CN210087403U - 汽轮机冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及汽轮机冷却技术领域，尤其涉及一种汽轮机冷却系统，包括转子和套设在转子外部的汽缸，汽缸与转子之间形成有冷却空间，汽缸朝向冷却空间的内侧壁上安装有配流环，配流环与转子同轴布置，配流环上开设有配流孔，汽缸设有用于引入冷却蒸汽的孔道，孔道通过配流孔与冷却空间相连通。配流环可以承担多重管系或孔道的配流作用，对汽缸孔道引入的冷却蒸汽在转子周向上进行配流，使冷却蒸汽均匀进入汽缸与转子之间的冷却空间，因而可有效减少冷却系统中管系及孔道的数量，简化冷却系统的整体结构；并且，汽缸上的一个或多个孔道引入的冷却蒸汽扩散混合后再经配流环的配流孔进入冷却空间，能够有效防止蒸汽对转子的直接冷冲。

Description

汽轮机冷却系统

技术领域

本实用新型涉及汽轮机冷却技术领域，尤其涉及一种汽轮机冷却系统。

背景技术

冷却技术广泛应用于高温、高压蒸汽环境下汽轮机汽缸和转子设计。针对汽轮机汽缸和转子需要冷却的高温区域，通常采用向汽缸和转子之间的待冷却高温区域内通入高压低温的冷却蒸汽，冷却蒸汽可在高低压差的作用下在待冷却高温区域内顺向流动，由此对其进行冷却，以使得该区域的蠕变寿命满足设计要求。冷却蒸汽可以通过外部管道或汽缸孔道引入汽缸的待冷却高温区域内，为保证引入的冷却蒸汽对汽缸和转子周向充分冷却，现有技术中，在汽缸的周向上设置有多重管系或孔道，存在冷却系统配置复杂的缺陷。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单的汽轮机冷却系统，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种汽轮机冷却系统，包括转子和套设在转子外部的汽缸，汽缸与转子之间形成有冷却空间，汽缸朝向冷却空间的内侧壁上安装有配流环，配流环与转子同轴布置，配流环上开设有配流孔，汽缸设有用于引入冷却蒸汽的孔道，孔道通过配流孔与冷却空间相连通。

优选地，汽缸的内侧壁上开设有沿周向延伸的环形凹槽，配流环安装在环形凹槽内，孔道贯穿环形凹槽。

优选地，配流环与环形凹槽的槽底壁之间具有间隔距离。

优选地，配流环上设有多个配流孔，所有配流孔在配流环上呈中心对称分布。

优选地，配流环包括多个环片，所有环片依次首尾相连形成环形。

优选地，孔道贯穿汽缸并与外部管道相连通，外部管道向孔道内输送冷却蒸汽。

优选地，外部管道上设有逆止阀。

优选地，外部管道上设有节流装置。

优选地，节流装置为节流阀。

优选地，孔道在汽缸内部延伸并与汽缸的通流级相连通。

与现有技术相比，本实用新型具有显著的进步：

本实用新型的汽轮机冷却系统，在汽缸内侧壁上装配配流环，配流环与转子同轴布置，可以对汽缸孔道引入的冷却蒸汽在转子周向上进行配流，使冷却蒸汽均匀进入汽缸与转子之间的冷却空间，从而对汽缸和转子周向充分冷却，因此，配流环的设置可以承担多重管系或孔道的配流作用，因而可有效减少冷却系统中管系及孔道的数量，简化冷却系统的整体结构；并且，采用配流环配流，可以使汽缸上的一个或多个孔道引入的冷却蒸汽扩散混合后再经配流环的配流孔进入冷却空间，能够有效防止蒸汽对转子的直接冷冲。

附图说明

图1是本实用新型实施例的汽轮机冷却系统的结构示意图。

图2是本实用新型实施例的汽轮机冷却系统中配流环的结构示意图。

图3是本实用新型实施例的汽轮机冷却系统的管系简示图。

其中，附图标记说明如下：

1、转子 2、汽缸

21、孔道 22、环形凹槽

3、冷却空间 4、配流环

41、配流孔 42、环片

5、汽封环 6、外部管道

7、逆止阀 8、节流装置

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1至图3所示，本实用新型的汽轮机冷却系统的一种实施例。

参见图1，本实施例的汽轮机冷却系统包括转子1和汽缸2，汽缸2套设在转子1外部，转子1可绕轴线转动。汽缸2与转子1之间形成有冷却空间3，冷却空间3位于汽缸2和转子1需要进行冷却处理的待冷却高温区域，通过向该冷却空间3内通入高压低温的冷却蒸汽，可以对汽缸2和转子1的待冷却高温区域进行冷却。在冷却空间3的一侧，汽缸2与转子1之间通过汽封环5密封。本实施例中，在汽缸2朝向冷却空间3的内侧壁上安装有配流环4，配流环4与转子1同轴布置，配流环4上开设有配流孔41，配流孔41为通孔。汽缸2设有孔道21，孔道21可以设有一个或者多个。孔道21用于引入冷却蒸汽，孔道21通过配流环4上的配流孔41与冷却空间3相连通，即配流环4在周向上将冷却空间3与汽缸2上的孔道21隔开，孔道21引入的冷却蒸汽经配流环4上的配流孔41分配配流后再进入冷却空间3内。

