專利名稱：一種超超臨界汽輪機(jī)組高壓缸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽輪機(jī)組，具體是一種超超臨界汽輪機(jī)組高壓缸。
背景技術(shù)：
火電廠的汽輪機(jī)組根據(jù)主蒸汽的溫度被劃分為亞臨界汽輪機(jī)組、超臨界汽輪機(jī)組和超超臨界汽輪機(jī)組，其中超超臨界汽輪機(jī)組的蒸汽不低于600°C。超超臨界汽輪機(jī)組具有顯著的節(jié)能和改善環(huán)境的效果，在未來的火電建設(shè)中將發(fā)揮重要的作用。目前，超超臨界汽輪機(jī)組的蒸汽壓力通常約為26MPa，溫度為600°C，為了能夠承受這一蒸汽壓力及溫度，超超臨界汽輪機(jī)組的高壓缸須采用雙層汽缸結(jié)構(gòu)。參見圖1和圖2 :即超超臨界汽輪機(jī)組的高壓缸主要由一個(gè)外缸01和一個(gè)內(nèi)缸02構(gòu)成，內(nèi)缸02通過縱向定位鍵和縱向?qū)蜴I裝配在外缸OI內(nèi)，縱向定位鍵作為內(nèi)缸02和外缸OI之間的定位膨脹死點(diǎn)，內(nèi)缸02和外缸01分別承受一定的蒸汽壓力和溫度載荷；在內(nèi)缸02內(nèi)設(shè)有帶調(diào)節(jié)級結(jié)構(gòu)的噴嘴室03，噴嘴室03與進(jìn)汽管連接，噴嘴室03上沿周向布置有四個(gè)進(jìn)汽弧段04，相鄰進(jìn)汽弧段04之間設(shè)有阻隔05，每個(gè)進(jìn)汽弧段04對應(yīng)一股進(jìn)汽，通過噴嘴室03向內(nèi)缸02內(nèi)配汽。進(jìn)入前述高壓缸的蒸汽經(jīng)噴嘴室03后，壓力降低約5MPa，溫度下降至570 °C左右，內(nèi)缸02承受的蒸汽壓力一般約為15MPa，外缸01承受的蒸汽壓力約為5Mpa。這樣的話，高壓缸的外缸01和內(nèi)缸02均可采用常規(guī)汽缸設(shè)計(jì)；即外缸01主要由帶中分面法蘭的上半體和下半體構(gòu)成，外缸01的上半體和下半體通過連接螺栓連接在一起，由連接螺栓在中分面法蘭上產(chǎn)生接觸應(yīng)力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)外缸01密封；內(nèi)缸02亦主要由帶中分面法蘭的上半體和下半體構(gòu)成，內(nèi)缸02的上半體和下半體亦通過連接螺栓連接在一起，由連接螺栓在中分面法蘭上產(chǎn)生接觸應(yīng)力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)內(nèi)缸02密封；外缸01和內(nèi)缸02的缸體壁厚可以根據(jù)熱應(yīng)力、蒸汽壓力合理確定，滿足汽輪機(jī)組在正常啟動(dòng)、運(yùn)行、停機(jī)等工況下的汽缸強(qiáng)度和汽密性要求。但是，由于前述的噴嘴室03結(jié)構(gòu)，汽輪機(jī)組在運(yùn)行時(shí)形成了不均勻進(jìn)汽，這不僅使汽輪機(jī)組的效率受到影響，而且會產(chǎn)生不均勻的蒸汽壓力，進(jìn)而導(dǎo)致汽輪機(jī)組存在汽流激振的風(fēng)險(xiǎn)；此外，噴嘴室03承受的蒸汽壓力、溫度有限，若通過提高蒸汽參數(shù)來提高汽輪機(jī)組的效率，那么勢必要增加高壓缸的內(nèi)缸和外缸厚度并提升內(nèi)缸和外缸的制造材料檔次，例如采用鎳基合金制造等，這會直接大幅度的增加高壓缸的制造成本，極不實(shí)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，在不大幅度提高高壓缸制造成本的前提下，提供一種既能有效提高汽輪機(jī)組效率，又能杜絕因蒸汽壓力不均勻存在汽流激振風(fēng)險(xiǎn)的超超臨界汽輪機(jī)組高壓缸。