CN201574784U - 整体铣制汽轮机高压进汽喷嘴组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种整体铣制汽轮机高压进汽喷嘴组，包括弧形喷嘴组内环、喷嘴静叶片和喷嘴组外环，所述喷嘴组内环和喷嘴静叶片为一体式结构，在两个相邻的喷嘴静叶片之间顶部焊接有与喷嘴静叶片型线配合的隔叶块，两个相邻的喷嘴静叶片之间的通道构成蒸汽流道，隔叶块外侧与喷嘴组外环焊接。本实用新型提出的汽轮机高压进汽喷嘴组，适用于超高压及高温高压冲动式汽轮机的调节级喷嘴静叶片。通过试验分析及实际应用，保证喷嘴组满足运行强度要求，提高了蒸汽通过喷嘴组的流动效率，提高了机组运行的运行的安全性和稳定性。

Description

整体铣制汽轮机高压进汽喷嘴组

技术领域

本实用新型涉及一种喷嘴组，特别是适用于高温高压汽轮机进汽单元的四段式整体铣制汽轮机高压进汽喷嘴组。

背景技术

汽轮机是以具有一定压力、温度的蒸汽为工作介质，其工作原理为新蒸汽进入汽轮机，流过喷嘴并在喷嘴内膨胀获得很高的速度；高速流动的蒸汽流经汽轮机转子上的动叶片做功，动叶带动汽轮机转子，按一定的速度均匀转动。从能量转换的角度讲，冲动式汽轮机其蒸汽的热能在喷嘴内转换为汽流动能，动叶片又将动能转换为转子旋转的机械能。

汽轮机必须经常调整其功率，以便与外界负荷保持平衡。决定汽轮机功率的最主要也是最容易控制的因素是汽轮机进汽量。所谓汽轮机配汽即专指改变汽轮机进汽量的方式。喷嘴配汽，这是一种最常见的配汽方式。主要特征为：第一级为部分进汽度可变的调节级。调节阀采用多阀系统，各阀依次开启，升程关系固定，机组作定压运行。结构上将机组第一通流级静叶片分成若干个“喷嘴组”，大机组常用4组，并与同个数的调节阀相连，阀内腔空间互相隔开，允许各喷嘴组前建立不同的压力，通过不同的流量。喷嘴组与调节阀相连接，是调节阀的延伸，与调节阀一起参与流量调节。

现代电站汽轮机绝大部分采用喷嘴调节，其通流级部分的第一级称为调节级。调节级通常承担较大的焓降，以保证变工况时整机仍有较高的效率。调节级的工作特点是采用部分进汽及变工况时焓降变化大。调节级前是新蒸汽，压力和温度高，比容小，容积流量也小，叶片短，与其它的汽轮机压力级相比，其流道中蒸汽的流动具有特殊性，汽流在叶片背弧与端壁面交角处形成两个旋涡，对在叶片流道中的主流蒸汽产生的很强的扰流作用，即形成了叶片的端部二次流损失。

现有高温高压汽轮机喷嘴组多采用单个铣制喷嘴叶片，与冲孔静叶内外围带焊接而成，然后再与喷嘴组内外围带进行焊接，最后装配进高压蒸汽室的喷嘴组对应槽内的结构，由于调节级处的蒸汽压力、温度最高，不同于其它的焊接隔板，在实际使用中这种结构的高压喷嘴组与整体式相比在加工装配精度、安全稳定性方面存在不足。

发明内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种高强度，实际运行安全稳定，易于加工，安装精度高的整体铣制汽轮机高压进汽喷嘴组。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种整体铣制汽轮机高压进汽喷嘴组，包括弧形喷嘴组内环、喷嘴静叶片和喷嘴组外环，所述喷嘴组内环和喷嘴静叶片为一体式结构，在两个相邻的喷嘴静叶片之间顶部焊接有与喷嘴静叶片型线配合的隔叶块，两个相邻的喷嘴静叶片之间的通道构成蒸汽流道，隔叶块外侧与喷嘴组外环焊接。

所述喷嘴组内环出汽边侧装有汽封片。

所述隔叶块包括左隔叶块、右隔叶块和中隔叶块，左隔叶块和右隔叶块分别设置在喷嘴组内环两端的两个相邻的喷嘴静叶片之间，中隔叶块设置在其余的两个相邻的喷嘴静叶片之间；中隔叶块的周向两端分别采用喷嘴静叶片型线的内、背弧型线作为标准轮廓，且中隔叶块的径向上采用子午面收缩结构。

