CN114508393B - 甩负荷时轴向推力为零的汽缸、一次及二次再热汽轮机 - Google Patents

甩负荷时轴向推力为零的汽缸、一次及二次再热汽轮机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种甩负荷时轴向推力为零的汽缸,包括转子、内缸和外缸,内缸设置于外缸内;所述外缸的两内端分别设置漏汽腔室和排汽腔室,漏汽腔室和排汽腔室处的转子直径相同;所述内缸与外缸之间设置夹层,通过夹层连通漏汽腔室和排汽腔室;所述转子上设置位于转子和内缸之间的动叶,内缸设置与动叶配合的静叶;所述内缸设有进汽腔室,进汽腔室通过动叶、静叶连通排汽腔室,进汽腔室通过内缸和转子之间的漏汽通道连通漏汽腔室。采用本发明的甩负荷时轴向推力为零的汽缸、一次及二次再热汽轮机,在甩负荷时轴向推力为零,对应的甩负荷时推力轴承的受力大幅减轻,可提高汽轮机在频繁停机过程中的运行安全性。

Description

甩负荷时轴向推力为零的汽缸、一次及二次再热汽轮机
技术领域
本发明涉及一种甩负荷时轴向推力为零的汽缸、一次及二次再热汽轮机,属于汽轮机技术领域。
背景技术
随着现代电网大型化及环境保护要求的日益严格,以及电力市场的开发与竞争激烈,对发电厂的运行灵活性提出了更高的期望,目前已有更多的燃煤蒸汽轮机以及燃汽-蒸汽轮机联合循环电厂被要求频繁启停参与调峰,光热汽轮机更是需要频繁启停。
但是传统的汽轮机停机时,甩负荷时轴向推力不为零,对应的甩负荷时推力轴承的受力较大,频繁启停汽轮机会对汽轮机的运行安全造成隐患。
发明内容
本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题,提供甩负荷时轴向推力为零的汽缸、一次及二次再热汽轮机,本发明在甩负荷时轴向推力为零,对应的甩负荷时推力轴承的受力大幅减轻,提高汽轮机在频繁停机过程中的运行安全性。
本发明采用的技术方案如下:
一种甩负荷时轴向推力为零的汽缸,包括转子、内缸和外缸,内缸设置于外缸内;
所述外缸的两内端分别设置漏汽腔室和排汽腔室,漏汽腔室和排汽腔室处的转子直径相同;
所述内缸与外缸之间设置夹层,通过夹层连通漏汽腔室和排汽腔室;
所述转子上设置位于转子和内缸之间的动叶,内缸设置与动叶配合的静叶;
所述内缸设有进汽腔室,进汽腔室通过动叶、静叶连通排汽腔室,进汽腔室通过内缸和转子之间的漏汽通道连通漏汽腔室。
本发明的汽缸通过夹层连通漏汽腔室和排汽腔室,在甩负荷后的瞬间,外缸以内的蒸汽处于闷缸状态,即外缸以内的蒸汽压力可近似认为是相同的。而轴向推力=蒸汽压力×受力面积,而在本发明中通过设置漏汽腔室和排汽腔室处的转子直径相同,就能够使轴向向左和轴向向右的受力面积相同,从而使转子受到向左和向右的轴向推力相同而抵消,从而达到在甩负荷时轴向推力为零,大幅减轻甩负荷时推力轴承的受力,提高汽轮机在频繁停机过程中的运行安全性。
作为优选,所述内缸为整体式结构。
作为优选,沿进汽腔室到排汽腔室方向,动叶和静叶的半径依次变大。
作为优选,沿进汽腔室到排汽腔室方向,内缸的内径依次变大。
在上述方案中,蒸汽从进汽腔室到排汽腔室过程中,蒸汽体积会不断膨胀,从而动叶和静叶的尺寸不断变大,以适应不断膨胀的蒸汽。
作为优选,所述进汽腔室的出口朝向动叶和静叶。
作为优选,动叶和漏汽通道处,转子的直径大于排汽腔室处的转子。
一种甩负荷时轴向推力为零的一次再热汽轮机,使用上述的汽缸作为高压缸,包括依次设置的高压缸、中压缸和低压缸;
锅炉通过高压进汽管连通高压缸;
高压缸通过高压排汽管连通锅炉再热器,锅炉再热器通过中压进汽管连通中压缸;
中压缸通过连通管连通低压缸。
在本发明中,锅炉出来的新蒸汽通过高压进汽管进入高压缸,高压缸的排汽通过高压排汽管进入锅炉再热器,经过锅炉再热器加热后,再热蒸汽通过中压进汽管进入中压缸,中压缸的排汽通过连通管进入低压缸,低压缸的排汽进入凝汽器或其他装置。由于使用上述汽缸作为高压缸,在甩负荷时轴向推力为零,大幅减轻甩负荷时推力轴承的受力,提高汽轮机在频繁停机过程中的运行安全性。
