CN206458517U - 一种核电厂汽轮机低压缸 - Google Patents

Abstract

一种核电厂汽轮机低压缸，涉及一种汽轮机低压缸。为了解决传统双层缸结构不能满足百万核电工作蒸汽温度变化梯度的要求，存在容易造成缸体变形的问题。本实用新型外缸的上半体部分的中部设有蒸汽入口；外缸的下半体部分两端分别设置蒸汽出口；内缸设置在外缸内部；内缸中部设置蒸汽进气口，内缸调端和内缸电端侧分别设置排汽导流环；内缸的蒸汽进气口与外缸的蒸汽入口通过管道连接；内缸的蒸汽进气口内设置进汽导流环，以内缸中的进汽导流环为中心线分别向内缸调端、内缸电端对称镜像依次设置10级隔板，蒸汽进汽导流环流向内缸的两侧，然后从排汽导流环流向外缸的两端，最后通过外缸的蒸汽出口排汽。本实用新型适汽轮机低压缸的制造。

Description

一种核电厂汽轮机低压缸

技术领域

本实用新型涉及一种汽轮机低压缸。

背景技术

汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械能的发电设备，主要用途是在采用化石燃料(煤、石油和天然气)和核燃料的发电厂中做带动发电机的原动机。在核电厂中，来自核岛蒸汽发生器的高温高压蒸汽经主汽阀、调节阀进入汽轮机高压缸和低压缸。由于汽轮机排汽口的压力大大低于进汽压力，蒸汽在这个压差作用下向排汽口流动，其压力和温度逐渐降低，热能转换为汽轮机转子旋转的机械能，带动发电机发电。

核电厂汽轮机与常规火电厂汽轮机的基本工作原理相同，但由于核电机组提供的蒸汽参数远低于火电机组，且在核电厂汽轮机中采用了饱和蒸汽进行工作，导致核电厂汽轮机在设计、结构和运行等方面产生一些特殊问题，这些问题需要在核电厂汽轮机设计中给予考虑和解决。

核电厂汽轮机低压缸设计时需要重点考虑以下几个因素。

核电厂汽轮机蒸汽初参数低且湿度大。核岛蒸汽发生器供给汽轮机的蒸汽参数较低，压力一般为4.0～7.0MPa，湿度为0.25％～0.40％，温度大约270℃，即为略带湿度的饱和蒸汽。这比常规火电汽轮机初参数低得多。

核电厂汽轮机进汽量和容积流量大。由于核电厂汽轮机初参数低，其有效焓降仅为常规火电汽轮机的50％左右，致使同等功率机组，核电厂汽轮机的进汽量是火电机组的2倍，而容积流量则为4～6倍，同时疏水量也猛增。

核电厂汽轮机单机功率大且承担基本负荷。因为核电站投资成本高，运行费用低，所以核电厂汽轮机都设计成大功率的，并承担电网的基本负荷。

传统的低压缸双层缸结构中，转子和内缸都由外缸支撑。随着运行工况的变化，如凝汽器真空负荷等，外缸可能发生变形，从而也可能改变转子的垂直位置。在某些情况下，转子表面和轴封会相互接触从而产生摩擦，摩擦产生的热量使转子垂向弯曲，最终可能导致明显的横向振动。同时传统双层缸结构不能满足百万核电工作蒸汽温度变化梯度的要求，很容易造成缸体变形，影响机组运行安全。

实用新型内容

本实用新型为了解决传统双层缸结构不能满足百万核电工作蒸汽温度变化梯度的要求，存在容易造成缸体变形的问题。

一种核电厂汽轮机低压缸，采用2×10级对称双分流结构，包括外缸、内缸、进汽导流环、蒸汽室、隔板套、隔板和排汽导流环；

汽轮机与发电机相连，在外缸朝向发电机的一端称为外缸电端，外缸的另一端称为外缸调端；外缸分为上、下两个半体部分，外缸的上半体部分和下半体部分通过螺栓连接；外缸的上半体部分的中部设有蒸汽入口；外缸的下半体部分两端分别设置蒸汽出口；

内缸设置在外缸内部；内缸与外缸调端方向一致的一端称为内缸调端，内缸与外缸电端方向一致的一端称为内缸电端；

内缸中部设置蒸汽进气口，内缸调端和内缸电端侧分别设置排汽导流环；

内缸的蒸汽进气口与外缸的蒸汽入口通过管道连接；内缸的蒸汽进气口内设置进汽导流环，以内缸中的进汽导流环为中心线分别向内缸调端、内缸电端对称镜像依次设置隔板，隔板共分为10级，从进汽导流环向内缸调端或内缸电端方向上，隔板分别记为1级隔板至10级隔板；

