CN1497134A - 用于改进汽轮机的方法和装置及改进的汽轮机 - Google Patents

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Abstract

通过利用与第一汽轮机共同的部件可将反击级结构的第一汽轮机改进成基本上为冲击级结构的第二汽轮机。为了将新的蒸汽通道改进到第一汽轮机中，将第一汽轮机的上半外壳、上半内壳和转子拆卸下来而留下下半外壳。将下承载部件安装在下半外壳中。将构成新的蒸汽通道部件的下半内壳安装在下承载环上。安装构成新蒸汽通道部件的转子。将上半内壳通过螺栓连接到下半内壳上并围绕转子，将上承载部件通过螺栓连接到下承载部件上。最后，将上半外壳通过螺栓连接到下半外壳上。从而就利用现有汽轮机的外壳将直径减小的新蒸汽通道改进到原先的汽轮机中。

Description

用于改进汽轮机的方法和装置及改进的汽轮机
【技术领域】
本发明涉及用于改进汽轮机的装置和方法及改进的汽轮机。具体地说，本发明涉及用于将基本上为反击级结构的大直径蒸汽通道更换为基本上为冲击级结构的小直径蒸汽通道，并同时将某些部件包括原始汽轮机的外壳保持在改进的汽轮机中的方法。
【背景技术】
在汽轮机技术中，普遍流行的是两条不同的蒸汽通道结构。在反击级涡轮结构中，大约50％的级压力降发生在经过旋转叶片的时候，并增大了蒸汽的速度和通过反作用和动量转化将能量传给叶片。在冲击级涡轮结构中，理论上说，整个级的压力降都在喷嘴中转化为速度。在经过旋转叶片时没有压力降通过动量转化来改变蒸汽的方向并吸收能量。
在冲击级结构的蒸汽通道中，叶轮和导流隔板式机械结构是典型的结构，而在反击级结构的蒸汽通道中是鼓式结构。但是，冲击级结构可采用叶轮和导流隔板式或鼓式结构。汽轮机结构和效率的改进可在不显著增加级反作用力的情况下增大冲击级结构的根部反作用力。也就是，通过增大冲击级结构的反作用力但反作用力基本上小于反击级结构的反作用力来提高汽轮机的效率。在该改进的冲击级结构的蒸汽通道中，尺寸和结构基本上不同于反击级结构的蒸汽通道。例如，改进的冲击级结构的叶片根部直径和长度比反击级结构的相应尺寸小，小大约50％的量级。因此，改进的冲击级结构的蒸汽通道的内壳直径比反击级结构蒸汽通道的内壳的相应直径要小得多。冲击级结构的蒸汽通道通常还具有一个较小直径的外壳。虽然这些尺寸和结构不同，但最好将具有现有反击级蒸汽通道的汽轮机改进成使其具有改进的冲击级结构的蒸汽通道，从而形成一种改进的高效汽轮机。
【发明内容】
根据本发明的一个优选实施例，提供用于将作为反击级结构蒸汽通道特征的大直径蒸汽通道改造成作为改进的高效冲击级结构蒸汽通道特征的小直径蒸汽通道的方法。可以理解，在作为改进的冲击级结构蒸汽通道特征的小直径转子和内壳代替反击级结构蒸汽通道的相应的内部部件的同时，仍然需要利用现有汽轮机的外壳并具有改进的冲击级结构蒸汽通道以及其它部件。也就是，简单地将反击级结构的蒸汽通道替换为改进的冲击级结构的蒸汽通道需要内壳结构具有长且厚的支承延伸部来适应现有汽轮机的大的外壳，而这是不理想的。厚的延伸部难于进行铸造并会在改进的蒸汽通道升温和降温过程中产生过大的热应力。因此，本发明在改进的冲击级结构的替换蒸汽通道和从前容纳反击级结构蒸汽通道的涡轮外壳之间设置一个连接装置。该连接装置还可保持沿轴向、竖直方向和径向的定位，同时使内壳厚度保持最小以避免在不稳定工作过程中产生热应力。
为了将反击级结构的蒸汽通道改造成本发明优选实施例的冲击级结构的蒸汽通道，卸下反击级结构的内壳和转子，并更换为改进的冲击级结构的内壳和转子。由于原先涡轮外壳和冲击级结构替换的蒸汽通道的内壳之间存在间隙，因此，在新的内壳和旧的外壳之间设置一个连接或桥接件。具体地说，在新的内壳和原始外壳之间插入对分的承载部件或环半部，并使直径减小的蒸汽通道可安装到具有原先的大直径蒸汽通道的涡轮外壳中。