作为优选,所述高压缸和中压缸为单流程汽缸,低压缸为双流程汽缸;高压缸的蒸汽流动方向与中压缸的蒸汽流动方向相反。
在上述方案中,通过上述设置能够使汽轮机在运行过程中,高压缸和中压缸的轴向推力相互抵消,从而降低运行过程中推力轴承的受力。
作为优选,所述高压缸和中压缸采用分缸布置。
作为优选,所述高压进汽管和中压进汽管上均设置主汽阀和调节阀。
一种甩负荷时轴向推力为零的二次再热汽轮机,使用上述的汽缸作为超高压缸和高压缸,包括依次设置的超高压缸、高压缸、中压缸和低压缸;
锅炉通过超高压进汽管连通超高压缸;
超高压缸通过超高压排汽管连通锅炉一次再热器,锅炉一次再热器通过高压进汽管连通高压缸;
高压缸通过高压排汽管连通锅炉二次再热器,锅炉二次再热器通过中压进汽管连通中压缸;
中压缸通过连通管连通低压缸。
在本发明中,锅炉出来的新蒸汽通过超高压进汽管进入超高压缸,超高压缸的排汽通过超高压排汽管进入锅炉一次再热器,经过锅炉一次再热器加热后,再热蒸汽通过高压进汽管进入高压缸,高压缸的排汽通过高压排汽管进入锅炉二次再热器,经过锅炉二次再热器加热后,再热蒸汽通过中压进汽管进入中压缸,中压缸的排汽通过连通管进入低压缸,低压缸的排汽进入凝汽器或其他装置。由于使用上述汽缸作为高压缸,在甩负荷时轴向推力为零,大幅减轻甩负荷时推力轴承的受力,提高汽轮机在频繁停机过程中的运行安全性。
本领域技术人员应该知晓,本发明中所述的超高压缸、高压缸、中压缸和低压缸只是压力不同的区别,而不是指汽缸内压力为超高压或高压。
作为优选,所述超高压缸和高压缸为单流程汽缸,中压缸和低压缸为双流程汽缸;超高压缸的蒸汽流动方向与高压缸的蒸汽流动方向相反。
在上述方案中,通过上述设置能够使汽轮机在运行过程中,高压缸和中压缸的轴向推力相互抵消,从而降低运行过程中推力轴承的受力。
作为优选,所述超高压缸、高压缸和中压缸采用分缸布置。
作为优选,所述超高压进汽管、高压进汽管和中压进汽管上均设置主汽阀和调节阀。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:在甩负荷时轴向推力为零,对应的甩负荷时推力轴承的受力大幅减轻,提高汽轮机在频繁停机过程中的运行安全性。
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是汽缸的结构示意图;
图2是一次再热汽轮机的示意图;
图3是二次再热汽轮机的示意图;
图4-图5是推力为零的示意图。
图中标记:1-外缸,2-内缸,3-转子,4-排汽腔室,5-漏汽腔室,6-动叶,7-静叶,8-漏汽通道,9-夹层,10-进汽腔室,11-超高压缸,12-高压缸,13-中压缸,14-低压缸,15-锅炉,16-锅炉一次再热器,17-锅炉二次再热器,18-锅炉再热器,19-主汽阀,20-调节阀,11a-超高压进汽管,11b-超高压排汽管,12a-高压进汽管,12b-高压排汽管,13a-中压进汽管,14a-连通管。
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,本实施例的一种甩负荷时轴向推力为零的汽缸,包括转子3、内缸2和外缸1,内缸2设置于外缸1内,内缸2为整体式结构;
外缸1的两内端分别设置漏汽腔室5和排汽腔室4,漏汽腔室5和排汽腔室4处的转子3直径相同,即图1中DK1=DK2;
内缸2与外缸1之间设置夹层9,通过夹层9连通漏汽腔室5和排汽腔室4;
转子3上设置位于转子3和内缸2之间的动叶6,内缸2设置与动叶6配合的静叶7;沿进汽腔室10到排汽腔室4方向,动叶6和静叶7的半径依次变大,内缸2的内径依次变大;
内缸2设有进汽腔室10,进汽腔室10通过动叶6、静叶7连通排汽腔室4,进汽腔室10通过内缸2和转子3之间的漏汽通道8连通漏汽腔室5;进汽腔室10的出口朝向动叶6和静叶7;动叶6和漏汽通道8处,转子3的直径大于排汽腔室4处的转子3。