本实用新型采用高压进汽喷嘴组在整锻的内环上直接铣制喷嘴叶片，然后在喷嘴叶片外圆处焊接隔叶片，最后与外环焊接成型。

调节级喷嘴组静叶片，在汽轮机中心轴线所在的子午面采用收缩流道结构，有效地提高汽轮机调节级的效率。叶片的出汽边绝对高度与叶片宽度的比值称为叶片的相对叶高，对于调节级静叶片，其相对叶高值较小。总损失中占比重最大的是二次流损失，当喷嘴静叶片采用子午面收缩流道结构后，降低喷嘴流道前段的负荷，减少叶片的端部二次流损失。本实用新型采用子午面收缩结构，这样就对叶片流道的加工提出了更高的要求，所以喷嘴组采用静叶片根部与喷嘴内环整体铣制，叶顶和隔叶块焊接结构，单独加工的隔叶块能够满足叶片顶部外围带子午面型线的加工精度、较高的表面粗糙度及与环形喷嘴静叶片叶顶的配合精度要求。

加工时，整体铣制喷嘴毛坯为环形的锻件，内弧面用成形铣刀在数控铣削中心加工，喷嘴以装配内缘面定位，内弧面垂直于辐射线，用综合量具测量型线精度，同时测量出汽边的辐射线，保证出汽边位置度。背弧用成形铣刀在数控铣削中心加工，以内弧及内缘面定位，用综合量具测量型线精度，并用径向量具测量径向角，保证型线的分布的均匀度。内背弧加工的关键是型面的径向位置，即型面相对于内外缘的位置关系，利用数控铣削中心的自动。在与整体式喷嘴采用电脉冲加工的方式具有同等加工精度的条件下，制造成本大大降低，具有更大的通用性。

安装使用时，在高压进汽部分圆周上的4个喷嘴室对应安装4个前述的喷嘴组，用于对通过汽轮机调节阀进入汽轮机通流部分的蒸汽起到导流调节的作用。每个喷嘴组中有相同数量的蒸汽流道，用于作为蒸汽通过的路径。在每个喷嘴组的弧段两端各布置一个密封键，用于保证喷嘴组的圆周方向的汽密性。

本实用新型提出的汽轮机高压进汽喷嘴组，适用于超高压及高温高压冲动式汽轮机的调节级喷嘴静叶片。通过试验分析及实际应用，保证喷嘴组满足运行强度要求，提高了蒸汽通过喷嘴组的流动效率，提高了机组运行的运行的安全性和稳定性。

附图说明

图1为本实用新型副本喷嘴组结构示意图；

图2为本实用新型叶喷嘴组纵剖面示意图；

图3为本实用新型喷嘴组装配焊接示意图；

图4为本实用新型喷嘴组出汽边方向布置图；

图5为本实用新型喷嘴组隔叶块子午面示意图；

图6为本实用新型喷嘴组隔叶块结构示意图；

图7为本实用新型喷嘴组定位销安装示意图；

图8为本实用新型喷嘴组密封键安装示意图；

图9为本实用新型喷嘴组展开图示意图。

其中：1、喷嘴组内环，2、喷嘴静叶片，3、隔叶块，4、喷嘴组外环，5、汽封片，6、熔焊金属，7、喷嘴室，8、密封键，9、定位销，10、左隔叶块，11、中隔叶块，12、右隔叶块，13、蒸汽流道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1-9中，一种整体铣制汽轮机高压进汽喷嘴组，包括弧形喷嘴组内环1、喷嘴静叶片2和喷嘴组外环4，所述喷嘴组内环1和喷嘴静叶片2为一体式结构，在两个相邻的喷嘴静叶片2之间顶部焊接有与喷嘴静叶片2型线配合的隔叶块3，两个相邻的喷嘴静叶片2之间的通道构成蒸汽流道13，隔叶块3外侧与喷嘴组外环4焊接。

喷嘴组内环出汽边侧装有汽封片。

隔叶块3包括左隔叶块10、右隔叶块12和中隔叶块11，左隔叶块10和右隔叶块12分别设置在喷嘴组内环1两端的两个相邻的喷嘴静叶片2之间，中隔叶块11设置在其余的两个相邻的喷嘴静叶片2之间；中隔叶块11的周向两端分别采用喷嘴静叶片2型线的内、背弧型线作为标准轮廓，且中隔叶块11的径向上采用子午面收缩结构。

图2、图3中，本实用新型汽轮机高压进汽喷嘴组结构为：它包括喷嘴组内环1，与整体喷嘴组为同一锻件，整体加工出的喷嘴静叶片2，在两个相邻的喷嘴静叶片之间利用熔焊金属6焊接与叶片型线配合的隔叶块3，最外层焊接喷嘴组外环4；在整体喷嘴组的内环出汽边侧装有汽封片5。

图4显示了本新型喷嘴组在喷嘴室7中的布置方式。在冲动式汽轮机中，调节级的喷嘴组安装在各自的喷嘴室出口，与高压进汽调节阀一一对应，大中型机组通常采用四个调节阀匹配四个高压进汽喷嘴组的结构构成汽轮机的进汽单元，每一段喷嘴组采用整锻铣制焊接结构。根据调节级部分进汽度的设计要求，在每一弧段喷嘴组上布置相应的汽流通道，本实用新型高压进汽喷嘴组在整锻的内环上直接铣制喷嘴静叶片2，然后在喷嘴静叶片2外圆处焊接隔叶块3，最后与外环焊接成型。在高压进汽部分圆周上的4个喷嘴室7对应安装4个本新型喷嘴组，用于对通过汽轮机调节阀进入汽轮机通流部分的蒸汽起到导流调节的作用。每个喷嘴组中有相同数量的蒸汽流道13，用于作为蒸汽通过的路径。在每个喷嘴组的弧段两端各布置一个密封键8，用于保证喷嘴组的圆周方向的汽密性。

