專(zhuān)利名稱(chēng):蒸汽輪機(jī)高壓端均壓孔和汽封系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于蒸汽輪機(jī)的，確切地說(shuō)，是關(guān)于汽輪機(jī)高壓端的汽封和均壓孔方式的。
為了獲得高效率，電力工業(yè)部門(mén)通常需要在汽輪發(fā)電機(jī)組上采用多組調(diào)節(jié)閥，對(duì)可變的進(jìn)口噴嘴蒸汽通流面積進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。這樣，各個(gè)進(jìn)口噴嘴室和與之相連的噴嘴葉柵都由各自的調(diào)節(jié)閥供汽。進(jìn)口噴嘴葉柵和第一級(jí)轉(zhuǎn)子動(dòng)葉柵，合在一起構(gòu)成了調(diào)節(jié)級(jí)。然而從噴嘴流出的高壓蒸汽，在到達(dá)噴嘴和動(dòng)葉之間的軸向間隙處后，可能沿著噴嘴底部和動(dòng)葉圍帶外緣這兩處噴嘴汽封片和轉(zhuǎn)子之間的漏汽通道泄漏。由于這漏汽不通過(guò)動(dòng)葉柵，不作功，所以漏汽量的多少對(duì)于汽輪機(jī)的效率是有影響的。對(duì)通常的、一般以化石類(lèi)燃料為能源的汽輪發(fā)電機(jī)組，這種漏汽的溫度，在額定工作條件下約在520℃左右，并且隨負(fù)荷的降低而下降。但是，即使是在半負(fù)荷狀態(tài)下，漏汽的溫度也高于480℃。
在高壓汽輪機(jī)里，從噴嘴出口泄漏出的蒸汽，溫度很高，并且可能從轉(zhuǎn)子和噴嘴箱之間穿過(guò)流到轉(zhuǎn)子的推力平衡活塞處。在給定的結(jié)構(gòu)尺寸下，對(duì)應(yīng)于最大蠕變切應(yīng)力的轉(zhuǎn)子材料強(qiáng)度，隨溫度升高而下降。所以應(yīng)想方設(shè)法來(lái)降低這種漏汽的溫度。3206166號(hào)美國(guó)專(zhuān)利提出了一種辦法來(lái)降低轉(zhuǎn)子附近的蒸汽溫度。這個(gè)專(zhuān)利建議的辦法是把調(diào)節(jié)級(jí)里的蒸汽流動(dòng)方向設(shè)計(jì)成與以后各級(jí)葉柵里的汽流方向相反，另外還設(shè)計(jì)了一種新的均壓孔和汽封系統(tǒng)，以隔離從噴嘴出口處泄漏出來(lái)的蒸汽流，使它不能直接與轉(zhuǎn)子接觸。單流式高壓汽輪機(jī)和復(fù)式高中壓汽輪機(jī)都需要一個(gè)轉(zhuǎn)子的推力平衡活塞，它的直徑與葉片通道平均中徑近似相等。高壓轉(zhuǎn)子的推力平衡活塞，暴露在調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉出口的蒸汽中，后者的溫度，在整個(gè)負(fù)荷變化的范圍內(nèi)，比噴嘴出口蒸汽溫度約低25～55℃。但是調(diào)節(jié)級(jí)的逆流布置方式也有其缺點(diǎn)，即當(dāng)蒸汽流從調(diào)節(jié)級(jí)出來(lái)并被引導(dǎo)到以后各級(jí)葉柵時(shí)，需要繞著噴嘴室轉(zhuǎn)向180°，這就會(huì)引起附加損失，所以效率較低。因此，理想的方案是采用順流式調(diào)節(jié)級(jí)以取得高效率的優(yōu)點(diǎn)，而同時(shí)讓轉(zhuǎn)子處在比從進(jìn)口噴嘴漏出的蒸汽溫度明顯要低的溫度環(huán)境中。
4150917號(hào)美國(guó)專(zhuān)利提出了適用于單、雙軸流式汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子冷卻方案，它是借助于從調(diào)節(jié)級(jí)或第一級(jí)動(dòng)葉柵前后兩處的高壓蒸汽流路上抽出的高壓蒸汽束實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的主要宗旨是提出一種結(jié)構(gòu)方式，它具有順流式調(diào)節(jié)級(jí)的高效率的優(yōu)點(diǎn);對(duì)于轉(zhuǎn)子的一些關(guān)鍵部位，如噴嘴室附近和推力平衡活塞，則使其浸浴在溫度較低的蒸汽流中;同時(shí)，減少在噴嘴底部汽封處的噴嘴出口汽流泄漏，以進(jìn)一步提高調(diào)節(jié)級(jí)的效率。