在本发明的一个优选实施例中，提供一种通过改进第一汽轮机而形成一个改进的第二汽轮机的方法，所述第一汽轮机具有外壳和具有第一直径的第一蒸汽通道，所述外壳包括一对上半和下半外壳，第一蒸汽通道部分地由第一内壳和第一转子构成，所述方法包括以下的步骤：(a)从第一汽轮机的下半外壳卸下上半外壳、第一内壳和第一转子，(b)将下承载部件插入到下半外壳中，(c)提供第二转子和第二内壳，第二转子和第二内壳部分地构成具有第二直径的第二蒸汽通道，第二直径小于第一蒸汽通道的第一直径，(d)将第二内壳的下半内壳设置在下承载部件中，(e)将第二转子设置在第二内壳的下半内壳中，(f)将第二内壳的上半内壳设置在第二转子周围，(g)将上承载部件设置在第二内壳的上半内壳周围，(h)将上半外壳固定到第一汽轮机的下半外壳上，从而形成一个具有直径减小的第二蒸汽通道的改进的第二汽轮机。
在本发明的另一个优选实施例中，提供一种通过改进第一汽轮机而形成一个第二汽轮机的方法，所述第一汽轮机具有基本上为反击级结构的第一蒸汽通道，所述第二汽轮机具有基本上为冲击级结构的第二蒸汽通道，所述方法包括以下的步骤：(a)从第一汽轮机结构的外壳上卸下构成基本上为反击级第一汽轮机的第一蒸汽通道部件的第一内壳和第一转子，(b)在第一汽轮机的外壳中设置一个具有第二汽轮机冲击级结构的蒸汽通道，该蒸汽通道包括第二内壳和第二转子，将所述承载部件设置在第二内壳和第一汽轮机的外壳之间来桥接它们之间的间隙。
在本发明的又一个优选实施例中，提供一种改进的汽轮机，其包括一个围绕转子并确定蒸汽通道的内壳、一个围绕内壳和转子的外壳和一个位于内壳和外壳之间来桥接内壳与外壳之间间隙的桥接结构件。
【附图说明】
图1是现有技术的双流式汽轮机的局部横截面图；
图2是图1所示汽轮机的横截面图，其示出了从虚线表示的汽轮机中取出且根据本发明的一个优选实施例可对图1所示汽轮机进行改进的部件；
图3-8示出了对图1所示汽轮机进行改进的各个步骤；
图9是与图1类似的视图，其示出了改进后的汽轮机；
图10是根据本发明改进的汽轮机去除上部外壳后的透视图。
【具体实施方式】
图1和2示出了汽轮机10，该汽轮机包括装有涡轮叶片或转子叶片13的转子12、装有定子叶片15的内壳14和分别包括上和下两半外壳17和19(图2)的外壳16。汽轮机10是双流式汽轮机，流经径向入口的蒸汽通常变为轴向流动并沿箭头18所示的蒸汽通道沿相反的方向流动。汽轮机10是反击式汽轮机，其具有如图所示的鼓形转子结构。通常，与类似尺寸的冲击级涡轮结构相比，基本上反击式汽轮机具有从叶片的根部直径到叶片的外顶端的大致径向的长度。可以理解，转子由实心的整体长形轴构成，该轴沿双流式汽轮机的两个相对的涡轮区段例如图示的两个相对的第一和第二涡轮区段22和24延伸。另外，内壳14由通常通过螺栓连接在一起的上半内壳21和下半内壳23(图2)构成。外壳16通常由完全包围内壳的上半外壳和下半外壳构成，这两半外壳通过螺栓相互连接在一起。
蒸汽通道被定义为包括转子、转子叶片和装有定子叶片的内壳。因此，图1所示的反击式汽轮机的蒸汽通道26包括转子12、涡轮叶片13、内壳14和定子叶片15。人们已发现最好将汽轮机10(反击级式)改进成具有一个新改进的但还具有增大的反击级的冲击式蒸汽通道主体结构。与图1所示的现有技术的反击式汽轮机的蒸汽通道相比，该改进的蒸汽通道基本上具有减小的直径。根部直径和叶片到其顶端的长度一起使蒸汽通道的直径远远小于现有技术汽轮机的蒸汽通道直径，例如，小大约50％的量级。如前所述，为了对具有较小直径蒸汽通道的汽轮机10进行改进，要求内壳径向增大以便沟通外部和蒸汽通道之间的间隙。蒸汽通道的尺寸和结构的不同导致内壳的外径远小于外壳的内径。用于沟通现有技术汽轮机的外壳和其蒸汽通道之间间隙的较厚内壳结构会在蒸汽通道升温和降温过程中产生过大的热应力。
