專利名稱：用于將超臨界冷卻蒸汽提供到渦輪機(jī)軸距中的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用從鍋爐提供的冷卻流，以限制渦輪機(jī)械的渦輪中 的金屬應(yīng)力。
背景技術(shù)：
WO 01/86121 Al公開(kāi)了用于冷卻蒸汽渦輪機(jī)的高壓膨脹部分中 的軸的方法。提供蒸汽發(fā)生器以產(chǎn)生新鮮蒸汽，該新鮮蒸汽的溫度和 壓力分別高于和低于從蒸汽發(fā)生器中移除以用于冷卻軸的冷卻蒸汽 的溫度和壓力。高壓膨脹部分設(shè)有用于冷卻蒸汽的供給。
曰本專利申請(qǐng)公開(kāi)9-250306公開(kāi)了來(lái)自鍋爐的中間級(jí)的蒸汽與 高壓初級(jí)噴嘴出口泄漏蒸汽混合，以防止降低中壓初級(jí)葉片柱螺栓部 分的實(shí)質(zhì)力(material force)。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用于冷卻渦輪機(jī)械的高壓部分的系統(tǒng) 包括導(dǎo)管，該導(dǎo)管構(gòu)造成將來(lái)自鍋爐的冷卻蒸汽輸送到該渦輪機(jī)械的 第一級(jí)噴嘴上游的空間。該導(dǎo)管延伸通過(guò)渦輪機(jī)械的外殼和第一級(jí)噴
嘴的噴嘴隔膜。該系統(tǒng)還包括導(dǎo)管中的控制岡，該控制閥構(gòu)造成調(diào)節(jié) 冷卻蒸汽流。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，渦輪機(jī)械包括外殼、可旋轉(zhuǎn)地支撐 在外殼中的渦輪軸，以及沿渦輪軸定位且包含在外殼內(nèi)的多個(gè)渦輪機(jī) 級(jí)。各渦輪機(jī)級(jí)包括附接到外殼上的隔膜。該隔膜包括多個(gè)噴嘴。在 位于多個(gè)級(jí)的第一級(jí)上游的隔膜中設(shè)置孔來(lái)引入冷卻蒸汽。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種冷卻渦輪機(jī)械的高壓部 分的方法。渦輪機(jī)械包括外殼、可旋轉(zhuǎn)地支撐在外殼中的渦輪軸，以及沿渦輪軸定位且包含在外殼內(nèi)的多個(gè)渦輪機(jī)級(jí)。各渦輪機(jī)級(jí)包括附 接到外殼上的隔膜。該隔膜包括多個(gè)噴嘴和至少一個(gè)孔，該孔設(shè)在位 于多個(gè)級(jí)的第一級(jí)上游的隔膜中。該方法包括通過(guò)該至少一個(gè)孔將冷
卻蒸汽引入渦4侖機(jī)械中。


圖1示意性地描繪了高壓冷卻系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例；
圖2示意性地描繪了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中被供給蒸汽的渦輪機(jī)
的第一級(jí)上游軸距；以及
圖3示意性地描繪了通過(guò)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的渦輪機(jī)級(jí)的冷
卻流的4亍程。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，鍋爐構(gòu)造成將蒸汽提供給渦輪機(jī)械的渦輪機(jī)24。鍋爐 2包括多個(gè)過(guò)熱器和再熱器。如圖1中所示，在鍋爐2的最終過(guò)熱器 4處提供有導(dǎo)管或管道8以便將冷卻蒸汽提供給渦輪機(jī)24。
管道8具有控制閥6，該控制閥允許根據(jù)渦輪機(jī)24的負(fù)載需求調(diào) 節(jié)冷卻蒸汽的流量。冷卻蒸汽流沿管道8移動(dòng)且通過(guò)渦輪4幾24的外 殼或外罩20供入渦輪機(jī)24。管道8分叉成笫一分支8a和第二分支8b。
參考圖2，冷卻蒸汽通過(guò)渦輪機(jī)24的外罩20沿第一分支8a和 第二分支8b引入第一級(jí)上游軸距。雖然在圖2中僅示出了第二分支 8b，但應(yīng)該明白的是，第一分支8a提供給渦輪機(jī)24的外罩20的下半 部。