本实施例的上述汽轮机冷却系统，在汽缸2内侧壁上装配配流环4，配流环4与转子1同轴布置，可以对汽缸2上的孔道21引入的冷却蒸汽在转子1周向上进行配流，使冷却蒸汽均匀进入汽缸2与转子1之间的冷却空间3，从而对汽缸2和转子1周向充分冷却，因此，配流环4的设置可以承担多重管系或孔道的配流作用，因而可有效减少冷却系统中管系及孔道的数量，简化冷却系统的整体结构。并且，采用配流环4配流，可以使汽缸2上的一个或多个孔道21引入的冷却蒸汽扩散混合后再经配流环4的配流孔41进入冷却空间3，能够有效防止蒸汽对转子1的直接冷冲。

本实施例中，优选地，参见图1，可以在汽缸2朝向冷却空间3的内侧壁上开设有沿周向延伸的环形凹槽22，配流环4可以安装在该环形凹槽22内，以实现配流环4与汽缸2之间的装配。汽缸2上的孔道21则贯穿环形凹槽22，使孔道21与环形凹槽22相连通，则孔道21、配流环4的配流孔41以及冷却空间3相连通。配流环4在环形凹槽22内的安装方式并局限，为保证配流环4的两侧与环形凹槽22之间的装配密封性，优选地，配流环4的两侧可以分别嵌设在环形凹槽22的两侧壁上，以防止配流环4与环形凹槽22之间存在可供冷却蒸汽直接通过的间隙。

进一步，配流环4与环形凹槽22的槽底壁之间具有间隔距离，以在配流环4与汽缸2之间形成周向空间，该周向空间可供汽缸2上的一个或多个孔道21引入的冷却蒸汽在其内充分扩散混合，混合后的冷却蒸汽经配流环4的配流孔41进入冷却空间3，能够确保蒸汽不会对转子1直接冷冲。

本实施例中，优选地，参见图2，配流环4上可以设有多个配流孔41，所有配流孔41在配流环4的周向上间隔布置，且呈中心对称分布。由此可以增加配流环4对冷却蒸汽配流的均匀性，使冷却蒸汽更加均匀地进入冷却空间3，确保对汽缸2和转子1周向的充分冷却。配流孔41的数量并不局限，可以根据冷却蒸汽量和配流量进行设计，配流孔41在配流环4周向上的分布位置也不局限，可以根据汽缸2和转子1的待冷却高温区域的冷却需求设计不同的配流位置。

进一步，配流环4可以包括多个环片42，所有环片42依次首尾相连形成环形，即构成环形的配流环4，由此可便于配流环4在汽缸2上的装配。环片42的数量并不局限，优选地，环片42的数量为偶数个，以便于对称设计。例如本实施例中，环片42设有两个，当然，环片42也可以设有四个或者更多。

在一种实施方式中，冷却蒸汽的引入可以采用内部引流的方式，此时，孔道21在汽缸2内部延伸并与汽缸2的通流级相连通，所述通流级为蒸汽参数与所需要的冷却蒸汽参数相匹配的通流级。由此，通过孔道21可将本汽缸2内部通流级间合适的低温蒸汽作为冷却蒸汽引入本汽缸2的冷却空间3，对汽缸2和转子1的待冷却高温区域进行冷却。通过配流环4的配流作用，可以在减少孔道21的数量情况下保证冷却蒸汽对汽缸2和转子1周向充分冷却。

在另一种实施方式中，冷却蒸汽的引入可以采用外部引流的方式，此时，参见图3，孔道21贯穿汽缸2并与外部管道6相连通，通过外部管道6向孔道21内输送冷却蒸汽，冷却蒸汽的来源可以是锅炉加热蒸汽，或者是前汽缸的排汽，或者是本汽缸通流级间合适参数的蒸汽，亦或者是前汽缸排汽和本汽缸通流级间蒸汽二者的混参蒸汽。冷却蒸汽经配流环4的配流孔41进入汽缸2的冷却空间3，对汽缸2和转子1的待冷却高温区域进行冷却，通过配流环4的配流作用，可以在减少孔道21的数量情况下保证冷却蒸汽对汽缸2和转子1周向充分冷却。