根据本发明的一个优选实施例。在内壳和外壳之间设置一个隔离件或承载件。隔离件或承载件可保持轴向和径向定位，同时使内壳厚度保持到改进的冲击式汽轮机结构蒸汽通道所要求的最小程度。
图9示出了利用改进的蒸汽通道所获得的改进的汽轮机28，其所提供的涡轮结构可保持一个适当的改进的蒸汽通道内壳厚度，同时可将蒸汽通道改进成现有技术汽轮机10的外壳16。通常，改进的汽轮机结构包括装有转子叶片或涡轮叶片31的转子30、由上半和下半内壳34和36构成且装有定子叶片33的内壳32、包括至少一对上半和下半承载部件38和40的承载部件或结构桥接件37以及由包括上半和下半外壳17和19的现有技术的汽轮机10的外壳16构成的外壳。改进的汽轮机28包括改进的蒸汽通道44，其包括转子30、转子叶片或涡轮叶片31、内壳32和定子叶片33。改进的汽轮机28可以是一种双流式汽轮机，其中，蒸汽分别经第一和第二涡轮区段46和48沿箭头45所示的两个相反方向流动，但本发明也可用于双流式汽轮机以外的其它类型的汽轮机。
为了对具有蒸汽通道44的汽轮机10进行改进，如图2-8所示。图2是汽轮机10的横向截面图，其示出了将蒸汽通道26替换为蒸汽通道44的方法。首先卸掉现有技术汽轮机10的外壳16的上半外壳17。然后卸掉内壳14的上半内壳21。
通过卸掉上半外壳和上半内壳，露出转子12，并将转子12从汽轮机中取出。然后，将下半内壳23从下半外壳19上卸下。在图2中，下半外壳19作为蒸汽通道44的导入起始点，被卸下的部件由虚线表示。
为了安装新的蒸汽通道44，如图3所示，将下内承载部件40设置在汽轮机10的下半外壳19中。在图示情况下，由于改进的汽轮机是与原始汽轮机10相同的双流式汽轮机，因此，将两个下承载部件40在沿轴向基本上与汽轮机10的第一和第二涡轮区段22和24的轴向位置相应的轴向间隔位置上设置在汽轮机10的下半外壳19中。然后，如图4所示，使包括蒸汽通道44的定子叶片33的下半内壳36降低到下承载部件40中。然后如图5所示，将蒸汽通道44的转子30降低到该组件中。在进行了为最终安装作准备的转子对中和其它维护之后，如图6所示，将上半内壳34安装到下半内壳36上，并通过螺栓将两半内壳连接在一起。然后，将两个上半承载部件38安装在上半内壳34周围，并通过螺栓连接到下半承载部件36上而形成一个刚性组件。采用未示出的定位键使内壳32相对于承载部件38和40定位，并使承载部件相对于外壳16定位。然后如图8所示安装汽轮机10的上半外壳17，并通过螺栓连接到下半外壳19上。因此，承载部件38和40就在现有技术汽轮机10的外壳16的内径和构成蒸汽通道44部件的内壳32的外径之间形成一个连接装置。图10局部地示出了改进的汽轮机，出于图示的目的，取掉了上半外壳。
尽管上面已结合被认为是最实用和优选的实施方式对本发明进行了描述，但应当理解，这并不是要将本发明局限在所述的实施方式中，正相反，这是为了能够覆盖所有符合本发明所附权利要求书所限定技术方案的宗旨和范围的各种变型和等效结构。

Claims (9)

1.一种通过改进第一汽轮机(10)而形成一个改进的第二汽轮机(28)的方法，所述第一汽轮机具有外壳(16)和具有第一直径的第一蒸汽通道(18)，所述外壳包括一对上半和下半外壳(17、19)，第一蒸汽通道部分地由第一内壳(14)和第一转子(12)构成，所述方法包括以下的步骤：