參考圖2，渦輪機(jī)24包括多個(gè)蒸汽導(dǎo)引噴嘴。如圖2中所示，第 一級(jí)噴嘴30直接設(shè)在冷卻蒸汽管道8的第二分支8b的下游。蒸汽導(dǎo) 引噴嘴30包括噴嘴隔膜26,該噴嘴隔膜26包括噴嘴隔膜外環(huán)部分 28和噴嘴隔膜內(nèi)環(huán)部分22。噴嘴隔膜26附接到外殼或外罩20上且 圍繞渦輪機(jī)輪葉或葉片14和噴嘴30。渦輪機(jī)葉片14支撐在渦輪機(jī)24的轉(zhuǎn)子10的輪12上。
噴嘴隔膜內(nèi)環(huán)部分22支撐提供在噴嘴隔膜內(nèi)環(huán)部分22和轉(zhuǎn)子10 的外表面之間的密封件16。噴嘴隔膜外環(huán)部分28支撐圍繞渦輪機(jī)葉 片14的溢流帶(spillstrip)式密封環(huán)18。應(yīng)該理解的是，渦輪機(jī)葉片14 可設(shè)有在渦輪機(jī)葉片14的外徑向表面上的蓋。
如圖2中所示，冷卻蒸汽從導(dǎo)管或管道8提供，通過(guò)渦輪機(jī)24 的外殼或外罩20進(jìn)入第二分支8b，到達(dá)第一級(jí)上游軸距。例如，通 過(guò)在外罩20和噴嘴隔膜26中鉆孔以及使用司太立特硬質(zhì)合金安裝裝 置在外罩20的上半部分和下半部分內(nèi)將冷卻蒸汽提供于第一級(jí)噴嘴 30的上游。
參考圖3，冷卻蒸汽流通過(guò)兩個(gè)分支8a和8b進(jìn)入渦輪機(jī)24的外 殼20的高壓(HP)部分，然后引入第一級(jí)上游軸距，從而使第一級(jí)上游 軸距充滿冷卻器蒸汽。冷卻流然后流過(guò)蒸汽平^f紆孔到達(dá)下游軸i^，然 后通過(guò)密封環(huán)16到達(dá)第二級(jí)上游軸距。溢流帶式密封環(huán)18用來(lái)將冷 卻回路與主蒸汽流隔離。這提供了如圖3中所示的蛇形冷卻裝置。
通過(guò)在高壓膨脹渦輪機(jī)24中使用高反應(yīng)、全弧度的第一級(jí)，冷 卻蒸汽限制了渦輪機(jī)24中的金屬應(yīng)力，因?yàn)閷⒗鋮s蒸汽提供給了渦 4侖機(jī)24的高壓區(qū)域。由于壓力需要高于渦輪機(jī)24的節(jié)流壓力，因而 冷卻流從鍋爐2提供。
通過(guò)允許根據(jù)渦輪機(jī)24的負(fù)載需求來(lái)調(diào)節(jié)冷卻流，使用控制閥6 來(lái)調(diào)節(jié)冷卻流。這就允許在不損害渦輪才幾24性能的情況下，使用高 效率、低反應(yīng)的第一級(jí)。因而，圖l-3所示的構(gòu)造允許渦輪機(jī)24為不 同范圍的負(fù)載工作，并且對(duì)來(lái)自鍋爐2的外部蒸汽冷卻流的使用考慮 了在整個(gè)渦輪機(jī)24范圍內(nèi)的最大效率。
盡管已結(jié)合當(dāng)前認(rèn)為是最實(shí)際和優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了 描述，但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例，相反，本發(fā) 明旨在覆蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效 裝置。
權(quán)利要求
1.一種用于冷卻渦輪機(jī)械的高壓部分的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括導(dǎo)管(8)，其構(gòu)造成將來(lái)自鍋爐(2)的冷卻蒸汽輸送到渦輪機(jī)械的第一級(jí)噴嘴(30)的上游的空間，其中，該導(dǎo)管延伸通過(guò)渦輪機(jī)械的外殼(20)和第一級(jí)噴嘴的噴嘴隔膜(26)；以及導(dǎo)管中的控制閥(6)，其構(gòu)造成調(diào)節(jié)冷卻蒸汽流。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)管包括第一 分支(8a)和第二分支(8b)，且該第一分支和第二分支中的各個(gè)分支延伸 通過(guò)外殼和噴嘴隔膜，并且該第 一分支和第二分支在相對(duì)的位置處延 伸通過(guò)外殼和噴嘴隔膜。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制閥位于所 述第一分支和第二分支的上游。
