汽輪機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及動力機(jī)械領(lǐng)域，公開了一種汽輪機(jī)，該汽輪機(jī)包括轉(zhuǎn)子(10)，所述轉(zhuǎn)子(10)的外部設(shè)置有進(jìn)汽分流環(huán)(20)，所述進(jìn)汽分流環(huán)(20)上設(shè)置有用于使再熱蒸汽通過以吹拂所述轉(zhuǎn)子(10)表面的通汽孔(21)。在本實(shí)用新型中，采用在進(jìn)汽分流環(huán)上開設(shè)通汽孔的方式達(dá)到使轉(zhuǎn)子表面冷卻的目的，結(jié)構(gòu)簡單，且不引入額外的低溫冷卻汽源，因此也不需要增加額外的控制系統(tǒng)。而且，由于本實(shí)用新型是通過系統(tǒng)中原有的蒸汽對轉(zhuǎn)子表面進(jìn)行冷卻的，因此減小了蒸汽的損失，對機(jī)組效率影響小，而且能夠避免轉(zhuǎn)子彎曲，提高轉(zhuǎn)子使用壽命，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。另外，本實(shí)用新型主要適用于對汽輪機(jī)的中壓轉(zhuǎn)子的冷卻。
【專利說明】
汽輪機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及動力機(jī)械領(lǐng)域，具體地，涉及一種汽輪機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]汽輪機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)式動力機(jī)械。汽輪機(jī)本體由轉(zhuǎn)子和靜子兩部分組成，其中靜子包括汽缸，而汽缸通常分為高壓、中壓以及低壓汽缸，高、中壓缸一般為雙層缸結(jié)構(gòu)，即分為內(nèi)杠和外缸。轉(zhuǎn)子包括主軸、葉輪(用于安裝動葉片并將動葉片的轉(zhuǎn)矩傳遞給主軸)、動葉柵、聯(lián)軸器(連接汽輪機(jī)的各轉(zhuǎn)子及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子，并傳遞轉(zhuǎn)子上的扭矩)。汽輪機(jī)葉片包括動葉片和靜葉片(又稱噴嘴葉片)，動葉片安裝在轉(zhuǎn)子葉輪(沖動式汽輪機(jī))或轉(zhuǎn)鼓(反動式汽輪機(jī))上，接受噴嘴葉柵射出的高速汽流，把蒸汽的動能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
[0003]汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子長期在高溫下運(yùn)行(例如，對于大功率的汽輪機(jī)，為了提高機(jī)組的熱效率，亞臨界機(jī)組的主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度可達(dá)到540°C，超臨界機(jī)組和超超臨界機(jī)組的主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度可達(dá)到600°C)，這種高溫環(huán)境會導(dǎo)致材料的力學(xué)性能有所下降，具體地，會使轉(zhuǎn)子材料的殘余應(yīng)力隨著運(yùn)行時(shí)間的增加而發(fā)生塑性變形，尤其是容易發(fā)生局部超溫(所謂超溫是指運(yùn)行中鍋爐出口蒸汽溫度或受熱面管管壁溫度超過其規(guī)定值的現(xiàn)象)現(xiàn)象，在局部超溫狀態(tài)下，會加劇應(yīng)力蠕變速度，從而造成轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲，影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。為了克服上述缺陷，傳統(tǒng)的是通過增加額外的冷卻系統(tǒng)對轉(zhuǎn)子局部超溫的位置進(jìn)行冷卻，一般地，該冷卻系統(tǒng)是從其他汽源引入冷卻蒸汽，以進(jìn)入進(jìn)汽分流環(huán)吹拂轉(zhuǎn)子中間部分，從而降低轉(zhuǎn)子溫度。
