具有模塊化插入件的蒸汽渦輪的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本公開大體上涉及蒸汽渦輪，并且更具體地涉及蒸汽渦輪內(nèi)殼布置。
【背景技術(shù)】
[0002]殼體變形是蒸汽渦輪的公知問題，其隨著操作循環(huán)而增加。變形的最常見原因是穩(wěn)態(tài)熱壓力和瞬時熱壓力。具體而言，由于內(nèi)殼更薄的橫截面和更高的殼壁溫差，內(nèi)殼比外殼更容易變形。這些變形不僅可導致拆卸和再組裝問題，而且還導致造成降低效率和功率輸出的蒸汽泄漏和磨損。
[0003]另一個問題是由于瞬時熱應力超出殼體材料的屈服點在蒸汽入口區(qū)域處的開裂。造成的開裂可位于蒸汽室、閥體、噴嘴腔、密封殼、隔膜配合和螺栓孔的內(nèi)表面上。雖然計算機建模和使用高級合金可降低開裂的可能性，但裂紋依然可在任何單元中產(chǎn)生，尤其是那些經(jīng)歷大量的停止/啟動循環(huán)的單元。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]公開了一種蒸汽渦輪布置。此公開旨在提供對由于高溫度梯度出現(xiàn)在蒸汽渦輪入口周圍的區(qū)域中的導致渦輪壽命降低的裂紋擴展的解決方案。
[0005]本公開基于提供三個模塊化插入件的總體概念，這些模塊化插入件容許薄截面的柔性入口螺旋。模塊化設(shè)計的實現(xiàn)容許降低熱梯度并且有可能更換損壞的內(nèi)部構(gòu)件，從而增加蒸汽渦輪模塊的壽命。
[0006]在一個方面，蒸汽渦輪布置包括限定蒸汽渦輪的外部界限的外殼，以及由外殼包封的內(nèi)殼。它們構(gòu)造和布置為形成蒸汽膨脹路徑，通過位于內(nèi)殼中的渦輪級以及同心于內(nèi)殼和外殼且至少部分地容納在內(nèi)殼和外殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子在該蒸汽膨脹路徑中產(chǎn)生功。蒸汽渦輪還包括密封件載體模塊化插入件、入口螺旋插入件和葉片載體模塊化插入件。密封件載體模塊化插入件軸向地面對蒸汽渦輪的蒸汽膨脹流通路定位并且構(gòu)造成承載位于內(nèi)殼和轉(zhuǎn)子之間的密封件。此外，密封件載體模塊化插入件為圓柱形的并可拆卸地插入內(nèi)殼中。入口螺旋插入件鄰近密封件載體模塊化插入件定位并且可拆卸地插入內(nèi)殼中，并且還構(gòu)造成將蒸汽引進蒸汽膨脹流通路中以便使蒸汽周向地分布到蒸汽渦輪膨脹流通路中。葉片載體模塊化插入件鄰近入口螺旋插入件定位，其為圓柱形的并且可拆卸地插入內(nèi)殼中，并構(gòu)造成保持固定葉片。
[0007]在一個方面，內(nèi)殼和密封件載體模塊化插入件互補地包括構(gòu)造成防止密封件載體模塊在內(nèi)殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)的第一槽口和第一栓。
[0008]在一個方面，內(nèi)殼和入口螺旋插入件互補地包括構(gòu)造成防止入口螺旋插入件在內(nèi)殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)的第二槽口和第二栓。
[0009]在一個方面，內(nèi)殼和葉片載體模塊化插入件互補地包括構(gòu)造成防止葉片載體模塊化插入件在內(nèi)殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)的第三槽口和第三栓。
[0010]在一個方面，內(nèi)殼包括周向的第一徑向突起且密封件載體模塊化插入件包括構(gòu)造成容納該第一突起的周向第一凹槽。第一徑向突起和第一凹槽互補地構(gòu)造使得由密封件載體模塊化插入件的熱膨脹產(chǎn)生的徑向壓力傳遞至內(nèi)殼，從而在內(nèi)殼和密封件載體模塊化插入件之間形成密封。
[0011]在一個方面，內(nèi)殼包括周向的第二徑向突起且葉片載體模塊化插入件包括構(gòu)造成容納該第二突起的周向第二凹槽。第二徑向突起和第二凹槽互補地構(gòu)造使得由葉片載體模塊插入件的熱膨脹產(chǎn)生的徑向壓力傳遞至內(nèi)殼，從而在內(nèi)殼和葉片載體模塊化插入件之間形成密封。
[0012]在一個方面，密封件載體模塊化插入件包括沿密封件載體模塊化插入件的縱軸線分開的兩個密封件載體半部。
[0013]在進一步的方面，這兩個密封件載體半部是可通過螺栓連接接合的。
[0014]在一個方面，葉片載體模塊化插入件包括沿葉片載體模塊化插入件的縱軸線分開的兩個葉片載體半部。
[0015]在進一步的方面，這兩個葉片載體半部是可通過螺栓連接接合的。
[0016]在一個總的方面，蒸汽渦輪構(gòu)造為高壓蒸汽渦輪。
