專利名稱：汽輪機(jī)的進(jìn)汽殼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流、軸流式高壓汽輪機(jī)的進(jìn)汽殼，其第一級(jí)是由兩個(gè)互相分開的同心環(huán)孔進(jìn)汽的，其中每個(gè)環(huán)孔與一個(gè)單獨(dú)的進(jìn)汽管相連通，這些進(jìn)汽管為兩個(gè)同心配置、可分別斷開或可節(jié)流的蝸殼，這些蝸殼在出口側(cè)設(shè)有延伸360°的環(huán)孔，其中兩個(gè)螺旋件的螺旋橫截面在整個(gè)周緣上還設(shè)置成可產(chǎn)生渦流，這樣就使從環(huán)孔流出的工作介質(zhì)具有一個(gè)和該機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)載無關(guān)的切向分量，該分量的等級(jí)相當(dāng)于由工作介質(zhì)供汽的第一級(jí)葉片區(qū)段的圓圍速度，還有最后蝸殼的橫斷面是按不同流量確定尺寸的，而同心環(huán)孔則具有相應(yīng)的不同高度。
汽輪機(jī)的功率調(diào)整現(xiàn)在或者通過匹配或節(jié)流新汽壓力來實(shí)現(xiàn)，已知作為滑壓(運(yùn)行)調(diào)整或節(jié)流調(diào)整，或是由對(duì)一個(gè)為此專門設(shè)置的沖動(dòng)級(jí)的部分進(jìn)汽通過一個(gè)噴嘴環(huán)的可單獨(dú)斷開和可調(diào)整區(qū)段來實(shí)現(xiàn)。這種作為噴嘴組調(diào)整的公知調(diào)節(jié)方式多半呈現(xiàn)出有利于純節(jié)流調(diào)整，而在減少負(fù)載時(shí)，從而是減少供汽時(shí)則導(dǎo)致稱為“部分進(jìn)汽損耗”這一已知損耗部分的增加。在鄰接的輪室中流體混勻不完全時(shí)也可以形成后面安裝反動(dòng)式葉片的部分進(jìn)汽，從而形成更大的流動(dòng)損失。
具有同心環(huán)道的進(jìn)汽殼已由FR-A-2351249所公開。蒸汽從兩個(gè)朝軸向構(gòu)成一個(gè)噴管箱的同心環(huán)道流到一個(gè)沖動(dòng)級(jí)葉輪中。噴管均配置在環(huán)道內(nèi)。這涉及到一種一般的沖動(dòng)一調(diào)節(jié)級(jí)。這些環(huán)道被分開供汽。兩個(gè)環(huán)道中的一個(gè)具有兩個(gè)進(jìn)汽管道，每個(gè)管道形成半個(gè)環(huán)形周緣。第二個(gè)環(huán)道具有四個(gè)進(jìn)汽管道用于其四個(gè)部分。渦輪機(jī)功率由空載運(yùn)行提高到額定負(fù)載，這樣先使一個(gè)環(huán)道在整個(gè)周緣上供汽，然后依次打開第二環(huán)道的各個(gè)不同區(qū)段。用這種配置在部分進(jìn)汽時(shí)在第一工作組上應(yīng)不致產(chǎn)生振動(dòng)問題。
一種開頭所述的進(jìn)汽殼所用的調(diào)節(jié)類型已由CH-A-654625所公開，該調(diào)節(jié)類型在整個(gè)負(fù)載區(qū)上形成比用純噴管組調(diào)整有更好的效率。通過那里在360°周緣上發(fā)生的進(jìn)汽，按照負(fù)載用不同的物料流量，就可以不用在局部負(fù)載時(shí)損耗較大、由噴管箱和沖動(dòng)式葉輪組成的調(diào)節(jié)級(jí)。特別有利的結(jié)構(gòu)方式可以認(rèn)為在于，使這種蝸殼具有一個(gè)沿軸向短的結(jié)構(gòu)長度，并且僅需要兩個(gè)設(shè)有關(guān)閉和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的供汽管道。
要是蝸殼橫截面尺寸是就不同物料流量確定的，則除了全負(fù)載以外可使至少有兩個(gè)部分負(fù)載點(diǎn)不節(jié)流，從而有利于使損耗很小。要是將螺旋橫截面還設(shè)置成可產(chǎn)生渦旋的，則在渦輪葉片組的第一工作組前可以不用導(dǎo)流柵。高于通常情況的蒸汽速度在進(jìn)汽管中是允許的，因?yàn)閷?duì)于產(chǎn)生渦旋來說可以充分利用動(dòng)能。因此可使進(jìn)汽管道做成小的橫截面，也就較為便宜。