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種超超臨界汽輪機(jī)組高壓缸，包括外缸和內(nèi)缸，所述內(nèi)缸裝配在外缸內(nèi)，所述內(nèi)缸內(nèi)裝配有進(jìn)汽室，該進(jìn)汽室內(nèi)設(shè)有多級隔板和第一汽封，各級隔板用作承受蒸汽的壓差及溫差，第一汽封用作密封進(jìn)汽室與轉(zhuǎn)子之間的間隙；所述進(jìn)汽室上連接有進(jìn)汽管，進(jìn)汽管穿過內(nèi)缸和外缸向外延伸出，進(jìn)汽管用作向進(jìn)汽室引入蒸汽，蒸汽經(jīng)進(jìn)汽室做功后進(jìn)入內(nèi)缸做功，并從內(nèi)缸滲出一部分至外缸，進(jìn)而在進(jìn)汽室、內(nèi)缸和外缸內(nèi)形成梯度壓差、溫差。所述進(jìn)汽室通過貓爪、定位環(huán)和定位鍵裝配在內(nèi)缸內(nèi)；所述貓爪用作將進(jìn)汽室支撐在內(nèi)缸內(nèi)；所述定位環(huán)套裝在進(jìn)汽室的外壁與內(nèi)缸的內(nèi)壁之間，用作限制進(jìn)汽室的軸向自由度，并密封進(jìn)汽室與內(nèi)缸之間的裝配間隙；所述定位鍵設(shè)在進(jìn)汽室下部與內(nèi)缸之間，用作限制進(jìn)汽室的徑向自由度。所述定位環(huán)的套裝位置對應(yīng)在內(nèi)缸和外缸之間的定位膨脹死點(diǎn)上。所述進(jìn)汽室與內(nèi)缸之間的裝配間隙為10 20mm。所述進(jìn)汽室主要由半環(huán)狀的上半體和下半體構(gòu)成，上半體和下半體由連接螺栓連接組合成圓筒狀。所述連接螺栓為沉頭栽絲螺栓。所述進(jìn)汽室內(nèi)第一級隔板的進(jìn)汽側(cè)根部設(shè)有第二汽封，該第二汽封為L形汽封。所述第一汽封與進(jìn)汽室為一體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的有益效果是
1.以進(jìn)汽室代替了現(xiàn)有超超臨界汽輪機(jī)組高壓缸內(nèi)的噴嘴室，在高壓缸的內(nèi)缸內(nèi)形成了第三汽缸，進(jìn)汽室能夠承受較高的蒸汽壓力、溫度，有助于降低內(nèi)缸和外缸所承受的主蒸汽壓力、溫度，進(jìn)而使內(nèi)缸和外缸的缸體壁厚可以根據(jù)熱應(yīng)力、蒸汽壓力合理確定，內(nèi)缸和外缸的制造材料無需提檔，內(nèi)缸和外缸分別能夠?qū)崿F(xiàn)良好、可靠的汽密性，高壓缸的制造成本低，同時(shí)有助于、也能適用于提高汽輪機(jī)組的蒸汽參數(shù)，在蒸汽參數(shù)提高的情況下可以有效提聞汽輪機(jī)組的效率(蒸汽壓力提聞IMPa,汽輪機(jī)組的循環(huán)效率將提聞O. 13 O. 15%)，實(shí)用性強(qiáng)；通過進(jìn)汽室可以使高壓缸實(shí)現(xiàn)全周均勻進(jìn)汽，蒸汽經(jīng)進(jìn)汽室做功后直接進(jìn)入內(nèi)缸通流做功，有效提高了汽輪機(jī)組的效率，杜絕了因進(jìn)入高壓缸的蒸汽壓力不均勻而使高壓缸存在汽流激振的風(fēng)險(xiǎn)，汽輪機(jī)組的運(yùn)行安全性高，可靠穩(wěn)定；
2.進(jìn)汽室的分體結(jié)構(gòu)減小了制造難度，同時(shí)也易于在電廠現(xiàn)場檢修維護(hù)，大大縮短了檢修周期，檢修維護(hù)成本低，有利于提高電廠的發(fā)電效益；進(jìn)汽室的圓筒狀結(jié)構(gòu)使得結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好、可靠性高。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖1是現(xiàn)有超超臨界汽輪機(jī)組高壓缸的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中的噴嘴室結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3中的進(jìn)汽室在內(nèi)缸上的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖中代號含義01、1 一外缸；02、2 —內(nèi)缸；03—噴嘴室；04—進(jìn)汽弧段；05—阻隔；3一上半體；4一下半體；5—貓爪；6—定位環(huán)；7—定位鍵；8—隔板；9一第二汽封；10—第一汽封；11一連接螺栓；12—進(jìn)汽管。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
