3与内缸2拼接泄漏处的夹层压力，从而能够减小蒸汽泄漏量；而进汽隔板5在周向的不均匀分布，能够减小夹层上下半蒸汽流量差异，减小夹层上下半的温差，缩小上半外缸11和下半外缸12的形变差异，进而减少上半外缸11和下半外缸12中分面处蒸汽泄漏风险。
实施例2
如图2所示，本实施例的一种汽轮机筒形缸的温度平衡结构，用于高压缸，包括外缸1、内缸2、进汽管3和排汽管；
外缸1包括上半外缸11和下半外缸12，内缸2包括上半内缸21和下半内缸22；
内缸2呈筒型设置于外缸1内，内缸2与外缸1之间具有夹层，内缸2设置进汽腔室，内缸2外设置隔热罩7；
进汽管3穿过下半外缸12与进汽腔室连通，排汽管与下半外缸12连通；
外缸1内设置位于夹层的环形进汽隔板5，进汽隔板5与隔热罩7间隙配合汽封，进汽隔板5位于进汽管3与排汽管之间的进汽管3一侧；进汽隔板5与上半内缸21的隔热罩7间隙，大于进汽隔板5与下半内缸22的隔热罩7间隙；
外缸1内设置位于夹层的环形排汽隔板6，排汽隔板6位于排汽管与进汽隔板5之间的排汽管一侧；排汽隔板6与上半内缸21的隔热罩7间隙，大于排汽隔板6与下半内缸22的隔热罩7间隙。
在本实施例中，设置进汽隔板5能够增加进汽管3与内缸2间泄漏的蒸汽在夹层的流动阻力，增大了进汽管3与内缸2拼接泄漏处的夹层压力，从而能够减小蒸汽泄漏量；而进汽隔板5在周向的不均匀分布，能够减小夹层上下半蒸汽流量差异，减小夹层上下半的温差，缩小上半外缸11和下半外缸12的形变差异，进而减少上半外缸11和下半外缸12中分面处蒸汽泄漏风险；排汽隔板6在周向的不均匀分布能够减小排汽侧蒸汽在上下半夹层的回流量，从而降低排汽参数变化对外缸1温度场的影响，维持外缸1温度场的稳定，减小热应力波动，从而提高机组使用寿命。
作为上述实施例的可选方式，如图3所示，在其他实施例中，进汽隔板5的中心为A，汽缸的中心为O，进汽隔板5的中心高于汽缸的中心ΔA。
作为上述实施例的可选方式，如图4所示，在其他实施例中，排汽隔板6的中心为B，汽缸的中心为O，排汽隔板6的中心低于汽缸的中心ΔB。
作为上述实施例的可选方式，如图5所示，在其他实施例中，进汽隔板5、排汽隔板6的横截面为迷宫汽封的汽封齿形。
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 (9)

1.一种汽轮机筒形缸的温度平衡结构，其特征在于：包括外缸(1)、内缸(2)、进汽管(3)和排汽管；
所述外缸(1)包括上半外缸(11)和下半外缸(12)，内缸(2)包括上半内缸(21)和下半内缸(22)；
所述内缸(2)设置于外缸(1)内，内缸(2)与外缸(1)之间具有夹层，内缸(2)设置进汽腔室；
所述进汽管(3)穿过下半外缸(12)与进汽腔室连通，所述排汽管与下半外缸(12)连通；
所述外缸(1)内设置位于夹层的环形进汽隔板(5)，所述进汽隔板(5)与内缸(2)间隙配合汽封，所述进汽隔板(5)位于进汽管(3)与排汽管之间的进汽管(3)一侧，所述进汽隔板(5)与内缸(2)之间的间隙在周向不均匀分布；
所述进汽隔板(5)与上半内缸(21)的间隙，大于进汽隔板(5)与下半内缸(22)的间隙。
2. 如权利要求 1 所述的汽轮机筒形缸的温度平衡结构，其特征在于：所述进汽隔板（5）的中心高于汽缸的中心。
3. 如权利要求 1 所述的汽轮机筒形缸的温度平衡结构，其特征在于：所述外缸(1)内设置位于夹层的环形排汽隔板(6)，所述排汽隔板(6)位于排汽管与进汽隔板(5)之间的排汽管一侧，排汽隔板(6)与内缸(2)之间的间隙在周向不均匀分布。
4. 如权利要求 3 所述的汽轮机筒形缸的温度平衡结构，其特征在于：所述排汽隔板(6)与上半内缸(21)的间隙，小于排汽隔板(6)与下半内缸(22)的间隙。
5. 如权利要求 3 所述的汽轮机筒形缸的温度平衡结构，其特征在于：所述排汽隔板（6）的中心低于汽缸的中心。
6. 如权利要求 3 所述的汽轮机筒形缸的温度平衡结构，其特征在于：所述进汽隔板(5)、排汽隔板(6)的横截面为迷宫汽封的汽封齿形。
7. 如权利要求 3 所述的汽轮机筒形缸的温度平衡结构，其特征在于：所述内缸(2)外设置隔热罩(7)，进汽隔板(5)、排汽隔板(6)与隔热罩(7)形成汽封。
8. 如权利要求 1 所述的汽轮机筒形缸的温度平衡结构，其特征在于：所述内缸(2)呈筒型。
9.如权利要求 1 所述的汽轮机筒形缸的温度平衡结构，其特征在于：所述筒型缸为高压缸。
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