进一步，采用外部引流的方式时，可以在外部管道6上设置逆止阀7。通过逆止阀7，一方面可以防止蒸汽倒流，有效避免下游的高温蒸汽(冷却空间3内的高温蒸汽)在变化、异常或极端工况下通过孔道21和外部管道6逆向流动倒灌进入低温区域，防止汽缸2由此产生不必要的变形，保证汽轮机寿命设计。另一方面，逆止阀7的存在使得冷却系统前后压差的设计可以合理减小，高压侧冷却蒸汽可选择压力级能级较低的蒸汽，冷却气流量可以合理减小，从而可避免高品质蒸汽的浪费，为系统节约能力，提高经济性。

进一步，采用外部引流的方式时，可以在外部管道6上设置节流装置8，节流装置8设于逆止阀7的下游，用于调节冷却蒸汽流量，以合理利用蒸汽。优选地，节流装置8可以为节流阀。

则本实施例的汽轮机冷却系统在采用外部引流的方式时，冷却蒸汽可以外部(锅炉或前汽缸)或汽缸2通流级间引入，沿图3中箭头所指方向，依次经过外部管道6上的逆止阀7、节流装置8后送入汽缸2的孔道21，然后进入配流环4与汽缸2之间的周向空间内充分扩散混合，再经配流环4的配流孔41进入冷却空间3，对汽缸2和转子1的待冷却高温区域进行合理冷却，实现该区域的蠕变寿命考核设计要求。

本实施例的汽轮机冷却系统在设计时，可以通过以下步骤进行：

步骤1、基于汽轮机汽缸2和转子1低压高温区域的蠕变寿命计算，确定该区域为待冷却高温区域，需要合理冷却汽流进行冷却。

步骤2、基于待冷却高温区域蒸汽参数，分析并确定汽轮机系统中合适位置的高压低温蒸汽作为冷却蒸汽。

步骤3、结合待冷却高温区域蒸汽参数及选好的冷却蒸汽参数，分析并确定所需冷却蒸汽量。

步骤4、基于上述条件，对外部管道6、节流装置8、孔道21口径进行选型、流量设计。

步骤5、根据设计参数，选型可靠的逆止阀7，根据结构条件，设计配流环4和配流孔41。

步骤6、对整个冷却系统进行考核计算，汽缸2和转子1寿命满足30年设计寿命要求。

综上所述，本实施例的汽轮机冷却系统，通过设置配流环4，可有效减少冷却系统中管系及孔道的数量，简化冷却系统的整体结构，同时防止蒸汽对转子的直接冷冲；通过设置逆止阀7，可有效防止高温蒸汽逆向流动倒灌进入低温区域，同时减小冷却系统前后设计压差，为系统节约能力，提高经济性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种汽轮机冷却系统，包括转子(1)和套设在所述转子(1)外部的汽缸(2)，其特征在于，所述汽缸(2)与所述转子(1)之间形成有冷却空间(3)，所述汽缸(2)朝向所述冷却空间(3)的内侧壁上安装有配流环(4)，所述配流环(4)与所述转子(1)同轴布置，所述配流环(4)上开设有配流孔(41)，所述汽缸(2)设有用于引入冷却蒸汽的孔道(21)，所述孔道(21)通过所述配流孔(41)与所述冷却空间(3)相连通。

2.根据权利要求1所述的汽轮机冷却系统，其特征在于，所述汽缸(2)的内侧壁上开设有沿周向延伸的环形凹槽(22)，所述配流环(4)安装在所述环形凹槽(22)内，所述孔道(21)贯穿所述环形凹槽(22)。

3.根据权利要求2所述的汽轮机冷却系统，其特征在于，所述配流环(4)与所述环形凹槽(22)的槽底壁之间具有间隔距离。

4.根据权利要求1所述的汽轮机冷却系统，其特征在于，所述配流环(4)上设有多个所述配流孔(41)，所有所述配流孔(41)在所述配流环(4)上呈中心对称分布。

5.根据权利要求1所述的汽轮机冷却系统，其特征在于，所述配流环(4)包括多个环片(42)，所有所述环片(42)依次首尾相连形成环形。

6.根据权利要求1所述的汽轮机冷却系统，其特征在于，所述孔道(21)贯穿所述汽缸(2)并与外部管道(6)相连通，所述外部管道(6)向所述孔道(21)内输送冷却蒸汽。

7.根据权利要求6所述的汽轮机冷却系统，其特征在于，所述外部管道(6)上设有逆止阀(7)。

8.根据权利要求6所述的汽轮机冷却系统，其特征在于，所述外部管道(6)上设有节流装置(8)。

9.根据权利要求8所述的汽轮机冷却系统，其特征在于，所述节流装置(8)为节流阀。

10.根据权利要求1所述的汽轮机冷却系统，其特征在于，所述孔道(21)在所述汽缸(2)内部延伸并与所述汽缸(2)的通流级相连通。

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