[0004]然而，上述冷卻方式由于需要增加額外的用于引入低溫冷卻汽體的冷卻汽源管路，從而會增加汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，而且，低溫冷卻汽體需引自壓力更高的蒸汽段且引入的低溫冷卻蒸汽需要增加額外的控制系統(tǒng)，這樣會降低機(jī)組的出力能力且很難根據(jù)機(jī)組工況變化實(shí)現(xiàn)最優(yōu)量化調(diào)節(jié)。另外，對低溫冷卻汽體的溫度控制很難達(dá)到與轉(zhuǎn)子溫度相匹配，過低的冷卻汽體溫度同樣會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力發(fā)生變化。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種汽輪機(jī)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、降低機(jī)組的出力能力以及引入的低溫冷卻汽體的溫度控制很難達(dá)到與轉(zhuǎn)子溫度相匹配的問題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種汽輪機(jī)，該汽輪機(jī)包括轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子的外部設(shè)置有進(jìn)汽分流環(huán)，所述進(jìn)汽分流環(huán)上設(shè)置有用于使再熱蒸汽通過以吹拂所述轉(zhuǎn)子表面的通汽孔。
[0007]優(yōu)選地，所述進(jìn)汽分流環(huán)具有中心孔以及從所述中心孔延伸的多個(gè)安裝部。
[0008]優(yōu)選地，所述通汽孔為多個(gè)，并分別圍繞所述轉(zhuǎn)子的外圓周設(shè)置。
[0009]優(yōu)選地，多個(gè)所述通汽孔均勻的設(shè)置在所述進(jìn)汽分流環(huán)上。
[0010]優(yōu)選地，所述通汽孔為6-8個(gè)。
[0011]優(yōu)選地，多個(gè)所述通汽孔的中心軸線與所述轉(zhuǎn)子的表面相切。
[0012]優(yōu)選地，多個(gè)所述通汽孔的出汽方向與所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相同。
[0013]優(yōu)選地，所述通汽孔為階梯孔，該通汽孔包括靠近所述轉(zhuǎn)子的第一孔段和遠(yuǎn)離所述轉(zhuǎn)子的第二孔段，所述第一孔段的直徑大于所述第二孔段的直徑。
[0014]優(yōu)選地，所述通汽孔為錐形孔，且沿著遠(yuǎn)離所述轉(zhuǎn)子的方向，所述通汽孔的直徑逐漸減小。
[0015]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子為所述汽輪機(jī)的中壓轉(zhuǎn)子，所述汽輪機(jī)包括用于引入再熱蒸汽的進(jìn)汽插管，該進(jìn)汽插管與汽輪機(jī)的中壓內(nèi)缸連通，所述進(jìn)汽分流環(huán)通過所述安裝部安裝在所述中壓內(nèi)缸中，所述中壓內(nèi)缸中對稱設(shè)置有正向第一級靜葉、反向第一級靜葉以及分別與所述正向第一級靜葉、反向第一級靜葉對應(yīng)的正向第一級動葉、反向第一級動葉。
[0016]在本實(shí)用新型中，采用在進(jìn)汽分流環(huán)上開設(shè)通汽孔的方式達(dá)到使轉(zhuǎn)子表面冷卻的目的(具體地是利用了再熱蒸汽的溫度小于轉(zhuǎn)子表面的溫度的原理而實(shí)現(xiàn)了對轉(zhuǎn)子表面冷卻的目的)，結(jié)構(gòu)簡單，且不引入額外的低溫冷卻汽源，因此也不需要增加額外的控制系統(tǒng)。而且，由于本實(shí)用新型是通過系統(tǒng)中原有的蒸汽對轉(zhuǎn)子表面進(jìn)行冷卻的，因此減小了蒸汽的損失，對機(jī)組效率影響小，而且能夠避免轉(zhuǎn)子彎曲，提高轉(zhuǎn)子使用壽命，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。另外，本實(shí)用新型主要適用于對汽輪機(jī)的中壓轉(zhuǎn)子的冷卻。
[0017]本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0018]附圖是用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本實(shí)用新型，但并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限制。在附圖中:
[0019]圖1是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】提供的汽輪機(jī)的局部剖視圖(圖中只示出了轉(zhuǎn)子和進(jìn)汽分流環(huán))。