1至5级隔板的外周侧和内缸的缸壁之间设置蒸汽室，1至5级隔板外周侧分别装配在蒸汽室内侧的5个环形槽内；6至7级隔板的外周侧和内缸的缸壁之间设置隔板套，6至7级隔板外周侧分别装配在隔板套内侧的2个环形槽内；

蒸汽由外缸的上半体部分的蒸汽入口进入，并通过内缸的蒸汽进气口内的进汽导流环流向内缸的两侧，然后通过内缸的两侧排汽导流环流向外缸的两端，最后通过外缸的下半体部分的蒸汽出口排汽。

优选地，所述1级隔板至10级隔板的直径依次增大。

优选地，所述外缸的上半体部分的电端和调端分别设有大气阀。

优选地，所述外缸上半体部分包括圆弧构成的簿壁拱顶和两侧端壁；外缸下半体部分包括端壁和侧壁，端壁与侧壁构成的长方形框架结构。

优选地，所述蒸汽室与内缸采用支撑键连接，所述隔板套与内缸采用支撑键连接。

优选地，所述蒸汽室分为上、下两个半体部分，蒸汽室上、下两个半体部分的水平中分面上为2mm厚的因康镍堆焊。

优选地，所述内缸分为上、下两个半体部分，内缸的下半体部分的调端、电端各有四个回热抽汽腔室；每侧的四个回热抽汽腔室分别为第一回热抽汽腔室、第二回热抽汽腔室、第三回热抽汽腔室和第四回热抽汽腔室；第四回热抽汽腔室设置在3至4级隔板之间的外周，第三回热抽汽腔室设置在5至6级隔板之间的外周，第二回热抽汽腔室设置在7至8级隔板之间的外周、第一回热抽汽腔室设置在8至9级隔板之间的外周。四个回热抽汽腔室分别设有抽气口，通过四个回热抽汽腔室各自对应的抽气口实现抽气。

优选地，所述的内缸的两端与转子中轴的连接处分别设置有端汽封。

优选地，所述外缸下半体部分的蒸汽出口处焊有撑管。

优选地，所述内缸下半体部分在接近中分面处的边沿设支脚。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所述的低压缸采用2×10级对称双分流结构，与传统的双层缸相比，本实用新型在相同功率的情况下进汽量很大，而且能够满足百万核电工作蒸汽温度变化梯度的要求。

同时，为了消除因温度梯度过大而引起的热变形，本实用新型的核电厂汽轮机低压缸采用3层缸结构，即外缸、内缸和蒸汽室。内缸和外缸分别落在基座上，可靠性和效率大幅提高。由于外缸和轴系互不关联，低压转子的垂直位置不会因运行工况的变化而发生改变。轴封直接由位于基座上的轴承箱支撑，也避免了转子和轴封之间的摩擦。低压外缸的热膨胀由安装在外缸和轴承箱之间的波纹节吸收，所以热膨胀绝不会传送到轴承箱。本实用新型低压缸可避免传统低压双层缸结构在运行时出现的缸体变形和机组运行安全隐患。

附图说明

图1为低压缸的结构示意图；

图2为外缸结构示意图；

图3为四个回热抽汽腔室设置示意图；

图4为内缸结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2说明本实施方式，

一种核电厂汽轮机低压缸，采用2×10级对称双分流结构，包括外缸1、内缸2、进汽导流环3、蒸汽室4、隔板套5、隔板6和排汽导流环7；

汽轮机与发电机相连，在外缸1朝向发电机的一端称为外缸电端，外缸1的另一端称为外缸调端；外缸1分为上、下两个半体部分，外缸1的上半体部分和下半体部分通过螺栓连接；外缸1的上半体部分的中部设有蒸汽入口；外缸1的下半体部分两端分别设置蒸汽出口；

内缸2设置在外缸1内部；内缸2与外缸调端方向一致的一端称为内缸调端，内缸2与外缸电端方向一致的一端称为内缸电端；

内缸2中部设置蒸汽进气口，内缸调端和内缸电端侧分别设置排汽导流环7；

内缸2的蒸汽进气口与外缸1的蒸汽入口通过管道连接；内缸2的蒸汽进气口内设置进汽导流环3，以内缸2中的进汽导流环3为中心线分别向内缸调端、内缸电端对称镜像依次设置隔板6，隔板6共分为10级，从进汽导流环3向内缸调端或内缸电端方向上，隔板分别记为1级隔板至10级隔板；

1至5级隔板的外周侧和内缸2的缸壁之间设置蒸汽室4，1至5级隔板外周侧分别装配在蒸汽室4内侧的5个环形槽内；6至7级隔板的外周侧和内缸2的缸壁之间设置隔板套5，6至7级隔板外周侧分别装配在隔板套5内侧的2个环形槽内；所述隔板套为大型铸件，规格为4289×3715×2144.5mm。