本發(fā)明的任務(wù)在于，用開頭所述類型的一種進(jìn)汽殼時(shí)借助按沖動(dòng)原理工作的調(diào)節(jié)輪就可以保持現(xiàn)有一般的結(jié)構(gòu)方式。
按本發(fā)明解決上述任務(wù)的措施是，-按小流量設(shè)置的螺旋件和其環(huán)孔是是配置在徑向轉(zhuǎn)子側(cè);-由環(huán)孔供汽的第一葉片組是一個(gè)具有小反動(dòng)度的工作葉片組;
-還有按小流量設(shè)置的螺旋件其徑向內(nèi)分離壁至少部分配置在卸荷活塞的面內(nèi)，在其外側(cè)設(shè)有一個(gè)迷宮式軸密封件。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可以認(rèn)為特別在于，單流渦輪部件所需的卸荷活塞由于調(diào)節(jié)輪直徑大可以配置在螺旋件內(nèi)的空腔中。
附圖
中簡(jiǎn)化地示有本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。這個(gè)唯一的圖表示具有雙螺旋進(jìn)汽殼的渦輪機(jī)一個(gè)部分縱斷面。
工作介質(zhì)在這里是高壓蒸汽其流動(dòng)方向用箭頭表示，圖上絕對(duì)設(shè)有提出任何精度要求，并且為能更好的理解僅局限于示出必要的輪廓。
進(jìn)汽殼由兩個(gè)螺旋件1，2構(gòu)成，蒸汽通過彎管8或9流向螺旋件。未示出的有配置在彎管8和9內(nèi)的關(guān)閉和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。在出口側(cè)上述螺旋件各通到一個(gè)環(huán)孔1′或2′內(nèi)。這些環(huán)孔彼此是同心配置的并且延伸在360°周緣上。兩個(gè)環(huán)孔1′，2′的流體界線通過一個(gè)沿軸向流出到渦輪流體通道、短而共有的隔板4彼此相對(duì)形成的。因此由兩個(gè)螺旋件就有一股在投影上沿軸向的蒸汽進(jìn)入渦輪機(jī)內(nèi)。由局部而極為示意的草圖所示渦輪涉及到其單流高壓部分，只示有轉(zhuǎn)子10和在卸荷活塞17上的密封部分11，葉片輪緣12，調(diào)節(jié)輪13以及固定在葉片輪緣內(nèi)的、三個(gè)第一反動(dòng)級(jí)的導(dǎo)向葉片14和固定在轉(zhuǎn)子內(nèi)的、兩個(gè)第一反動(dòng)級(jí)的工作葉片15。在螺旋件1，2出口和調(diào)節(jié)輪13之間配置有一個(gè)環(huán)狀混合室5，其中上述出口是由隔板4后緣形成的。在調(diào)節(jié)輪13和第一級(jí)的導(dǎo)向組之間設(shè)有通常的輪室16。按小流量設(shè)置的螺旋件2，其徑內(nèi)分界壁在卸荷活塞17的面上伸展，并在其外側(cè)設(shè)有一個(gè)迷宮式軸密封件，該軸密封件是部分上述密封部分11。
在未示出的螺旋件進(jìn)汽橫截面和彎管8、9之間設(shè)有變徑件6、7，其中該橫截面處于水平分界面內(nèi)，蝸殼1，2在進(jìn)汽側(cè)通過變徑件6，7與進(jìn)汽側(cè)彎管8、9相連通。在該變徑件內(nèi)工作介質(zhì)由例如60米/秒被加速到在渦輪入口上，在這種情況下在調(diào)節(jié)輪13前所需的速度例如為280米/秒。產(chǎn)生渦旋是在相應(yīng)為此設(shè)置的螺旋件中進(jìn)行。不言而喻，在變管8和9中速度大于上述60米/秒也是許可的。這種情況所以特別是因?yàn)閯?dòng)能對(duì)產(chǎn)生渦旋是完全可利用的。最后涉及到一個(gè)最佳化問題，這方面使由于提高速度形成的較大摩擦損耗可以由橫截面很小導(dǎo)致節(jié)省材料來解決。
兩個(gè)螺旋件1、2象其環(huán)孔1′、2′那樣是同心配置的，并且也是沿周緣360°伸展。其進(jìn)汽橫截面彼此相對(duì)地錯(cuò)開180°，而且是使流體在同一轉(zhuǎn)動(dòng)方向流過螺旋件1、2。該橫截面位于該渦輪機(jī)的水平軸線3內(nèi)，因而是在經(jīng)過一般為渦輪機(jī)分離面的平面內(nèi)。
兩個(gè)同心配置的螺旋件1、2螺旋橫截面是為不同流量設(shè)置的，這說明具有不同的進(jìn)汽橫截面1″、2″和不同的通道或環(huán)孔1′、2′高度。