[0017]本公開內(nèi)容的其它方面和優(yōu)點將從結(jié)合附圖的以下描述變得顯而易見，其通過示例的方式說明了本發(fā)明的示例性實施例。
【附圖說明】
[0018]通過示例的方式，下文參考附圖更充分地描述了本公開的實施例，在附圖中:
[0019]圖1為示例性實施例可應用到的現(xiàn)有技術(shù)的蒸汽渦輪的示意圖；
[0020]圖2為示例性實施例的模塊化插入件的透視圖；
[0021]圖3為圖2的模塊化插入件可插入其中的蒸汽渦輪內(nèi)殼的截面；
[0022]圖4為插入到圖3的內(nèi)殼中的圖2的模塊化插入件的截面圖；以及
[0023]圖5為圖2的模塊化插入件的另一透視圖。
[0024]參考標號
[0025]10蒸汽渦輪
[0026]12 外殼
[0027]14 內(nèi)殼
[0028]16 轉(zhuǎn)子
[0029]20密封件載體模塊化插入件
[0030]22入口螺旋插入件
[0031]24葉片載體模塊化插入件
[0032]30a，30b 突起(內(nèi)殼)
[0033]31a, 31b 密封面
[0034]32a，32b 栓(內(nèi)殼)
[0035]34栓(入口螺旋插入件)
[0036]40凹槽(密封件載體模塊化插入件)
[0037]41密封表面(密封件載體模塊化插入件)
[0038]42凹槽(葉片載體模塊化插入件)
[0039]43密封表面(葉片載體模塊化插入件)
[0040]44槽口(蒸汽入口模塊化插入件)
[0041]46槽口(葉片載體模塊化插入件)
[0042]48槽口(密封件載體模塊化插入件)。
【具體實施方式】
[0043]現(xiàn)在參考附圖描述本公開內(nèi)容的示例性實施例，其中，貫穿全文相似的參考標號用于表示相同的元件。在以下描述中，出于說明的目的，闡述了許多具體的細節(jié)以提供本公開透徹的理解。然而，本公開內(nèi)容可不帶有這些具體的細節(jié)來實施，并且不限于本文所公開的示例性實施例。
[0044]圖1示出了示例性實施例可應用到的示例性蒸汽渦輪10 ;蒸汽渦輪10具有限定蒸汽渦輪10的外部界限的外殼12。外殼12圍繞并包圍內(nèi)殼14，內(nèi)殼14構(gòu)造和布置成在內(nèi)殼14和轉(zhuǎn)子16之間形成蒸汽膨脹流通路，轉(zhuǎn)子16同心于內(nèi)殼14和外殼12兩者且至少部分地容納在內(nèi)殼14和外殼12內(nèi)。
[0045]圖2示出了示例性的縱向?qū)实南盗心K化插入件，其包括密封件載體模塊化插入件20、入口螺旋插入件22和葉片載體模塊化插入件24。
[0046]密封件載體模塊化插入件20通常定位得朝向蒸汽渦輪10的蒸汽進入點上游的蒸汽渦輪10的第一端，并且構(gòu)造成承載位于內(nèi)殼14與轉(zhuǎn)子16之間的密封件。密封件載體模塊化插入件20為圓柱形的并且可拆卸地插入內(nèi)殼14中。如圖5中所示，在示例性實施例中，密封件載體模塊化插入件20包括兩個密封件載體半部20a、20b，密封件載體半部20a、20b可通過螺栓接合并且還可通過延伸到密封件載體模塊化插入件20的凹槽40中的內(nèi)殼14的突起30a受壓接合。通過使用螺栓和壓縮的組合，模塊化插入件設(shè)計利用內(nèi)殼14和密封件載體模塊化插入件20的不同材料以產(chǎn)生抵靠密封件載體模塊化插入件20的壓縮力。這樣，密封件載體模塊化插入件20通過蒸汽壓力和徑向壓縮保持就位。
[0047]圖2還示出了入口螺旋插入件22，其可拆卸地固定到內(nèi)殼14中并鄰近密封件載體模塊化插入件20定位。入口螺旋插入件22的目的在于將蒸汽引入蒸汽膨脹流通路中以便使蒸汽周向地分布到蒸汽渦輪中。
[0048]圖2還示出了葉片載體模塊化插入件24，其軸向地鄰近入口螺旋插入件22定位，用于保持固定葉片。葉片載體模塊化插入件24是圓柱形的并且可拆卸地插入內(nèi)殼14中。如圖5中所示，在示例性實施例中，葉片載體模塊化插入件24包括兩個葉片載體半部24a、24bο它們可通過螺栓接合并且還可通過延伸到葉片載體模塊插入件24的凹槽42中的內(nèi)殼14的突起30b受壓接合。通過使用螺栓和壓縮的組合，模塊化插入件設(shè)計利用內(nèi)殼14和葉片載體模塊化插入件24的不同材料以產(chǎn)生抵靠葉片載體模塊化插入件24的壓縮力。這樣，葉片載體模塊化插入件24通過蒸汽壓力和徑向壓縮保持就位。
[0049]圖3示出了已適配為容納示例性模塊化插入件20、22、24的內(nèi)殼14的區(qū)段，其中，適配包括栓和/或槽口布置以及突起/凹槽布置，栓和/或槽口布置防止模塊化插入件20、22、24的旋轉(zhuǎn)，突起/凹槽布置用于使密封件載體模塊化插入件20和葉片載體模塊化插入件24由于