蒸汽通过进汽管道进入进汽腔室10,蒸汽通过动叶6做功带动转子3转动后来到排汽腔室4排出,部分蒸汽通过漏汽通道8来到漏汽腔室5,然后会有部分蒸汽通过连通的夹层9来到排汽腔室4,减少漏汽量。
本实施例的汽缸通过夹层9连通漏汽腔室5和排汽腔室4,在甩负荷后的瞬间,外缸1以内的蒸汽处于闷缸状态,即外缸1以内的蒸汽压力可近似认为是相同的;通过设置漏汽腔室5和排汽腔室4处的转子3直径相同,就能够使轴向向左和轴向向右的受力面积相同,蒸汽压力和受力面积都相同,从而转子3受到向左和向右的轴向推力相同而抵消,从而达到在甩负荷时轴向推力为零,大幅减轻甩负荷时推力轴承的受力,提高汽轮机在频繁停机过程中的运行安全性。
受力面积包括动叶和转子的轴向面积,其中动叶上轴向向左和轴向向右的受力面积相同互相抵消;对于转子上的受力面积,轴向向右的面积为a+c,轴向向左的面积为b+d;如图4所示,当排汽腔室和漏汽腔室旁转子台阶直径相同时,即DK1=DK2时,a=d,b=c,则轴向受力面积a+c=b+d;如图5所示,当排汽腔室和漏汽腔室旁转子台阶直径不同时,其中虚线为直径低处转子的等直径线,a被虚线分为a1和a2,b被虚线分为b1和b2,当排汽腔室和漏汽腔室旁转子台阶直径相同时,即DK1=DK2时,a1=d,b1=c,a2=b2,则轴向受力面积a1+a2+c=b1+b2+d,即a+c=b+d;即漏汽腔室和排汽腔室处转子直径DK1=DK2时,轴向向左和轴向向右的受力面积总相等。
轴向推力=蒸汽压力×受力面积,包括轴向向左和轴向向右的推力。对于本实施例来说,通过设置夹层连通漏汽腔室和排汽腔室,从而在甩负荷时外缸内的蒸汽压力是相同的;而漏汽腔室和排汽腔室处转子直径DK1=DK2时,轴向向左和轴向向右的受力面积总相等;在该设置下,轴向向左推力等于轴向向右推力,使甩负荷时轴向推力为零。
实施例2
如图2 所示,一种甩负荷时轴向推力为零的一次再热汽轮机,使用上述的汽缸作为高压缸12,包括依次设置的高压缸12、中压缸13和低压缸14,高压缸12和中压缸13采用分缸布置;
锅炉15通过高压进汽管12a连通高压缸12;
高压缸12通过高压排汽管12b连通锅炉再热器18,锅炉再热器18通过中压进汽管13a连通中压缸13;
中压缸13通过连通管14a连通低压缸14;
高压缸12和中压缸13为单流程汽缸,低压缸14为双流程汽缸;高压缸12的蒸汽流动方向与中压缸13的蒸汽流动方向相反;高压进汽管12a和中压进汽管13a上均设置主汽阀19和调节阀20。
在本实施例中,锅炉15出来的新蒸汽通过高压进汽管12a进入高压缸12,高压缸12的排汽通过高压排汽管12b进入锅炉再热器18,经过锅炉再热器18加热后,再热蒸汽通过中压进汽管13a进入中压缸13,中压缸13的排汽通过连通管14a进入低压缸14,低压缸14的排汽进入凝汽器或其他装置。由于使用上述汽缸作为高压缸12,在甩符合时轴向推力为零,大幅减轻甩负荷时推力轴承的受力,提高汽轮机在频繁停机过程中的运行安全性。
实施例3
如图3所示,一种甩负荷时轴向推力为零的二次再热汽轮机,使用上述的汽缸作为超高压缸11和高压缸12,包括依次设置的超高压缸11、高压缸12、中压缸13和低压缸14,超高压缸11、高压缸12和中压缸13采用分缸布置;
锅炉15通过超高压进汽管11a连通超高压缸11;
超高压缸11通过超高压排汽管11b连通锅炉一次再热器16,锅炉一次再热器16通过高压进汽管12a连通高压缸12;
高压缸12通过高压排汽管12b连通锅炉二次再热器17,锅炉二次再热器17通过中压进汽管13a连通中压缸13;
中压缸13通过连通管14a连通低压缸14;
超高压缸11和高压缸12为单流程汽缸,中压缸13和低压缸14为双流程汽缸;超高压缸11的蒸汽流动方向与高压缸12的蒸汽流动方向相反;超高压进汽管11a、高压进汽管12a和中压进汽管13a上均设置主汽阀19和调节阀20。