图2、3显示了整体式喷嘴组结构，图9显示了本新型喷嘴组沿圆周展开图的结构。高压喷嘴静叶片2与整体喷嘴组内环1为整体式锻件，喷嘴静叶片的型线通过铣削加工而成，如图1所示。根据设计参数的要求，在对应弧段上周向布置喷嘴静叶片2的型线，两个相邻的喷嘴静叶片2之间的通道构成蒸汽流道13。喷嘴静叶片2与喷嘴组内环1采用整体铣削加工，一方面保证了喷嘴组静叶片2与喷嘴内环1的强度，另一方面提高了喷嘴组静叶片型线的沿周向的加工精度，保证了蒸汽流道13的位置度。

图6显示了隔叶块的结构。中隔叶块11的周向两端分别采用静叶片2型线的内、背弧型线作为标准轮廓，且径向上采用了子午面收缩结构，保证了加工精度，提高了喷嘴组的通流效率，隔叶块及静叶均开有焊接坡口，二者间利用熔焊金属6进行焊接定位。如图9所示，在整体喷嘴组内环两端分别布置左隔叶块10和右隔叶块12。调节级喷嘴组静叶片2，在汽轮机中心轴线所在的子午面采用收缩流道结构，有效地提高汽轮机调节级的效率。叶片的出汽边绝对高度与叶片宽度的比值称为叶片的相对叶高，对于调节级静叶片，其相对叶高值较小。叶片总损失中占比重最大的是二次流损失，当喷嘴静叶片2采用子午面收缩流道结构后，降低喷嘴流道前段的负荷，减少叶片的端部二次流损失。本实用新型采用子午面收缩叶片结构，这样就对叶片流道的加工提出了更高的要求，所以喷嘴组采用静叶片根部与喷嘴内环整体铣制，叶顶和隔叶块3焊接结构，单独加工的隔叶块3能够满足叶片顶部外围带子午面型线的加工精度、较高的表面粗糙度及与环形叶片叶顶的配合精度要求。

图4显示了本实用新型喷嘴组安装在喷嘴室7中的结构。利用径向上的定位销9保证喷嘴组与对应弧段喷嘴室的定位关系。密封键8安装在本实用新型喷嘴组弧段的两端，保证了蒸汽密封性。

加工时，整体铣制喷嘴毛坯为环形的锻件，内弧面用成形铣刀在数控铣削中心加工，喷嘴以装配内缘面定位，内弧面垂直于辐射线，用综合量具测量型线精度，同时测量出汽边的辐射线，保证出汽边位置度。背弧用成形铣刀在数控铣削中心加工，以内弧及内缘面定位，用综合量具测量型线精度，并用径向量具测量径向角，保证型线的分布的均匀度。内背弧加工的关键是型面的径向位置，即型面相对于内外缘的位置关系，利用数控铣削中心的自动。在与整体式喷嘴采用电脉冲加工的方式具有同等加工精度的条件下，制造成本大大降低，具有更大的通用性。

本实用新型提出的汽轮机高压进汽喷嘴组的实施例，是用于超高压及高温高压冲动式汽轮机的调节级喷嘴静叶片。通过试验分析及实际应用，保证喷嘴组满足运行强度要求，提高了蒸汽通过喷嘴组的流动效率，提高了机组运行的运行的安全性和稳定性。

Claims (3)

1.一种整体铣制汽轮机高压进汽喷嘴组，包括弧形喷嘴组内环、喷嘴静叶片和喷嘴组外环，其特征在于：所述喷嘴组内环和喷嘴静叶片为一体式结构，在两个相邻的喷嘴静叶片之间顶部焊接有与喷嘴静叶片型线配合的隔叶块，两个相邻的喷嘴静叶片之间的通道构成蒸汽流道，隔叶块外侧与喷嘴组外环焊接。

2.根据权利要求1所述的整体铣制汽轮机高压进汽喷嘴组，其特征在于：所述喷嘴组内环出汽边侧装有汽封片。

3.根据权利要求1所述的整体铣制汽轮机高压进汽喷嘴组，其特征在于：所述隔叶块包括左隔叶块、右隔叶块和中隔叶块，左隔叶块和右隔叶块分别设置在喷嘴组内环两端的两个相邻的喷嘴静叶片之间，中隔叶块设置在其余的两个相邻的喷嘴静叶片之间；中隔叶块的周向两端分别采用喷嘴静叶片型线的内、背弧型线作为标准轮廓，且中隔叶块的径向上采用子午面收缩结构。

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