蒸汽由外缸1的上半体部分的蒸汽入口进入，并通过内缸2的蒸汽进气口内的进汽导流环3流向内缸2的两侧，然后通过内缸2的两侧排汽导流环7流向外缸1的两端，最后通过外缸1的下半体部分的蒸汽出口排汽。

本实用新型的外缸为其内部的各部套提供支撑，并把负荷转移至基础上，外缸要承受所有安装于外缸上部件的荷重以及真空负荷，并保证不产生过大的变形，从而保证运行安全可靠。外缸1分为上、下两个半体部分，通过垂直中分面螺栓连接，方便加工运输。

本实用新型所述的低压缸采用2×10级对称双分流结构，与传统的双层缸相比，本实用新型在相同功率的情况下进汽量很大，而且能够满足百万核电工作蒸汽温度变化梯度的要求。

同时，为了消除因温度梯度过大而引起的热变形，本实用新型的核电厂汽轮机低压缸采用3层缸结构，即外缸、内缸和蒸汽室。内缸和外缸分别落在基座上，可靠性和效率大幅提高。由于外缸和轴系互不关联，低压转子的垂直位置不会因运行工况的变化而发生改变。轴封直接由位于基座上的轴承箱支撑，也避免了转子和轴封之间的摩擦。低压外缸的热膨胀由安装在外缸和轴承箱之间的波纹节吸收，所以热膨胀绝不会传送到轴承箱。本实用新型低压缸可避免传统低压双层缸结构在运行时出现的缸体变形和机组运行安全隐患。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，

本实施方式所述1级隔板至10级隔板的直径依次增大。

其他结构和参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，

本实施方式所述外缸1的上半体部分的电端12和调端10分别设有大气阀9。大气阀位于外缸上半顶部，如外缸内压力达到设定值，大汽阀的铅板会破裂，进行危急排汽，从而保护低压缸。

其他结构和参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：

本实施方式所述外缸1上半体部分包括圆弧构成的簿壁拱顶和两侧端壁；外缸1下半体部分包括端壁和侧壁，端壁与侧壁构成的长方形框架结构。

其他结构和参数与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：

本实施方式所述蒸汽室4与内缸2采用支撑键连接，所述隔板套5与内缸2采用支撑键连接。隔板套由上下两部分构成，隔板套上下部分采用定位销连接，隔板套与内缸之间采用支撑键连接，这样既可以保证做功过程中隔板套受热自由膨胀，又可以保证膨胀过程中隔板套与转子同心。

其他结构和参数与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：

本实施方式所述蒸汽室4分为上、下两个半体部分，蒸汽室4上、下两个半体部分的水平中分面上为2mm厚的因康镍堆焊。内缸水平中分面采用因康镍合金AWS A5.14 ERNiCr-3焊条进行堆焊，精加工后内缸上、下两个半体部分的中分面保证确保堆焊层厚度各2mm，以提高内缸密封性。由于热应力的存在，汽缸中分面可能出现变形并引发缝隙侵蚀，一旦发生缝隙侵蚀，对汽缸中分面的危害非常大，将严重损坏汽缸中分面的密封性能及机组的使用寿命，而在低压缸内缸中分面处堆焊不锈钢层便是有效的预防措施。

其他结构和参数与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：结合图3说明本实施方式，

本实施方式所述内缸2分为上、下两个半体部分，内缸2的下半体部分的调端、电端各有四个回热抽汽腔室；每侧的四个回热抽汽腔室分别为第一回热抽汽腔室A、第二回热抽汽腔室B、第三回热抽汽腔室C和第四回热抽汽腔室D；第四回热抽汽腔室设置在3至4级隔板之间的外周，第三回热抽汽腔室设置在5至6级隔板之间的外周，第二回热抽汽腔室设置在7至8级隔板之间的外周、第一回热抽汽腔室设置在8至9级隔板之间的外周。四个回热抽汽腔室分别设有抽气口，通过四个回热抽汽腔室各自对应的抽气口实现抽气。本实用新型由于低压内缸入口蒸汽为过热蒸汽，第三级动叶后的抽汽为湿蒸汽，第三级动叶后工作蒸汽湿度逐渐变大。考虑机组安全和效率等问题，低压内缸必须进行去湿防腐处理。抽汽口设置在抽汽腔室最低点，腔室凝结水可通过抽汽管道排出腔室，达到去湿效果。

其他结构和参数与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：

本实施方式所述的内缸2的两端与转子中轴的连接处分别设置有端汽封8。端汽封为加工安装方便，采用上、下半结构。为观测、控制端汽封腔室压力，在端汽封上半设置测压管。考虑汽封安全性，必须对其进行疏水，汽封抽汽管设计在低压端汽封下半最低点，以达到疏水目的。