為達(dá)此目的，在這樣的汽輪機(jī)里實(shí)施本發(fā)明它有一個(gè)外缸;一個(gè)設(shè)置在這外缸里的內(nèi)缸;一個(gè)部分設(shè)置在外缸里、部分設(shè)置在內(nèi)缸里的葉片環(huán);一個(gè)設(shè)置在內(nèi)缸里的噴嘴箱組件，它帶有噴嘴室和噴嘴組塊，其功能是把高壓蒸汽引向汽輪機(jī)的動(dòng)葉柵;一個(gè)帶有多個(gè)園周排列的葉片組和推力平衡活塞的轉(zhuǎn)子;在內(nèi)缸里靠近平衡活塞一端的套環(huán);在套環(huán)和平衡活塞之間設(shè)置的迷宮式汽封在它們之間構(gòu)成一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的蒸汽泄漏限制裝置;其特點(diǎn)還在于在噴嘴組和葉片環(huán)之間有一個(gè)靜止不動(dòng)的汽封;在噴嘴箱和轉(zhuǎn)子之間有一個(gè)迷宮式汽封，以在它們之間實(shí)現(xiàn)封嚴(yán)，于是，內(nèi)缸、噴嘴室、噴嘴組、葉片環(huán)、套環(huán)、轉(zhuǎn)子，以及上述的各組汽封聯(lián)合成一個(gè)封閉的腔，約束著作用在平衡活塞上的蒸汽;在葉片環(huán)上的第一級(jí)動(dòng)葉柵下游處還開(kāi)有一個(gè)均壓孔道，以溝通這密閉腔，允許蒸汽流過(guò)。
金屬與金屬直接接觸處的靜態(tài)汽封設(shè)置在噴嘴組和葉片環(huán)之間，在噴嘴箱內(nèi)緣和轉(zhuǎn)子之間設(shè)置了迷宮式汽封。內(nèi)缸、噴嘴室、噴嘴組葉片環(huán)、套環(huán)和轉(zhuǎn)子，以及各組汽封圍成了一個(gè)封閉的密閉汽室，約束著作用在平衡活塞上的蒸汽;在葉片環(huán)上沿周向安排了一些孔道，溝通著密閉汽室，這些孔道開(kāi)在一級(jí)動(dòng)葉柵的下游處，為推力平衡活塞提供冷一些的蒸汽。
本說(shuō)明書(shū)后有一些附圖，它們只是用來(lái)說(shuō)明本專(zhuān)利所優(yōu)先考慮的一個(gè)應(yīng)用實(shí)施例。通過(guò)對(duì)于它的描述，將會(huì)使得本專(zhuān)利發(fā)明解釋得更清楚。附圖中圖1是按照本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種汽輪機(jī)的垂直半剖視圖;
圖2是圖1所示的汽輪機(jī)局部放大剖視圖。
讓我們現(xiàn)在來(lái)仔細(xì)地觀察這些附圖，這是一個(gè)汽輪機(jī)，它有一個(gè)外機(jī)匣或稱(chēng)外缸3，一個(gè)設(shè)置在外缸3里的內(nèi)機(jī)匣或稱(chēng)內(nèi)缸5，部分地在內(nèi)缸5里、部分地在外缸3里的葉片環(huán)7。噴嘴箱9設(shè)置在內(nèi)缸5里，帶有噴嘴室9和噴嘴組13。汽輪機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)子15，帶有多級(jí)的園周葉片組或稱(chēng)葉柵17，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。在動(dòng)葉柵17之間，穿插著靜園周葉片組或稱(chēng)噴嘴葉柵19，它們安裝在葉片環(huán)7里。在內(nèi)缸5的一端設(shè)有套環(huán)21，安裝在轉(zhuǎn)子15上的推力平衡活塞23緊靠著套環(huán)21。
在套環(huán)21和推力平衡活塞23之間布置著迷宮式汽封25，它是由安裝在平衡活塞上的一系列園周形環(huán)帶和從套環(huán)上沿半徑方向向內(nèi)伸出的一些翅片所構(gòu)成。翅片與這些園周環(huán)帶交錯(cuò)對(duì)插并在徑向形成非常小的間隙從而一起構(gòu)成在套環(huán)和推力平衡活塞之間的動(dòng)態(tài)高壓汽封。
圖2更清楚地畫(huà)出了一組類(lèi)似的迷宮式汽封27，設(shè)置在噴嘴室9和轉(zhuǎn)子15之間，它是由一串安裝在轉(zhuǎn)子15外緣周邊上的多個(gè)園周環(huán)帶31和從噴嘴室9的內(nèi)表面上沿徑向朝內(nèi)伸出的多個(gè)翅片33所組成。翅片33與環(huán)帶31相間，并設(shè)置成在半徑方向上與環(huán)帶31的中心部分緊鄰，從而一起構(gòu)成在噴嘴室9和轉(zhuǎn)子15之間的動(dòng)態(tài)高壓汽封。
在噴嘴組13和轉(zhuǎn)子15上的葉片輪盤(pán)37之間，也設(shè)置了一組迷宮汽封35，它的位置鄰近第一級(jí)葉柵或第一級(jí)轉(zhuǎn)子環(huán)形葉列，構(gòu)成在噴嘴組13和輪盤(pán)37之間的動(dòng)態(tài)高壓汽封。另一組迷宮汽封39設(shè)置在葉片環(huán)7和第一級(jí)動(dòng)葉柵外圈圍帶40之間，以限制高壓蒸汽從第一級(jí)動(dòng)葉柵前旁路掉。