參見圖3和圖4 :一種超超臨界汽輪機(jī)組的高壓缸，超超臨界汽輪機(jī)組的蒸汽參數(shù)約為31MPa/600°C /620°C /620°C，高壓缸主要由外缸1、內(nèi)缸2和進(jìn)汽室構(gòu)成。其中，外缸I主要由天地配合的半環(huán)狀上半體和下半體構(gòu)成，外缸I的上半體和下半體通過連接螺栓組合在一起，由連接螺栓在中分面法蘭上產(chǎn)生接觸應(yīng)力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)外缸I密封；內(nèi)缸2亦主要由天地配合的半環(huán)狀上半體和下半體構(gòu)成，內(nèi)缸2的上半體和下半體通過連接螺栓組合在一起，由連接螺栓在中分面法蘭上產(chǎn)生接觸應(yīng)力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)內(nèi)缸2密封，在內(nèi)缸2內(nèi)設(shè)有三級隔板；前述外缸I和內(nèi)缸2分別采用耐高溫的合金材料CB2鑄鋼制成。內(nèi)缸2通過調(diào)整墊片、縱向定位鍵和縱向?qū)蜴I裝配在外缸I內(nèi)，調(diào)整墊片用作調(diào)整內(nèi)缸2和外缸I的同心度，縱向定位鍵作為內(nèi)缸2和外缸I之間的定位膨脹死點(diǎn)，縱向?qū)蜴I用作幫助內(nèi)缸2在外缸I內(nèi)縱向正確膨脹。進(jìn)汽室主要由天地配合的半環(huán)狀上半體3和下半體4構(gòu)成，進(jìn)汽室的上半體3和下半體4由連接螺栓11連接組合成圓筒狀，由連接螺栓在中分面法蘭上產(chǎn)生接觸應(yīng)力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)進(jìn)汽室3密封，進(jìn)汽室的上半體3和下半體4均采用耐高溫的合金材料CB2鑄鋼制成，連接螺栓11為沉頭栽絲螺栓。在進(jìn)汽室內(nèi)設(shè)有三級隔板8和第一汽封10 ;各級隔板8用作承受蒸汽的壓差及溫差，在第一級隔板的進(jìn)汽側(cè)根部設(shè)有第二汽封9，該第二汽封9為L形汽封；第一汽封10與進(jìn)汽室為一體結(jié)構(gòu)，有利于減少裝配工作量，便于現(xiàn)場檢修，第一汽封10用作密封進(jìn)汽室與轉(zhuǎn)子之間的間隙。進(jìn)汽室通過貓爪5、定位環(huán)6、定位鍵7和調(diào)整墊片裝配在內(nèi)缸2內(nèi)；貓爪5為四只，四只貓爪5分別設(shè)在進(jìn)汽室的下半體4外壁的兩側(cè)，用作將進(jìn)汽室的下半體4支撐在內(nèi)缸2內(nèi)，四只貓爪5承受進(jìn)汽室的全部重量，在組合裝配時(shí)，內(nèi)缸2的上半體壓緊進(jìn)汽室下半體4上的貓爪5，實(shí)現(xiàn)進(jìn)汽室天地方向的自由度限定；定位環(huán)6套裝在進(jìn)汽室的外壁與內(nèi)缸2的內(nèi)壁之間，即定位環(huán)6箍抱在進(jìn)汽室的外壁上，定位環(huán)6的外環(huán)壁與內(nèi)缸2的內(nèi)壁接觸裝配，定位環(huán)6用作限制進(jìn)汽室的軸向自由度，并密封進(jìn)汽室與內(nèi)缸2之間的裝配間隙，由于定位環(huán)6在進(jìn)汽室上的結(jié)構(gòu)特性，使得定位環(huán)6形成了進(jìn)汽室和內(nèi)缸2之間的定位膨脹死點(diǎn)，那么為了防止進(jìn)汽室膨脹變形，要求定位環(huán)6的套裝位置應(yīng)當(dāng)對應(yīng)在內(nèi)缸2和外缸I之間的定位膨脹死點(diǎn)上，即與內(nèi)缸2和外缸I之間的縱向定位鍵相對應(yīng)；定位鍵7設(shè)在進(jìn)汽室下半體4與內(nèi)缸2之間，用作限制進(jìn)汽室的徑向自由度；調(diào)整墊片用作調(diào)整進(jìn)汽室與內(nèi)缸2的同心度。