[0020]圖2是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】提供的汽輪機(jī)的部分結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0021]附圖標(biāo)記說明
[0022]10:轉(zhuǎn)子；20:進(jìn)汽分流環(huán)；
[0023]21:通汽孔；21a:第一孔段；
[0024]21b:第二孔段；22:中心孔；
[0025]23:安裝部；30:進(jìn)汽插管；
[0026]40:中壓內(nèi)缸；51:正向第一級靜葉；
[0027]52:反向第一級靜葉；61:正向第一級動葉；
[0028]62:反向第一級動葉。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。
[0030]在本實(shí)用新型中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下、左、右”通常是指參考附圖所示的上、下、左、右；“內(nèi)、外”是指相對于各部件本身的輪廓的內(nèi)、外。
[0031]基于現(xiàn)有技術(shù)中的汽輪機(jī)，本實(shí)用新型中提供的汽輪機(jī)對于轉(zhuǎn)子的冷卻不需要像現(xiàn)有技術(shù)一樣增加額外的低溫冷卻汽源，因此能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，下文將參考附圖對本實(shí)用新型提供的汽輪機(jī)進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0032]如圖1所示，本實(shí)用新型提供的汽輪機(jī)包括轉(zhuǎn)子10，該轉(zhuǎn)子10的外部設(shè)置有進(jìn)汽分流環(huán)20，其中，所述進(jìn)汽分流環(huán)20上設(shè)置有用于使再熱蒸汽通過以吹拂轉(zhuǎn)子10表面的通汽孔21。
[0033]需要說明的是，所謂再熱蒸汽就是通過再熱器的蒸汽，具體地，過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做完功后，蒸汽的壓力溫度下降，為了循環(huán)利用，把這一部分蒸汽引回至鍋爐的再熱器，進(jìn)行加熱，提高蒸汽品性，從而再次做功，引回鍋爐的再熱器進(jìn)行加熱的這一部分蒸汽稱為再熱蒸汽。
[0034]在本實(shí)用新型中，采用在進(jìn)汽分流環(huán)20上開設(shè)通汽孔21的方式達(dá)到使轉(zhuǎn)子10表面冷卻的目的(具體地是利用了再熱蒸汽的溫度(一般為540度左右)小于轉(zhuǎn)子表面的溫度(一般為600度左右)的原理而實(shí)現(xiàn)了對轉(zhuǎn)子表面冷卻的目的)，結(jié)構(gòu)簡單，且不引入額外的低溫冷卻汽源，因此也不需要增加額外的控制系統(tǒng)。而且，由于本實(shí)用新型是通過系統(tǒng)中原有的蒸汽(即再熱蒸汽)對轉(zhuǎn)子表面進(jìn)行冷卻的，因此減小了蒸汽的損失，對機(jī)組效率影響小，而且能夠避免轉(zhuǎn)子彎曲，提高轉(zhuǎn)子使用壽命，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。另外，本實(shí)用新型主要適用于對汽輪機(jī)的中壓轉(zhuǎn)子的冷卻。
[0035]其中，進(jìn)汽分流環(huán)21的作用是將再熱蒸汽與轉(zhuǎn)子10隔開，從而防止大量的再熱蒸汽直接吹向高速運(yùn)動的轉(zhuǎn)子，而使轉(zhuǎn)子表面的溫度再次升高。如圖1所示，所述進(jìn)汽分流環(huán)20具有中心孔22以及從中心孔22延伸的多個(gè)安裝部23，所述轉(zhuǎn)子10位于中心孔22中，可以理解的是，所述轉(zhuǎn)子10與進(jìn)汽分流環(huán)20之間具有間隙。
[0036]具體地，為了提高對轉(zhuǎn)子10表面的冷卻效率，所述通汽孔21為多個(gè)，并分別圍繞轉(zhuǎn)子10的外圓周設(shè)置。也可以說，多個(gè)通汽孔21圍繞進(jìn)汽分流環(huán)20的中心孔22設(shè)置。
[0037]進(jìn)一步地，多個(gè)通汽孔21均勻的設(shè)置在進(jìn)汽分流環(huán)20上，從而使進(jìn)汽分流環(huán)20的結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)，也能夠避免由于在進(jìn)汽分流環(huán)20上設(shè)置多個(gè)通汽孔而對進(jìn)汽分流環(huán)20的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度造成影響。