在本实施例中,锅炉15出来的新蒸汽通过超高压进汽管11a进入超高压缸11,超高压缸11的排汽通过超高压排汽管11b进入锅炉一次再热器16,经过锅炉一次再热器16加热后,再热蒸汽通过高压进汽管12a进入高压缸12,高压缸12的排汽通过高压排汽管12b进入锅炉二次再热器17,经过锅炉二次再热器17加热后,再热蒸汽通过中压进汽管13a进入中压缸13,中压缸13的排汽通过连通管14a进入低压缸14,低压缸14的排汽进入凝汽器或其他装置。由于使用上述汽缸作为高压缸12,在甩负荷时轴向推力为零,大幅减轻甩负荷时推力轴承的受力,提高汽轮机在频繁停机过程中的运行安全性。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)

1.一种甩负荷时轴向推力为零的汽缸,其特征在于:包括转子(3)、内缸(2)和外缸(1),内缸(2)设置于外缸(1)内;
所述外缸(1)的两内端分别设置漏汽腔室(5)和排汽腔室(4),漏汽腔室(5)和排汽腔室(4)处的转子(3)直径相同;
所述内缸(2)与外缸(1)之间设置夹层(9),通过夹层(9)连通漏汽腔室(5)和排汽腔室(4);
所述转子(3)上设置位于转子(3)和内缸(2)之间的动叶(6),内缸(2)设置与动叶(6)配合的静叶(7);
所述内缸(2)设有进汽腔室(10),进汽腔室(10)通过动叶(6)、静叶(7)连通排汽腔室(4),进汽腔室(10)通过内缸(2)和转子(3)之间的漏汽通道(8)连通漏汽腔室(5)。
2.如权利要求1所述的甩负荷时轴向推力为零的汽缸,其特征在于:所述内缸(2)为整体式结构。
3.如权利要求1所述的甩负荷时轴向推力为零的汽缸,其特征在于:沿进汽腔室(10)到排汽腔室(4)方向,动叶(6)和静叶(7)的半径依次变大。
4.如权利要求3所述的甩负荷时轴向推力为零的汽缸,其特征在于:沿进汽腔室(10)到排汽腔室(4)方向,内缸(2)的内径依次变大。
5.如权利要求1所述的甩负荷时轴向推力为零的汽缸,其特征在于:所述进汽腔室(10)的出口朝向动叶(6)和静叶(7)。
6.如权利要求1所述的甩负荷时轴向推力为零的汽缸,其特征在于:动叶(6)和漏汽通道(8)处,转子(3)的直径大于排汽腔室(4)处的转子(3)。
7.一种甩负荷时轴向推力为零的一次再热汽轮机,使用权利要求1-6任一项所述的汽缸作为高压缸(12),其特征在于:包括依次设置的高压缸(12)、中压缸(13)和低压缸(14);
锅炉(15)通过高压进汽管(12a)连通高压缸(12);
高压缸(12)通过高压排汽管(12b)连通锅炉再热器(18),锅炉再热器(18)通过中压进汽管(13a)连通中压缸(13);
中压缸(13)通过连通管(14a)连通低压缸(14)。
8.如权利要求7所述的甩负荷时轴向推力为零的一次再热汽轮机,其特征在于:所述高压缸(12)和中压缸(13)为单流程汽缸,低压缸(14)为双流程汽缸;高压缸(12)的蒸汽流动方向与中压缸(13)的蒸汽流动方向相反。
9.一种甩负荷时轴向推力为零的二次再热汽轮机,使用权利要求1-6任一项所述的汽缸作为超高压缸(11)和高压缸(12),其特征在于:包括依次设置的超高压缸(11)、高压缸(12)、中压缸(13)和低压缸(14);
锅炉(15)通过超高压进汽管(11a)连通超高压缸(11);
超高压缸(11)通过超高压排汽管(11b)连通锅炉一次再热器(16),锅炉一次再热器(16)通过高压进汽管(12a)连通高压缸(12);
高压缸(12)通过高压排汽管(12b)连通锅炉二次再热器(17),锅炉二次再热器(17)通过中压进汽管(13a)连通中压缸(13);
中压缸(13)通过连通管(14a)连通低压缸(14)。
10.如权利要求9所述的甩负荷时轴向推力为零的二次再热汽轮机,其特征在于:所述超高压缸(11)和高压缸(12)为单流程汽缸,中压缸(13)和低压缸(14)为双流程汽缸;超高压缸(11)的蒸汽流动方向与高压缸(12)的蒸汽流动方向相反。
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