由于進(jìn)汽室的外壁和內(nèi)缸2高溫段的內(nèi)壁為加工面，因此應(yīng)盡量保證進(jìn)汽室與內(nèi)缸2之間的夾層(即進(jìn)汽室和內(nèi)缸2的裝配間隙)為小間隙，優(yōu)選10 20mm,例如13mm,或16mm,亦或19mm等。在進(jìn)汽室的上半體3上設(shè)有進(jìn)汽口，進(jìn)汽口上連接有進(jìn)汽管12，進(jìn)汽管12穿過內(nèi)缸2和外缸I向外延伸出，進(jìn)汽管12的外壁分別與內(nèi)缸2和外缸I形成密封，進(jìn)汽管12用作向進(jìn)汽室引入壓力約31MPa、溫度為600°C的蒸汽，蒸汽進(jìn)入汽室做功，在進(jìn)汽室做功后蒸汽壓力下降約為12 MPa、溫度下降約為80°C，此時(shí)經(jīng)進(jìn)汽室進(jìn)入內(nèi)缸2做功的蒸汽壓力約為19 MPa，溫度約為520°C，經(jīng)計(jì)算分析，進(jìn)汽室汽密性良好，無泄漏現(xiàn)象，蒸汽在內(nèi)缸2內(nèi)做功時(shí)，蒸汽從內(nèi)缸2滲出一部分至外缸I，進(jìn)入外缸I的蒸汽壓力約為5 MPa、溫度約為520°C，進(jìn)而在進(jìn)汽室、內(nèi)缸2和外缸I內(nèi)形成梯度壓差、溫差，確保高壓缸能夠安全、可靠的運(yùn)行。實(shí)施例2
本實(shí)施例的其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，不同之處在于超超臨界汽輪機(jī)組的蒸汽參數(shù)約為35MPa/700°C /600°C /600°C;進(jìn)汽室內(nèi)設(shè)有四級隔板8，進(jìn)汽室采用昂貴的鎳基合金制成；內(nèi)缸2內(nèi)設(shè)有七級隔板，內(nèi)缸2和外缸I分別采用耐高溫的合金材料CB2鑄鋼制成。這樣的話，通過進(jìn)汽管12向進(jìn)汽室引入的蒸汽壓力約35MPa、溫度為700°C，蒸汽進(jìn)入汽室做功，在進(jìn)汽室做功后蒸汽壓力下降約為14 MPa、溫度下降約為100°C，此時(shí)經(jīng)進(jìn)汽室進(jìn)入內(nèi)缸2做功的蒸汽壓力約為21 MPa,溫度約為600°C，經(jīng)計(jì)算分析，進(jìn)汽室汽密性良好，無泄漏現(xiàn)象，蒸汽在內(nèi)缸2內(nèi)做功時(shí)，蒸汽從內(nèi)缸2滲出一部分至外缸1，進(jìn)入外缸I的蒸汽壓力約為5 MPa、溫度約為600°C，進(jìn)而在進(jìn)汽室、內(nèi)缸2和外缸I內(nèi)形成梯度壓差、溫差，確保高壓缸能夠安全、可靠的運(yùn)行。本實(shí)施例僅僅增加了進(jìn)汽室和內(nèi)缸內(nèi)的隔板級數(shù)及提升了進(jìn)汽室的制造材料檔次，外缸和內(nèi)缸的制造材料檔次無需提升，也就無需大幅增加高壓缸的制造成本(初步估算，一臺高壓缸的外缸和內(nèi)缸不采用昂貴的鎳基合金制造的話，可以節(jié)省重約15T的鎳基合金，制造成本降低約3000萬人民幣)，高壓缸在采用常規(guī)結(jié)構(gòu)及材料的外缸和內(nèi)缸的如提下就能承受:聞參數(shù)的主蒸汽，從而有效的大幅提聞汽輪機(jī)組的效率，實(shí)用性強(qiáng)。
權(quán)利要求
1.一種超超臨界汽輪機(jī)組高壓缸，包括外缸(I)和內(nèi)缸(2)，所述內(nèi)缸(2)裝配在外缸(1)內(nèi)，其特征在于所述內(nèi)缸(2)內(nèi)裝配有進(jìn)汽室，該進(jìn)汽室內(nèi)設(shè)有多級隔板(8)和第一汽封(10)，各級隔板(8)用作承受蒸汽的壓差及溫差，第一汽封(10)用作密封進(jìn)汽室與轉(zhuǎn)子之間的間隙；所述進(jìn)汽室上連接有進(jìn)汽管(12)，進(jìn)汽管(12)穿過內(nèi)缸(2)和外缸(I)向外延伸出，進(jìn)汽管(12)用作向進(jìn)汽室引入蒸汽，蒸汽經(jīng)進(jìn)汽室做功后進(jìn)