[0038]需要說明的是，通汽孔21的數(shù)量可以根據(jù)轉(zhuǎn)子10的直徑、進(jìn)汽分流環(huán)20的外形尺寸以及通過通汽孔21進(jìn)入進(jìn)汽分流環(huán)20中的再熱蒸汽占總的再熱蒸汽量的百分比(一般情況下，該百分比為2%)進(jìn)行選擇，例如，通汽孔21可以為6-8個(gè)，當(dāng)然，通汽孔21的孔徑大小也可以根據(jù)上述幾個(gè)影響通汽孔21數(shù)量的因素進(jìn)行選擇。
[0039]另外，考慮到冷卻效率的問題，優(yōu)選地，多個(gè)通汽孔21的中心軸線與轉(zhuǎn)子表面相切。優(yōu)選地，多個(gè)通汽孔21的出汽方向與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相同。這里需要說明的是，“多個(gè)通汽孔21的出汽方向與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相同”可以理解為:例如，轉(zhuǎn)子沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，則“多個(gè)通汽孔21的出汽方向”可以理解為該多個(gè)通汽孔21的中心軸線在同一平面內(nèi)的傾斜方向整體上看為逆時(shí)針方向，具體如圖1所示。
[0040]進(jìn)一步地，所述通汽孔21為階梯孔，該通汽孔21包括靠近轉(zhuǎn)子10的第一孔段21a和遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子10的第二孔段21b，所述第一孔段21a的直徑大于第二孔段21b的直徑?；蛘?，所述通汽孔21為錐形孔，沿著遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子10的方向，所述通汽孔21的直徑逐漸減小。需要說明的是，之所以采取階梯孔或者錐形孔的形式是為了提高流經(jīng)通汽孔21的再熱蒸汽的速度，從而提高再熱蒸汽對轉(zhuǎn)子表面的冷卻效率。具體地，在汽輪機(jī)的工作過程中，再熱蒸汽進(jìn)入通汽孔21，在此過程中，由于做功吸收熱量，因此再熱蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，蒸汽流動速度提高，壓力降低，進(jìn)而蒸汽溫度降低，同時(shí)從通汽孔21出口汽流吹拂轉(zhuǎn)子10表面，從而降低轉(zhuǎn)子表面的溫度。
[0041]具體地，所述轉(zhuǎn)子10可以為所述汽輪機(jī)的中壓轉(zhuǎn)子，所述汽輪機(jī)包括用于引入再熱蒸汽的進(jìn)汽插管30，該進(jìn)汽插管30與汽輪機(jī)的中壓內(nèi)缸40連通，所述進(jìn)汽分流環(huán)20通過安裝部23安裝在中壓內(nèi)缸40中，所述中壓內(nèi)缸60中對稱設(shè)置有正向第一級靜葉51和反向第一級靜葉52(習(xí)慣上將順著汽輪機(jī)的高、中、低壓缸的方向稱為正向)以及分別與所述正向第一級靜葉51、反向第一級靜葉52對應(yīng)的正向第一級動葉61、反向第一級動葉62。具體地，在汽輪機(jī)的工作過程中，再熱蒸汽經(jīng)過進(jìn)汽插管30進(jìn)入中壓內(nèi)缸40，經(jīng)過進(jìn)汽分流環(huán)20后，對稱地流向正向第一級靜葉51、反向第一級靜葉52，同時(shí)，少量再熱蒸汽沿通汽孔21進(jìn)入進(jìn)汽分流環(huán)20內(nèi)，形成高速切向汽流，利用渦流原理，沿轉(zhuǎn)子10高速旋轉(zhuǎn)，從而吹拂轉(zhuǎn)子10的表面，然后流向正向第一級靜葉51、反向第一級靜葉52的頂部，并帶走轉(zhuǎn)子10鼓風(fēng)產(chǎn)生的熱量，從而達(dá)到降低轉(zhuǎn)子10局部溫度的目的(圖2中的箭頭走向?yàn)樵贌嵴羝钠髯呦?。
[0042]本實(shí)用新型提供的汽輪機(jī)由于不引人外接冷卻汽源管路，因此采用本實(shí)用新型中的對轉(zhuǎn)子的冷卻方式不會對高壓缸或其他蒸汽系統(tǒng)造成任何影響，從而相比于現(xiàn)有技術(shù)簡化了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高可靠性;而且，正是因?yàn)椴灰送饨永鋮s汽源管路，因此也不需要增設(shè)額外的控制系統(tǒng)，從而在滿足機(jī)組各工況冷卻要求的同時(shí)不影響機(jī)組運(yùn)行；另外，本實(shí)用新型是根據(jù)渦流原理進(jìn)行設(shè)計(jì)的，并且還通過數(shù)值模擬軟件進(jìn)行流場分析，分析證明本實(shí)用新型中對轉(zhuǎn)子表面的冷卻能夠滿足冷卻要求。