在選擇橫截面形狀時(shí)，除了要考慮流體技術(shù)觀點(diǎn)以外，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)和制造技術(shù)方面。一般力求達(dá)到的是，可以使用壓制的螺旋形狀，以保證從環(huán)孔出來有一個(gè)盡可能均勻的流出。關(guān)于上述均勻的流出在上面已進(jìn)一步有說明，產(chǎn)生渦旋是在螺旋件自身內(nèi)形成的，通過減小流動(dòng)方向的半徑，按照“渦旋守恒定律”迫使螺旋件內(nèi)的工作介質(zhì)產(chǎn)生一個(gè)附加的加速度?？紤]到該加速度，可以將螺旋橫截面在每個(gè)點(diǎn)上設(shè)置成一個(gè)平均速度，例如120米/秒。在相應(yīng)確定尺寸的環(huán)孔上就可以使絕對(duì)流出速度在流出角約18°時(shí)達(dá)到約280米/秒。轉(zhuǎn)子在起決定性的轉(zhuǎn)子直徑上達(dá)到某個(gè)相應(yīng)圓圍速度時(shí)就產(chǎn)生一個(gè)理想的調(diào)節(jié)輪13進(jìn)汽。
上面還述及到，其他在調(diào)節(jié)級(jí)噴管內(nèi)進(jìn)行的加速度主要是在變徑件內(nèi)、螺旋的進(jìn)汽端發(fā)生，并有很少的部分是在螺旋件本身內(nèi)發(fā)生的。與該加速度結(jié)合的降低級(jí)熱降相當(dāng)于壓差部分，該部分可能要在現(xiàn)在刪去的噴管箱內(nèi)處理。
另一方面需要考慮到，一不同于在CH-A 654 625所示的技術(shù)方案-第一個(gè)由蒸汽供汽的工作組就是那一個(gè)正常的調(diào)節(jié)級(jí)。已知的技術(shù)方案由于去掉調(diào)節(jié)級(jí)，并在規(guī)定的總壓差時(shí)通過渦輪機(jī)高壓部分進(jìn)入到反動(dòng)式葉片組中的壓力水平高到要使其降低必須設(shè)置一個(gè)附加的、具有通常壓差的反動(dòng)級(jí)。這就因而導(dǎo)致在一個(gè)反動(dòng)級(jí)內(nèi)通常被轉(zhuǎn)換的壓差只有在一個(gè)為調(diào)節(jié)配置的沖動(dòng)級(jí)內(nèi)大致一半之多。
這樣就可得知螺旋件新的應(yīng)用其中一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)在于，即可以不加改變地采用現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子。這對(duì)現(xiàn)有渦輪機(jī)的“改型”來說是特別重要的。
應(yīng)稱為“動(dòng)量矩調(diào)整”的螺旋解決方案特別適用于渦輪機(jī)的部分負(fù)載狀態(tài)，在那里該方案和通常噴管組調(diào)整相比具有很大的優(yōu)點(diǎn)。這是因?yàn)閷?duì)第一葉片組的進(jìn)汽在承受各種負(fù)載時(shí)總是在360°周緣上進(jìn)行的。
作為特別有利的措施是在這里配置兩個(gè)按不同物料流量設(shè)置的螺旋件。在所示的實(shí)施側(cè)中，其中“小”螺旋件2供汽轉(zhuǎn)子附近的葉片段，而“大”螺旋件1則供汽和葉片輪緣13最近的葉片段，在全部進(jìn)汽時(shí)從環(huán)孔1′流出工作介質(zhì)70%，而從環(huán)孔2′則流出工作介質(zhì)30%。因此下列負(fù)載可以適用于渦輪機(jī)。
-全負(fù)載時(shí)開啟螺旋件1，2還開啟彎管8、9中的調(diào)節(jié)閥(未示出);
-70%部分負(fù)載時(shí)開啟螺旋件1和封閉螺旋件2;
-30%部分負(fù)載時(shí)開啟螺旋件2和封閉螺旋件1;
-任何部分負(fù)載時(shí)通過開啟一個(gè)或兩個(gè)螺旋件還通過節(jié)流兩個(gè)未示出閥其中的一個(gè)。
為了產(chǎn)生渦旋和均勻地流出到切線方向上精心設(shè)置螺旋橫截面以保證甚至是在渦輪機(jī)的一些部分負(fù)載點(diǎn)上仍有一個(gè)如同全負(fù)載時(shí)那樣的調(diào)節(jié)輪13的進(jìn)汽角。按照部分負(fù)載從螺旋件中流出速度是不同的，使負(fù)載調(diào)整可以象噴管組調(diào)整那樣進(jìn)行。