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括設(shè) 在噴嘴隔膜的外環(huán)部分(28)上的帶式密封環(huán)(18)，該帶式密封環(huán)(18)構(gòu) 造成將冷卻蒸汽流與渦輪機(jī)械的主蒸汽流隔離。
5. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制閥構(gòu)造成 根據(jù)渦輪機(jī)械的負(fù)載而調(diào)節(jié)冷卻蒸汽流。
6. —種渦輪機(jī)械，包括 外殼(20);可旋轉(zhuǎn)地支撐在該外殼中的渦輪軸(10);以及 沿該渦輪軸定位且包含在該外殼內(nèi)的多個(gè)渦輪機(jī)級(jí)，各渦輪機(jī)級(jí)包括附接到外殼上的隔膜(26)，該隔膜包括多個(gè)噴嘴(30)，其中，至 少一個(gè)孔設(shè)在位于多個(gè)級(jí)的第一級(jí)的上游的隔膜中，用于引入冷卻蒸 汽。
7. 如權(quán)利要求6所述的渦輪機(jī)械，其特征在于，所述至少一個(gè) 孔包括設(shè)在隔膜上的相對(duì)位置處的兩個(gè)孔，且還包括穿過(guò)兩個(gè)孔的兩條導(dǎo)管。
8. —種用于冷卻渦輪機(jī)械的高壓部分的方法，該渦輪機(jī)械包括 外殼(20)，可旋轉(zhuǎn)地支撐在外殼中的渦輪軸(IO),以及沿渦輪軸定位且 包含在外殼內(nèi)的多個(gè)渦輪機(jī)級(jí)，各渦輪機(jī)級(jí)包括附接到外殼上的隔膜 (26)，該隔膜包括多個(gè)噴嘴(30)和至少一個(gè)孔，該至少一個(gè)孔設(shè)在位于 多個(gè)級(jí)的第一級(jí)的上游的隔膜中；所述方法包括通過(guò)所述至少 一個(gè)孔將冷卻蒸汽51入該渦輪機(jī)械。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 根據(jù)該渦輪機(jī)械上的負(fù)載而調(diào)節(jié)冷卻蒸汽的引入，其中，冷卻蒸汽的壓力比通過(guò)噴嘴的渦輪機(jī)械的主蒸汽流的壓力高。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 通過(guò)該渦輪機(jī)械使冷卻蒸汽與主蒸汽流隔離。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于將超臨界冷卻蒸汽提供到渦輪機(jī)軸距中的系統(tǒng)和方法，具體而言，涉及一種用于冷卻渦輪機(jī)械的高壓部分的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括導(dǎo)管，該導(dǎo)管構(gòu)造成將來(lái)自鍋爐的冷卻蒸汽輸送到位于渦輪機(jī)械的第一級(jí)噴嘴上游的空間。該導(dǎo)管延伸通過(guò)渦輪機(jī)械的外殼和第一級(jí)噴嘴的噴嘴隔膜。該系統(tǒng)還包括導(dǎo)管內(nèi)的控制閥，該控制閥構(gòu)造成調(diào)節(jié)冷卻蒸汽流。渦輪機(jī)械包括外殼、可旋轉(zhuǎn)地支撐在外殼中的渦輪軸以及沿渦輪軸定位且包含在外殼內(nèi)的多個(gè)渦輪機(jī)級(jí)。各渦輪機(jī)級(jí)包括附接到外殼上的隔膜。該隔膜包括多個(gè)噴嘴。在多個(gè)級(jí)的第一級(jí)上游的隔膜中設(shè)置孔，用于引入冷卻蒸汽。一種冷卻渦輪機(jī)械高壓部分的方法包括通過(guò)至少一個(gè)孔將冷卻蒸汽引入渦輪機(jī)械。
文檔編號(hào)F01D5/08GK101634232SQ200910165589
公開(kāi)日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2009年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月24日
發(fā)明者C·M·托馬索, W·T·帕里 申請(qǐng)人:通用電氣公司