[0043]以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0044]另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本實(shí)用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0045]此外，本實(shí)用新型的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本實(shí)用新型的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型所公開的內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種汽輪機(jī)，該汽輪機(jī)包括轉(zhuǎn)子(10)，所述轉(zhuǎn)子(10)的外部設(shè)置有進(jìn)汽分流環(huán)(20)，其特征在于，所述進(jìn)汽分流環(huán)(20)上設(shè)置有用于使再熱蒸汽通過以吹拂所述轉(zhuǎn)子(10)表面的通汽孔(21)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機(jī)，其特征在于，所述進(jìn)汽分流環(huán)(20)具有中心孔(22)以及從所述中心孔(22)延伸的多個(gè)安裝部(23)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽輪機(jī)，其特征在于，所述通汽孔(21)為多個(gè)，并分別圍繞所述轉(zhuǎn)子(10)的外圓周設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽輪機(jī)，其特征在于，多個(gè)所述通汽孔(21)均勻的設(shè)置在所述進(jìn)汽分流環(huán)(20)上。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽輪機(jī)，其特征在于，所述通汽孔(21)為6-8個(gè)。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽輪機(jī)，其特征在于，多個(gè)所述通汽孔(21)的中心軸線與所述轉(zhuǎn)子(10)的表面相切。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的汽輪機(jī)，其特征在于，多個(gè)所述通汽孔(21)的出汽方向與所述轉(zhuǎn)子(10)的旋轉(zhuǎn)方向相同。8.根據(jù)權(quán)利要求2-7中任意一項(xiàng)所述的汽輪機(jī)，其特征在于，所述通汽孔(21)為階梯孔，該通汽孔(21)包括靠近所述轉(zhuǎn)子(10)的第一孔段(21a)和遠(yuǎn)離所述轉(zhuǎn)子(10)的第二孔段(21b)，所述第一孔段(21a)的直徑大于所述第二孔段(21b)的直徑。9.根據(jù)權(quán)利要求2-7中任意一項(xiàng)所述的汽輪機(jī)，其特征在于，所述通汽孔(21)為錐形孔，且沿著遠(yuǎn)離所述轉(zhuǎn)子(10)的方向，所述通汽孔(21)的直徑逐漸減小。10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽輪機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(10)為所述汽輪機(jī)的中壓轉(zhuǎn)子，所述汽輪機(jī)包括用于引入再熱蒸汽的進(jìn)汽插管(30)，該進(jìn)汽插管(30)與汽輪機(jī)的中壓內(nèi)缸(40)連通，所述進(jìn)汽分流環(huán)(20)通過所述安裝部(23)安裝在所述中壓內(nèi)缸(40)中，所述中壓內(nèi)缸(40)中對稱設(shè)置有正向第一級靜葉(51)、反向第一級靜葉(52)以及分別與所述正向第一級靜葉(51)、反向第一級靜葉(52)對應(yīng)的正向第一級動葉(61)、反向第一級動葉(62)。
【文檔編號】F01D5/08GK205578036SQ201620436239
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】劉鐵臣
【申請人】中國神華能源股份有限公司, 北京國華電力有限責(zé)任公司, 綏中發(fā)電有限責(zé)任公司