从第一汽轮机的下半外壳(19)上卸下上半外壳(17)、第一内壳(14)和第一转子(12)；
将下承载部件(40)插入到下半外壳中；
提供第二转子(30)和第二内壳(32)，第二转子和第二内壳部分地限定具有第二直径的第二蒸汽通道(44)，第二直径小于所述第一蒸汽通道的第一直径；
将所述第二内壳的下半内壳(36)设置在下承载部件中；
将所述第二转子设置在所述第二内壳的下半内壳中；
将所述第二内壳的上半内壳(34)设置在第二转子周围；
将上承载部件(38)设置在第二内壳的上半内壳周围；
将上半外壳(17)固定到第一汽轮机的下半外壳(19)上，从而形成一个具有直径减小的第二蒸汽通道的改进的第二汽轮机。
2.根据权利要求1所述的方法，其包括将所述第二内壳的所述上半内壳(34)和所述下半内壳(36)相互固定在一起。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述上和下承载部件分别包括半承载部件(38、40)，并包括将所述上半承载部件和所述下半承载部件相互固定在一起。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，第一汽轮机包括双流式蒸汽通道，该蒸汽通道具有一个中间蒸汽入口，该入口可供蒸汽经第一汽轮机的沿轴向间隔并可拆卸的第一和第二单独涡轮区段(22、24)沿相反的轴向流动，其中，步骤(b)包括将单独的下承载部件(40)在大致与拆卸下的第一和第二单独涡轮区段的轴向位置相对应的轴向间隔位置处插入到下半外壳(19)中，且步骤(g)包括将轴向间隔的单独上承载部件(38)设置在第二内壳的上半内壳(34)周围并与下承载部件对准。
5.根据权利要求1所述的方法，其包括顺序地执行步骤(a)、(b)、(d)、(e)、(f)、(g)和(h)。
6.一种通过改进第一汽轮机(10)而形成一个第二汽轮机(28)的方法，所述第一汽轮机具有基本上为反击级结构的第一蒸汽通道(18)，所述第二汽轮机具有基本上为冲击级结构的第二蒸汽通道(44)，所述方法包括以下的步骤：
从第一汽轮机结构的外壳(16)上卸下构成基本上为反击级第一汽轮机的第一蒸汽通道部件的第一内壳(14)和第一转子(12)；
在第一汽轮机的外壳(16)中设置一个具有第二汽轮机(28)冲击级结构的蒸汽通道(44)，该蒸汽通道包括第二内壳(34、36)和第二转子(30)，将所述承载部件设置在第二内壳和第一汽轮机的外壳之间来桥接它们之间的间隙。
7.一种改进的汽轮机，其包括：
一个围绕转子并确定蒸汽通道(44)的内壳(34、36)；
一个围绕所述内壳和所述转子(30)的外壳(16)；
一个位于所述内壳和外壳之间来桥接内壳与外壳之间间隙的桥接结构件(38、40)。
8.根据权利要求7所述的汽轮机，其中，所述内壳包括上半和下半内壳(34、36)，所述外壳包括上半和下半外壳(17、19)，所述桥接件包括位于上半内壳和上半外壳之间的上半承载部件(40)和位于下半内壳和下半外壳之间的下半承载部件(40)。
9.根据权利要求8所述的汽轮机，其中，所述汽轮机包括双流式蒸汽通道，该蒸汽通道具有中间蒸汽入口和一对位于所述入口的相反两侧并沿轴向间隔的涡轮区段(22、24)，所述上半承载部件包括一对轴向间隔并基本上在径向与相应的涡轮区段对准的上半承载件(38)，所述下半承载部件(40)包括一对轴向间隔并基本上在径向与相应的涡轮区段对准的下半承载件(38)。
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