CN1788142A - 具有通用罩的蒸汽/气体涡轮压力级 - Google Patents

Abstract

蒸汽/气体涡轮叶片(7)的罩(8)或等同部件、包括相邻密封件的不完善设计，导致可靠性和效率的减小。这些缺陷通过使用叶片(7)的罩中的钻出的径向孔(12)来被消除。蒸汽通过罩孔(12)的传输导致罩(8)表面的压力梯度被减缓并防止罩(8)内表面上金属氧化物、盐或其它沉积物的形成。孔(12)的数量和直径，连同它们对应的沉积物以及在罩凸起的密封件(4，5)的径向间隙值调节它们的效率。

Description

具有通用罩的蒸汽/气体涡轮压力级

背景技术

本发明涉及涡轮和空气压缩机结构领域，更具体的既涉及蒸汽涡轮又涉及气体涡轮和空气压缩机压力级(pressure stage)，包括涡轮机转子叶轮叶片上的密封罩，所述密封件位于罩上或包含在涡轮定子内。本发明能被用在涡轮制造厂的蒸汽涡轮的开发中，也可以用于增进热电站的蒸汽和气体涡轮，以及用于增进具有气体涡轮和压缩机的航空发动机。

所知的蒸汽涡轮压力级(图1和图2)设计有包含喷嘴(定向的)叶片2和遮罩3的喷嘴(定向的)组1、一个包含盘6、转子叶片7、罩8的转子叶轮、和包含在图1和图2喷嘴租的遮罩3中或位于图2的转子叶片的罩上的罩密封件4和5。

一个涡轮级的罩密封件通常包含两个脊，其具有位于密封件中依蒸汽流的方向的第一脊4以及第二脊5，该两者形成了位于罩上方的包含径向间隙h1和h2罩室11，以决定流经该密封件的蒸汽流速率。

对每一级或级组，间隙h1和h2被设置为绝对值相等，所述的值依赖于涡轮部件的热膨胀条件，也依赖于汽轮发电机组阈值功率即产生低频振动的功率的条件。

转子叶片罩8以具有用于转子叶片销9的开口的一条形，被布局示出在图3和图4中，该销在它们安装上转子叶片后被拆除，形成具有6个或更多叶片的一个包。覆盖单流通道的这些罩的部分13没有任何开口。

如图1和图2所述的蒸汽或气体涡轮泵级具有在涡轮运行过程中出现的如下明显缺陷：

a)由于在该级周边的罩密封件中不均匀的间隙分布，将出现空气动力学的罩和脊托马斯力，引起涡轮转子和它的支撑件的不稳定运行；

b)转子叶片罩的内表面8形成金属和盐氧化物10，该氧化物的出现将封闭转子叶片自由流动区域的一部分，这导致额定效率因子的降低以及随后涡轮功率的降低。

c)由于p.b)与相当的涡轮负载变化而引起的过量的燃料燃烧导致燃料资源的额外耗费。

本发明的目的在于蒸汽和气体涡轮运行可靠性的改进，相比于现存参数的实际效率因子及功率的增加。

通过使在罩密封件的脊中的间隙h1和h2处于如下方式来达到上述目的，该方式为：第二脊5上的径向封h2小于在第一脊4上的径向间隙h1，其允许调整蒸汽的流动速率，以在特定的限制下通过罩室11。通过对图5和图6中的罩钻孔，一个排放口12系统被实现在覆盖单叶片间通道的转子叶片罩零件部分13中，。该开口12沿在图4的叶片间通道14的蒸汽流18的方向，被均匀的置于沿罩8的部分13和14的表面。所述开口可以交错顺序16安排，依赖于沉淀物的性质和它们的容积，以及密封件的设计。

开口数目n和它们直径d的比如下：

$d=2\·\sqrt{\frac{(0.02\÷0.50)\·\mathrm{Sk}}{n\·\mathrm{\π}}}$

其中，Sk是该罩部分的平方面积，该罩部分覆盖转子叶轮中的每一单叶片间通道。

在涡轮运行期间，由于在转子叶片7的罩8中的开口12处，发生蒸汽从位于罩上方的室11和图5所示的罩上方的外围(enclosure)17溢出到位于罩下方的流体通道的部分，这导致产生一种障碍效应，其阻止在罩内表面的金属和盐氧化物的形成。

从位于罩上方的室11和罩上方的外围17的压力释放通过类似蒸汽溢出过程来实施，该过程排斥超过罩和脊托马斯力而引起的空气动力的开始，阻止引起涡轮转子和它的支架的不稳定运行。这，反回来，利于第二脊5上的径向间隙h2的减小，来控制汽轮发电机组阈值功率，其导致由于蒸汽溢出密封件的减小而引起的效率因子的额外增加。