在噴嘴組13和葉片環(huán)7之間有一個(gè)壓配合靜態(tài)封嚴(yán)結(jié)構(gòu)41，以防止蒸汽從它們之間泄漏。
在緊挨第一級(jí)動(dòng)葉柵的出口處，葉片環(huán)7的園周上開(kāi)有許多孔道43，這樣通過(guò)第一級(jí)動(dòng)葉柵的蒸汽可以穿過(guò)它進(jìn)入并充填一個(gè)由內(nèi)缸5，葉片環(huán)7，噴嘴箱9，套環(huán)21，推力平衡活塞23和轉(zhuǎn)子15圍成的汽室45，致使在這里形成一個(gè)壓力區(qū)，而其溫度被大大降低了;這就保證了這種結(jié)構(gòu)既有順流式調(diào)節(jié)級(jí)高效率的優(yōu)點(diǎn)，又使轉(zhuǎn)子推力平衡活塞23得到冷得多的蒸汽供應(yīng)，作用在推力平衡活塞上的壓力不致明顯降低，從第一級(jí)動(dòng)葉柵前旁路掉的蒸汽量的減少將提高調(diào)節(jié)級(jí)的效率。
權(quán)利要求
1.一種汽輪機(jī)，它由下述部分組成-一個(gè)外缸(3)；一個(gè)設(shè)置在外缸(3)里的內(nèi)缸(5)；一個(gè)一部分處于內(nèi)缸(5)里、一部分處于外缸(3)里的葉片環(huán)(7)；一個(gè)設(shè)置在內(nèi)缸(5)里、為向汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉柵送汽、帶有噴嘴室和噴嘴組部件(9、13)的噴嘴箱(9)；一個(gè)其上帶有環(huán)形葉柵(17)和一個(gè)推力平衡活塞(23)的轉(zhuǎn)子(15)；一個(gè)設(shè)置在內(nèi)缸(5)里靠近平衡活塞(23)一端的套環(huán)(21)；在套環(huán)(21)和平衡活塞(23)之間的迷宮式密封裝置，對(duì)它們之間的有限泄漏形成可轉(zhuǎn)動(dòng)汽封；這種汽輪機(jī)的特征為在噴嘴組(13)和葉片環(huán)(7)之間有一組靜態(tài)汽封結(jié)構(gòu)(41)；在噴嘴箱(9)和轉(zhuǎn)子(15)之間有一組迷宮式汽封結(jié)構(gòu)(27)，以在它們之間封隔汽流。這樣，內(nèi)缸(5)，噴嘴室(9)，噴嘴組(13)，葉片環(huán)(7)，套環(huán)(21)，和轉(zhuǎn)子(15)，以及上述汽封結(jié)構(gòu)，合作形成了一個(gè)封閉的密閉汽室(45)，約束著作用在平衡活塞(23)上的蒸汽；葉片環(huán)(7)上還設(shè)置有一個(gè)孔道(43)，其位置在第一級(jí)轉(zhuǎn)子葉柵(17)的下游，其作用是可以與密閉腔(45)有流體交換。
2.由權(quán)利要求
(1)所述的汽輪機(jī)，其特征為，在噴嘴箱(13)和轉(zhuǎn)子(15)之間的迷宮汽封由下述兩組構(gòu)成第一組迷宮汽封(35)，設(shè)置在第一級(jí)動(dòng)葉柵上游附近、噴嘴組(13)和轉(zhuǎn)子(15)之間;第二組迷宮汽封(27)、在噴嘴箱(9)和轉(zhuǎn)子(15)之間設(shè)置。
3.由權(quán)利要求
(2)所述的汽輪機(jī)，其特征為在噴嘴箱(9)和轉(zhuǎn)子(15)之間的第二組迷宮汽封，是由一串安裝在轉(zhuǎn)子上的園周形環(huán)帶(31)和一些與這些環(huán)帶(31)相間排列的、在半徑方向上與環(huán)帶(31)的中心部位緊鄰安裝的一組環(huán)形翅片(33)所組成的高壓低泄漏汽封結(jié)構(gòu)。
專(zhuān)利摘要
一種蒸汽輪機(jī)，在其進(jìn)口端，鄰近平衡活塞和套環(huán)的部位，設(shè)置了一個(gè)汽室；利用迷宮式汽封和靜態(tài)封嚴(yán)結(jié)構(gòu)，以及使上述汽室與轉(zhuǎn)子第一級(jí)動(dòng)葉柵下游區(qū)域相連通的均壓孔通道，使汽室里的溫度明顯地降低，而其中的壓力降低不多。這樣使壓力和溫度對(duì)于平衡活塞和轉(zhuǎn)子的作用得到優(yōu)化，這就提供了一種效率更高且更為可靠的蒸汽輪機(jī)。
文檔編號(hào)F01D3/04GK86106925SQ86106925
公開(kāi)日1987年5月13日 申請(qǐng)日期1986年10月13日
發(fā)明者約翰·科姆布·格羅南達(dá)爾, 波伊德·布朗 申請(qǐng)人:西屋電氣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan