汽轮机的进汽壳.pdf

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摘要
申请专利号:

CN91107993.9

申请日:

1991.12.18

公开号:

CN1062578A

公开日:

1992.07.08

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

专利权的终止(未缴年费专利权终止)授权公告日:1994.5.25|||授权|||公开

IPC分类号:

F01D9/02

主分类号:

F01D9/02

申请人:

亚瑞亚·勃朗勃威力有限公司;

发明人:

R·普济鲁斯基

地址:

瑞士巴登

优先权:

1990.12.18 CH 4045/90

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司

代理人:

李恩泰

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内容摘要

一种直流汽轮机的进汽壳由两个相互交织盘绕的蜗壳(1,2)构成。这些螺旋件具有指向叶片组进汽口,同心配置的环孔(1′,2′),环孔延伸在360°周缘上。这些螺旋件是可关闭和/或可节流的,因而可以进行一种无级反动式供汽(13,14,15)的部分供汽。对小流量设置的螺旋件(2)和其环孔(2′)是配置在径向转子侧。从环孔(1′,2′)供汽的第一叶片组是在一个主动调节轮(13)的后面。对小流量设置的螺旋件径向内分界壁是配置在卸荷活塞的面内。

权利要求书

1: 一种直流、轴流式高压汽轮机的进汽壳,其第一级是由两个互相分开的同心环孔进汽的,其中每个环孔与一个单独的进汽管相连通,这些进汽管为两个同心配置、可分别断开或可节流的蜗壳(1,2),这些蜗壳在出口侧设有延伸360°的环孔(1′,2′),其中两个螺旋件(1,2)的螺旋横截面在整个周缘上还设置成可产生涡旋,这样就使从环孔(1′,2′)流出的工作介质具有一个和该机运转负载无关的切向分量,该分量的等级相当于由工作介质供汽的第一级叶片区段的圆周速度,还有最后蜗壳(1,2)的横截面是按不同物料流量确定尺寸的,而同心环孔(1′,2′)则具有相应的不同高度,其特征在于, -按小流量设置的螺旋件(2)和其环孔(2′)是配置在径向转子侧, -由环孔(1′,2′)供汽的第一叶片组是一个具有小反动度的工作叶片组(13), -还有按小流量设置的螺旋件其径向内分界壁至少部分配置在卸荷活塞的面内,在其外侧设有一个迷宫式轴密封件。
2: 按权利要求1的进汽壳,其特征在于,蜗壳(1,2)延伸在360°周缘上,并设有180°交错的进汽横截面。
3: 按权利要求2的进汽壳,其特征在于,螺旋件(1,2)的进汽横截面是配置在涡轮机水平轴线(3)内。
4: 按权利要求1的进汽壳,其特征在于,蜗壳(1,2)在进汽侧通过变径件(6,7)与进汽侧弯管(8,9)相连通。

说明书


本发明涉及一种直流、轴流式高压汽轮机的进汽壳,其第一级是由两个互相分开的同心环孔进汽的,其中每个环孔与一个单独的进汽管相连通,这些进汽管为两个同心配置、可分别断开或可节流的蜗壳,这些蜗壳在出口侧设有延伸360°的环孔,其中两个螺旋件的螺旋横截面在整个周缘上还设置成可产生涡流,这样就使从环孔流出的工作介质具有一个和该机运转负载无关的切向分量,该分量的等级相当于由工作介质供汽的第一级叶片区段的圆围速度,还有最后蜗壳的横断面是按不同流量确定尺寸的,而同心环孔则具有相应的不同高度。

    汽轮机的功率调整现在或者通过匹配或节流新汽压力来实现,已知作为滑压(运行)调整或节流调整,或是由对一个为此专门设置的冲动级的部分进汽通过一个喷嘴环的可单独断开和可调整区段来实现。这种作为喷嘴组调整的公知调节方式多半呈现出有利于纯节流调整,而在减少负载时,从而是减少供汽时则导致称为“部分进汽损耗”这一已知损耗部分地增加。在邻接的轮室中流体混匀不完全时也可以形成后面安装反动式叶片的部分进汽,从而形成更大的流动损失。

    具有同心环道的进汽壳已由FR-A-2351249所公开。蒸汽从两个朝轴向构成一个喷管箱的同心环道流到一个冲动级叶轮中。喷管均配置在环道内。这涉及到一种一般的冲动一调节级。这些环道被分开供汽。两个环道中的一个具有两个进汽管道,每个管道形成半个环形周缘。第二个环道具有四个进汽管道用于其四个部分。涡轮机功率由空载运行提高到额定负载,这样先使一个环道在整个周缘上供汽,然后依次打开第二环道的各个不同区段。用这种配置在部分进汽时在第一工作组上应不致产生振动问题。

    一种开头所述的进汽壳所用的调节类型已由CH-A-654625所公开,该调节类型在整个负载区上形成比用纯喷管组调整有更好的效率。通过那里在360°周缘上发生的进汽,按照负载用不同的物料流量,就可以不用在局部负载时损耗较大、由喷管箱和冲动式叶轮组成的调节级。特别有利的结构方式可以认为在于,使这种蜗壳具有一个沿轴向短的结构长度,并且仅需要两个设有关闭和调节机构的供汽管道。

    要是蜗壳横截面尺寸是就不同物料流量确定的,则除了全负载以外可使至少有两个部分负载点不节流,从而有利于使损耗很小。要是将螺旋横截面还设置成可产生涡旋的,则在涡轮叶片组的第一工作组前可以不用导流栅。高于通常情况的蒸汽速度在进汽管中是允许的,因为对于产生涡旋来说可以充分利用动能。因此可使进汽管道做成小的横截面,也就较为便宜。

    本发明的任务在于,用开头所述类型的一种进汽壳时借助按冲动原理工作的调节轮就可以保持现有一般的结构方式。

    按本发明解决上述任务的措施是,

    -按小流量设置的螺旋件和其环孔是是配置在径向转子侧;-由环孔供汽的第一叶片组是一个具有小反动度的工作叶片组;

    -还有按小流量设置的螺旋件其径向内分离壁至少部分配置在卸荷活塞的面内,在其外侧设有一个迷宫式轴密封件。

    本发明的优点可以认为特别在于,单流涡轮部件所需的卸荷活塞由于调节轮直径大可以配置在螺旋件内的空腔中。

    附图中简化地示有本发明的一个实施例。这个唯一的图表示具有双螺旋进汽壳的涡轮机一个部分纵断面。

    工作介质在这里是高压蒸汽其流动方向用箭头表示,图上绝对设有提出任何精度要求,并且为能更好的理解仅局限于示出必要的轮廓。

    进汽壳由两个螺旋件1,2构成,蒸汽通过弯管8或9流向螺旋件。未示出的有配置在弯管8和9内的关闭和调节机构。在出口侧上述螺旋件各通到一个环孔1′或2′内。这些环孔彼此是同心配置的并且延伸在360°周缘上。两个环孔1′,2′的流体界线通过一个沿轴向流出到涡轮流体通道、短而共有的隔板4彼此相对形成的。因此由两个螺旋件就有一股在投影上沿轴向的蒸汽进入涡轮机内。由局部而极为示意的草图所示涡轮涉及到其单流高压部分,只示有转子10和在卸荷活塞17上的密封部分11,叶片轮缘12,调节轮13以及固定在叶片轮缘内的、三个第一反动级的导向叶片14和固定在转子内的、两个第一反动级的工作叶片15。在螺旋件1,2出口和调节轮13之间配置有一个环状混合室5,其中上述出口是由隔板4后缘形成的。在调节轮13和第一级的导向组之间设有通常的轮室16。按小流量设置的螺旋件2,其径内分界壁在卸荷活塞17的面上伸展,并在其外侧设有一个迷宫式轴密封件,该轴密封件是部分上述密封部分11。

    在未示出的螺旋件进汽横截面和弯管8、9之间设有变径件6、7,其中该横截面处于水平分界面内,蜗壳1,2在进汽侧通过变径件6,7与进汽侧弯管8、9相连通。在该变径件内工作介质由例如60米/秒被加速到在涡轮入口上,在这种情况下在调节轮13前所需的速度例如为280米/秒。产生涡旋是在相应为此设置的螺旋件中进行。不言而喻,在变管8和9中速度大于上述60米/秒也是许可的。这种情况所以特别是因为动能对产生涡旋是完全可利用的。最后涉及到一个最佳化问题,这方面使由于提高速度形成的较大摩擦损耗可以由横截面很小导致节省材料来解决。

    两个螺旋件1、2象其环孔1′、2′那样是同心配置的,并且也是沿周缘360°伸展。其进汽横截面彼此相对地错开180°,而且是使流体在同一转动方向流过螺旋件1、2。该横截面位于该涡轮机的水平轴线3内,因而是在经过一般为涡轮机分离面的平面内。