其他结构和参数与具体实施方式一至七之一相同。

具体实施方式九：

本实施方式所述外缸1下半体部分的蒸汽出口处焊有撑管。在外缸排汽口处，沿纵向与横向焊上撑管，这些措施加强了低压外缸的刚性。

其他结构和参数与具体实施方式一至八之一相同。

具体实施方式十：结合图4说明本实施方式，

本实施方式所述内缸2下半体部分在接近中分面处的边沿设支脚21。内缸通过设置的撑脚水平支撑在基础上，内缸的重量直接由基础来承担，不影响内缸自由膨胀。

其他结构和参数与具体实施方式一至九之一相同。

Claims (10)

1.一种核电厂汽轮机低压缸，其特征在于，包括外缸(1)、内缸(2)、进汽导流环(3)、蒸汽室(4)、隔板套(5)、隔板(6)和排汽导流环(7)；

外缸(1)朝向发电机的一端称为外缸电端，外缸(1)的另一端称为外缸调端；外缸(1)分为上、下两个半体部分；外缸(1)的上半体部分的中部设有蒸汽入口；外缸(1)的下半体部分两端分别设置蒸汽出口；

内缸(2)设置在外缸(1)内部；内缸(2)与外缸调端方向一致的一端称为内缸调端，内缸(2)与外缸电端方向一致的一端称为内缸电端；

内缸(2)中部设置蒸汽进气口，内缸调端和内缸电端侧分别设置排汽导流环(7)；

内缸(2)的蒸汽进气口与外缸(1)的蒸汽入口通过管道连接；内缸(2)的蒸汽进气口内设置进汽导流环(3)，以内缸(2)中的进汽导流环(3)为中心线分别向内缸调端、内缸电端对称镜像依次设置隔板(6)，隔板(6)共分为10级，从进汽导流环(3)向内缸调端或内缸电端方向上，隔板分别记为1级隔板至10级隔板；

1至5级隔板的外周侧和内缸(2)的缸壁之间设置蒸汽室(4)，1至5级隔板外周侧分别装配在蒸汽室(4)内侧的5个环形槽内；6至7级隔板的外周侧和内缸(2)的缸壁之间设置隔板套(5)，6至7级隔板外周侧分别装配在隔板套(5)内侧的2个环形槽内；

蒸汽由外缸(1)的上半体部分的蒸汽入口进入，并通过内缸(2)的蒸汽进气口内的进汽导流环(3)流向内缸(2)的两侧，然后通过内缸(2)的两侧排汽导流环(7)流向外缸(1)的两端，最后通过外缸(1)的下半体部分的蒸汽出口排汽。

2.根据权利要求1所述的一种核电厂汽轮机低压缸，其特征在于，所述1级隔板至10级隔板的直径依次增大。

3.根据权利要求2所述的一种核电厂汽轮机低压缸，其特征在于，所述外缸(1)的上半体部分的电端(12)和调端(10)分别设有大气阀(9)。

4.根据权利要求3所述的一种核电厂汽轮机低压缸，其特征在于，所述外缸(1)上半体部分包括圆弧构成的簿壁拱顶和两侧端壁；外缸(1)下半体部分包括端壁和侧壁，端壁与侧壁构成的长方形框架结构。

5.根据权利要求4所述的一种核电厂汽轮机低压缸，其特征在于，所述蒸汽室(4)与内缸(2)采用支撑键连接，所述隔板套(5)与内缸(2)采用支撑键连接。

6.根据权利要求1至5之一所述的一种核电厂汽轮机低压缸，其特征在于，所述蒸汽室(4)分为上、下两个半体部分，蒸汽室(4)上、下两个半体部分的水平中分面上为2mm厚的因康镍堆焊。

7.根据权利要求6所述的一种核电厂汽轮机低压缸，其特征在于，所述内缸(2)分为上、下两个半体部分，内缸(2)的下半体部分的调端、电端各有四个回热抽汽腔室；每侧的四个回热抽汽腔室分别为第一回热抽汽腔室(A)、第二回热抽汽腔室(B)、第三回热抽汽腔室(C)和第四回热抽汽腔室(D)；第四回热抽汽腔室设置在3至4级隔板之间的外周，第三回热抽汽腔室设置在5至6级隔板之间的外周，第二回热抽汽腔室设置在7至8级隔板之间的外周、第一回热抽汽腔室设置在8至9级隔板之间的外周。

8.根据权利要求7所述的一种核电厂汽轮机低压缸，其特征在于，所述的内缸(2)的两端与转子中轴的连接处分别设置有端汽封(8)。

9.根据权利要求8所述的一种核电厂汽轮机低压缸，其特征在于，所述外缸(1)下半体部分的蒸汽出口处焊有撑管。

10.根据权利要求9所述的一种核电厂汽轮机低压缸，其特征在于，所述内缸(2)下半体部分在接近中分面处的边沿设支脚(21)。