和這種通常的噴管組調(diào)整相比，此時(shí)部分進(jìn)汽是朝切向進(jìn)行的，在目前情況，部分供汽是朝徑向進(jìn)行的。從而使朝切向有一個(gè)穩(wěn)定的充分供汽，這種供汽還在周緣上形成均勻的溫度分布。因此就可取消通常在部分供汽時(shí)已知、損耗劇烈、斷續(xù)對(duì)葉片通道的進(jìn)汽和排汽，這樣在降低負(fù)載時(shí)就使其損耗增加小于噴管組調(diào)整。此外，第一工作葉片組的動(dòng)負(fù)載是較為有利的。
一個(gè)附加、但極小的損耗發(fā)生在部分負(fù)載時(shí)，僅在從環(huán)孔1′和2′中以不同速度流出物流的分流前端上。此時(shí)涉及到在噴射界限上的摩擦和混合損耗。另一方面隔板4的后移和現(xiàn)有按CH-A-654625的技術(shù)方案對(duì)比，在全負(fù)載時(shí)，保證混合室5內(nèi)有一個(gè)良好的混勻分流。甚至將其中一個(gè)螺旋件完全關(guān)閉時(shí)，在可能是葉片組非供汽的部分內(nèi)其氣流損耗還是可以不計(jì)的。使該或是非供汽或是不同的供汽葉片段保持盡管小，目的在于后移隔板，從而構(gòu)成上述腔室5。其軸向的延伸是設(shè)置成，在徑向能促進(jìn)流動(dòng)平衡。
權(quán)利要求
1.一種直流、軸流式高壓汽輪機(jī)的進(jìn)汽殼，其第一級(jí)是由兩個(gè)互相分開的同心環(huán)孔進(jìn)汽的，其中每個(gè)環(huán)孔與一個(gè)單獨(dú)的進(jìn)汽管相連通，這些進(jìn)汽管為兩個(gè)同心配置、可分別斷開或可節(jié)流的蝸殼(1，2)，這些蝸殼在出口側(cè)設(shè)有延伸360°的環(huán)孔(1′，2′)，其中兩個(gè)螺旋件(1，2)的螺旋橫截面在整個(gè)周緣上還設(shè)置成可產(chǎn)生渦旋，這樣就使從環(huán)孔(1′，2′)流出的工作介質(zhì)具有一個(gè)和該機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)載無關(guān)的切向分量，該分量的等級(jí)相當(dāng)于由工作介質(zhì)供汽的第一級(jí)葉片區(qū)段的圓周速度，還有最后蝸殼(1，2)的橫截面是按不同物料流量確定尺寸的，而同心環(huán)孔(1′，2′)則具有相應(yīng)的不同高度，其特征在于，-按小流量設(shè)置的螺旋件(2)和其環(huán)孔(2′)是配置在徑向轉(zhuǎn)子側(cè)，-由環(huán)孔(1′，2′)供汽的第一葉片組是一個(gè)具有小反動(dòng)度的工作葉片組(13)，-還有按小流量設(shè)置的螺旋件其徑向內(nèi)分界壁至少部分配置在卸荷活塞的面內(nèi)，在其外側(cè)設(shè)有一個(gè)迷宮式軸密封件。
2.按權(quán)利要求1的進(jìn)汽殼，其特征在于，蝸殼(1，2)延伸在360°周緣上，并設(shè)有180°交錯(cuò)的進(jìn)汽橫截面。
3.按權(quán)利要求2的進(jìn)汽殼，其特征在于，螺旋件(1，2)的進(jìn)汽橫截面是配置在渦輪機(jī)水平軸線(3)內(nèi)。
4.按權(quán)利要求1的進(jìn)汽殼，其特征在于，蝸殼(1，2)在進(jìn)汽側(cè)通過變徑件(6，7)與進(jìn)汽側(cè)彎管(8，9)相連通。
全文摘要
一種直流汽輪機(jī)的進(jìn)汽殼由兩個(gè)相互交織盤繞的蝸殼(1，2)構(gòu)成。這些螺旋件具有指向葉片組進(jìn)汽口，同心配置的環(huán)孔(1′，2′)，環(huán)孔延伸在360°周緣上。這些螺旋件是可關(guān)閉和/或可節(jié)流的，因而可以進(jìn)行一種無級(jí)反動(dòng)式供汽(13，14，15)的部分供汽。對(duì)小流量設(shè)置的螺旋件(2)和其環(huán)孔(2′)是配置在徑向轉(zhuǎn)子側(cè)。從環(huán)孔(1′，2′)供汽的第一葉片組是在一個(gè)主動(dòng)調(diào)節(jié)輪(13)的后面。對(duì)小流量設(shè)置的螺旋件徑向內(nèi)分界壁是配置在卸荷活塞的面內(nèi)。
文檔編號(hào)F01D17/18GK1062578SQ9110799
公開日1992年7月8日 申請(qǐng)日期1991年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月18日
發(fā)明者R·普濟(jì)魯斯基 申請(qǐng)人:亞瑞亞·勃朗勃威力有限公司