因此，本发明能被用于以下目的：

a)作为防止在转子叶片罩的内表面上的金属和盐氧化物的形成的装置；

b)作为用于汽轮发电机组振动态的增强的装置；

c)用于因目的a和目的b(P.P.a)和b))而引起的维修间的周期延长，以及涡轮工作寿命延长的目的。

技术领域

本发明是指蒸汽和气体涡轮机、压缩空气装置和气体压力泵的制造和运行。

此类机器的叶片的带形罩或同样部件的不完美设计，包括邻接密封件的不完美设计导致可靠性和效率的下降。

1.沿罩周边的径向间隙的不均匀分布引起空气动力学的托马斯力效应，减小了振动行为。

2.罩的内表面形成金属氧化物和盐沉积物。

通过在叶片的罩中钻径向孔的方式来消除这些缺点。流经罩孔的蒸汽的传输导致在罩表面的压力梯度的减小，并防止罩内表面上金属氧化物、盐及其它沉积物的形成。

这些孔的数量和直径，连同它们对应的沉积物和在罩凸起的密封件中的径向间隙值调整它们的效率。

附图说明

图1是具有在喷嘴组遮罩中的罩密封件的涡轮压力级的一个纵截面图；

图2是具有位于转子叶片罩中的罩密封件的涡轮压力级的一个纵截面图；

图3是图1中的一个罩剖面图；

图4是图2中的一个罩剖面图；

图5是沿D-D方向的图2的一个详细剖面图；

图6是沿C-C方向的图1的一个详细剖面图。

发明概述

图1和图2所示的一种蒸汽(气体)涡轮(压缩机)压力级包含一个具有喷嘴(定向的)叶片2和一个遮罩3的喷嘴(定向的)组1、位于图2中罩8上的密封罩脊4和5或脊4和5、以及具有位于转子叶片7上的罩8的转子叶轮，其不同于本方面，本方面具有增加涡轮的效率因子和运行可靠性的目的，罩密封件的第二脊的径向间隙h2，沿蒸汽/气体流动方向被制作为小于罩密封件的脊4的径向间隔h1，以及在罩8的部分13、14、15，靠近单叶片间通道处有一个径向排放开口12(图3，图4，图5和图6所示)，这些开口被均匀地分布在罩8的部分13、14、16的表面。所述径向排放开口也能被安排成交错序列16，以及沿着中等蒸汽流线14和18，或在与图4中叶片间通道中的蒸汽流线18对称的位置，以用于蒸汽(气体)从图5中的罩上方的外围17和罩上方的室11溢出到流体通道，以及用于释放罩过压，所述压力是超过罩和脊的“托马斯力”而引起的空气动力来源，其引起涡轮转子和它的支撑件的不稳定运行，因此，蒸汽(气体)进入通过罩8中的排气开口12，到上面的流体通道的罩外围，来防止在罩8的内表面的金属和盐氧化物10的形成，该罩8具有的开口12的直径d和它们在覆盖单叶片间通道的罩部分13、14、16的每一流体通道的每一表面Sk上的数目n，具有如下的比：

$d=2\·\sqrt{\frac{(0.02\÷0.50)\·\mathrm{Sk}}{n\·\mathrm{\π}}}$

权利要求书

(按照条约第19条的修改)

1、一种以蒸汽或气体工作的轴流式流体机，包括一个固定的外壳；一个具有一内置盘、一个外罩、以及多个安装在所述盘和所述罩之间的叶片的转子构件，所述罩至少在它的一部分上提供有多个通孔，形成该孔以使蒸汽或气体径向向外流过所述开口，防止在所述外罩的内表面上的金属和盐氧化物的形成。

2、如权利要求1所定义的一种轴流式流体机，其中所述开口均匀地分布在所述外罩的所述部分上。

3、如权利要求1所定义的一种轴流式流体机，其中所述开口以一种交错方式位于所述外罩的所述部分上。

4、如权利要求1所定义的一种轴流式流体机，其中所述开口被选择为所述开口的直径对应于如下方程：

$d=2\·\sqrt{\frac{(0.02\÷0.50)\·\mathrm{Sk}}{n\·\mathrm{\π}}}$

其中，n是所述开口的数目，以及Sk是所述外罩的表面积。

5、如权利要求1所定义的一种轴流式流体机，进一步包括包含有两个密封元件的罩密封件，该密封元件位于所述外罩的外表面或位于径向面对所述外罩的所述固定外壳的内表面上，所述密封元件在所述转子构件和所述外壳之间沿一流动方向提供两个径向间隙h1和h2，所述间隙h2比所述间隙h1小。

Claims (2)

1. 我们，奥格莱·耐尔卓托夫、芙莱德伦·兹廷，已经发明了一种用于在下述的说明书中阐述的一种蒸汽(气体)涡流(压缩机)的新设计。

   1、图1-2。沿着蒸汽/气体流动方向的罩密封件所述第二脊5的径向间隙h2被制作为小于所述罩封的所述脊4的径向间隙。
2. 2、图3-4-5-6。在接近所述单叶片间通道的所述罩8的部分13、14和15中，存在一径向排放开口12系统，所述径向排放开口12相对于罩8的部分13、14和16的表面均匀分布。所述径向排放开口还能被安排成交错序列16，以及沿着中等蒸汽流线14和18，或在叶片间通道中的图4所示的蒸汽流线18对称的位置，以用于蒸汽(气体)从图5中的所述罩上方的所述外围17和所述罩上方的室11溢出到所述流体通道，以及用于释放罩过压，所述压力是超过罩和脊的“托马斯力”而引起的空气动力来源，其引起涡轮转子和它的支撑件的不稳定运行，而，蒸汽(气体)通过罩8中的所述排放开口12进入到所述流体通道的所述罩上方外围，来防止在所述罩8的内表面的金属和盐氧化物10的形成，该罩8具有的所述开口12的直径d和它们在覆盖所述单叶片间通道的罩部分13、14、16的每一流体通道的每一表面Sk上的数目n，具有如下的比：

   $d=2\·\sqrt{\frac{(0.02\÷0.50)\·\mathrm{Sk}}{n\·\mathrm{\π}}}$

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