入內(nèi)缸(2)做功，并從內(nèi)缸(2)滲出一部分至外缸(1)，進(jìn)而在進(jìn)汽室、內(nèi)缸(2)和外缸(I)內(nèi)形成梯度壓差、溫差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述超超臨界汽輪機(jī)組高壓缸，其特征在于所述進(jìn)汽室通過貓爪(5)、定位環(huán)(6)和定位鍵(7)裝配在內(nèi)缸(2)內(nèi)；所述貓爪(5)用作將進(jìn)汽室支撐在內(nèi)缸(2)內(nèi)；所述定位環(huán)(6)套裝在進(jìn)汽室的外壁與內(nèi)缸(2)的內(nèi)壁之間，用作限制進(jìn)汽室的軸向自由度，并密封進(jìn)汽室與內(nèi)缸(2)之間的裝配間隙；所述定位鍵(7)設(shè)在進(jìn)汽室下部與內(nèi)缸(2)之間，用作限制進(jìn)汽室的徑向自由度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述超超臨界汽輪機(jī)組高壓缸，其特征在于所述定位環(huán)(6)的套裝位置對應(yīng)在內(nèi)缸(2)和外缸(I)之間的定位膨脹死點(diǎn)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述超超臨界汽輪機(jī)組高壓缸，其特征在于所述進(jìn)汽室與內(nèi)缸(2)之間的裝配間隙為10 20mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述超超臨界汽輪機(jī)組高壓缸，其特征在于所述進(jìn)汽室主要由半環(huán)狀的上半體(3)和下半體(4)構(gòu)成，上半體(3)和下半體(4)由連接螺栓(11)連接組合成圓筒狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述超超臨界汽輪機(jī)組高壓缸，其特征在于所述連接螺栓(11)為沉頭栽絲螺栓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述超超臨界汽輪機(jī)組高壓缸，其特征在于所述進(jìn)汽室內(nèi)第一級隔板的進(jìn)汽側(cè)根部設(shè)有第二汽封(9)，該第二汽封(9)為L形汽封。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述超超臨界汽輪機(jī)組高壓缸，其特征在于所述第一汽封(10)與進(jìn)汽室為一體結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超超臨界汽輪機(jī)組高壓缸，包括外缸和內(nèi)缸，所述內(nèi)缸裝配在外缸內(nèi)，所述內(nèi)缸內(nèi)裝配有進(jìn)汽室，該進(jìn)汽室內(nèi)設(shè)有多級隔板和第一汽封，各級隔板用作承受蒸汽的壓差及溫差，第一汽封用作密封進(jìn)汽室與轉(zhuǎn)子之間的間隙；所述進(jìn)汽室上連接有進(jìn)汽管，進(jìn)汽管穿過內(nèi)缸和外缸向外延伸出，進(jìn)汽管用作向進(jìn)汽室引入蒸汽，蒸汽經(jīng)進(jìn)汽室做功后進(jìn)入內(nèi)缸做功，并從內(nèi)缸滲出一部分至外缸，進(jìn)而在進(jìn)汽室、內(nèi)缸和外缸內(nèi)形成梯度壓差、溫差。本發(fā)明以進(jìn)汽室代替了噴嘴室，在高壓缸的內(nèi)缸內(nèi)形成了第三汽缸，在不大幅度提高高壓缸制造成本的前提下，通過進(jìn)汽室既能有效提高汽輪機(jī)組效率，又能杜絕因蒸汽壓力不均勻存在汽流激振風(fēng)險(xiǎn)，安全性高，實(shí)用可靠。
文檔編號F01D25/28GK103046974SQ20121055460
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者方宇, 張曉東, 王鑫, 王建偉, 侯明軍, 吳宇飛 申請人:東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司