    两个同心配置的螺旋件1、2螺旋横截面是为不同流量设置的,这说明具有不同的进汽横截面1″、2″和不同的通道或环孔1′、2′高度。

    在选择横截面形状时,除了要考虑流体技术观点以外,还应考虑结构和制造技术方面。一般力求达到的是,可以使用压制的螺旋形状,以保证从环孔出来有一个尽可能均匀的流出。关于上述均匀的流出在上面已进一步有说明,产生涡旋是在螺旋件自身内形成的,通过减小流动方向的半径,按照“涡旋守恒定律”迫使螺旋件内的工作介质产生一个附加的加速度。考虑到该加速度,可以将螺旋横截面在每个点上设置成一个平均速度,例如120米/秒。在相应确定尺寸的环孔上就可以使绝对流出速度在流出角约18°时达到约280米/秒。转子在起决定性的转子直径上达到某个相应圆围速度时就产生一个理想的调节轮13进汽。

    上面还述及到,其他在调节级喷管内进行的加速度主要是在变径件内、螺旋的进汽端发生,并有很少的部分是在螺旋件本身内发生的。与该加速度结合的降低级热降相当于压差部分,该部分可能要在现在删去的喷管箱内处理。

    另一方面需要考虑到,一不同于在CH-A  654  625所示的技术方案-第一个由蒸汽供汽的工作组就是那一个正常的调节级。已知的技术方案由于去掉调节级,并在规定的总压差时通过涡轮机高压部分进入到反动式叶片组中的压力水平高到要使其降低必须设置一个附加的、具有通常压差的反动级。这就因而导致在一个反动级内通常被转换的压差只有在一个为调节配置的冲动级内大致一半之多。

    这样就可得知螺旋件新的应用其中一个主要优点在于,即可以不加改变地采用现有的转子。这对现有涡轮机的“改型”来说是特别重要的。

    应称为“动量矩调整”的螺旋解决方案特别适用于涡轮机的部分负载状态,在那里该方案和通常喷管组调整相比具有很大的优点。这是因为对第一叶片组的进汽在承受各种负载时总是在360°周缘上进行的。

    作为特别有利的措施是在这里配置两个按不同物料流量设置的螺旋件。在所示的实施侧中,其中“小”螺旋件2供汽转子附近的叶片段,而“大”螺旋件1则供汽和叶片轮缘13最近的叶片段,在全部进汽时从环孔1′流出工作介质70%,而从环孔2′则流出工作介质30%。因此下列负载可以适用于涡轮机。

    -全负载时开启螺旋件1,2还开启弯管8、9中的调节阀(未示出);

    -70%部分负载时开启螺旋件1和封闭螺旋件2;

    -30%部分负载时开启螺旋件2和封闭螺旋件1;

    -任何部分负载时通过开启一个或两个螺旋件还通过节流两个未示出阀其中的一个。

    为了产生涡旋和均匀地流出到切线方向上精心设置螺旋横截面以保证甚至是在涡轮机的一些部分负载点上仍有一个如同全负载时那样的调节轮13的进汽角。按照部分负载从螺旋件中流出速度是不同的,使负载调整可以象喷管组调整那样进行。

    和这种通常的喷管组调整相比,此时部分进汽是朝切向进行的,在目前情况,部分供汽是朝径向进行的。从而使朝切向有一个稳定的充分供汽,这种供汽还在周缘上形成均匀的温度分布。因此就可取消通常在部分供汽时已知、损耗剧烈、断续对叶片通道的进汽和排汽,这样在降低负载时就使其损耗增加小于喷管组调整。此外,第一工作叶片组的动负载是较为有利的。

    一个附加、但极小的损耗发生在部分负载时,仅在从环孔1′和2′中以不同速度流出物流的分流前端上。此时涉及到在喷射界限上的摩擦和混合损耗。另一方面隔板4的后移和现有按CH-A-654625的技术方案对比,在全负载时,保证混合室5内有一个良好的混匀分流。甚至将其中一个螺旋件完全关闭时,在可能是叶片组非供汽的部分内其气流损耗还是可以不计的。使该或是非供汽或是不同的供汽叶片段保持尽管小,目的在于后移隔板,从而构成上述腔室5。其轴向的延伸是设置成,在径向能促进流动平衡。

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一种直流汽轮机的进汽壳由两个相互交织盘绕的蜗壳(1,2)构成。这些螺旋件具有指向叶片组进汽口,同心配置的环孔(1,2),环孔延伸在360周缘上。这些螺旋件是可关闭和/或可节流的,因而可以进行一种无级反动式供汽(13,14,15)的部分供汽。对小流量设置的螺旋件(2)和其环孔(2)是配置在径向转子侧。从环孔(1,2)供汽的第一叶片组是在一个主动调节轮(13)的后面。对小流量设置的螺旋件径向内分界壁是。

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