一種超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽輪機(jī)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)，尤其是一種超高壓雙抽汽沖動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]汽輪機(jī)是火力發(fā)電行業(yè)主要生產(chǎn)設(shè)備之一。汽輪機(jī)是一個(gè)以水蒸汽為介質(zhì)的復(fù)雜能源轉(zhuǎn)換機(jī)械設(shè)備，起著把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并最終帶動(dòng)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的作用。鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓過(guò)熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后，在汽輪機(jī)的每一級(jí)動(dòng)靜葉片之間產(chǎn)生熱能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)換，通過(guò)逐級(jí)膨脹作功，高速流動(dòng)的蒸汽推動(dòng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期工作，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成巨大的電能。
[0003]汽輪機(jī)根據(jù)蒸汽氣流在透平動(dòng)靜葉間的工作特性可分為沖動(dòng)式汽輪機(jī)與反動(dòng)式汽輪機(jī)。沖動(dòng)式汽輪機(jī)中的蒸汽氣流在動(dòng)葉間只改變方向，主要在靜葉間膨脹加速，透平的級(jí)反力度小。現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的汽輪機(jī)大多數(shù)為沖動(dòng)式汽輪機(jī)。
[0004]100MW?200MW功率等級(jí)的汽輪機(jī)，通常采用超高壓沖動(dòng)式結(jié)構(gòu)。超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)的進(jìn)汽初參數(shù)最佳取值范圍為:壓力12.7Mpa?13.7Mpa、溫度530°C?560°C。
[0005]現(xiàn)有的100MW?200MW功率等級(jí)的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)設(shè)計(jì)中，一般采用雙缸、雙轉(zhuǎn)子、多排汽結(jié)構(gòu)，這主要因?yàn)樵摴β实燃?jí)汽輪機(jī)進(jìn)汽初參數(shù)為超高壓決定的。對(duì)于超高壓汽輪機(jī)來(lái)說(shuō)，若要達(dá)到100MW?200M W的輸出功率，必須有相應(yīng)的蒸汽流量與出口背壓匹配。汽輪機(jī)根據(jù)進(jìn)汽排汽參數(shù)進(jìn)行相關(guān)熱力、汽動(dòng)、通流、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時(shí)考慮到汽輪機(jī)材料強(qiáng)度、制造工藝、汽動(dòng)性能，國(guó)內(nèi)外汽輪機(jī)廠家對(duì)該功率等級(jí)汽輪機(jī)一般均采用雙轉(zhuǎn)子、雙缸、多排汽結(jié)構(gòu)，主要是雙缸、雙排汽結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有的汽輪機(jī)根據(jù)蒸汽在汽輪機(jī)工作壓力等級(jí)，可分為多個(gè)獨(dú)立的汽缸，例如高壓缸、中壓缸和低壓缸。每個(gè)汽缸內(nèi)設(shè)有一個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)子或聯(lián)合轉(zhuǎn)子，多個(gè)轉(zhuǎn)子之間通過(guò)聯(lián)軸器連接在一起。蒸汽作功后的排汽從汽輪機(jī)低壓缸的多個(gè)低壓排汽口排出。
[0006]現(xiàn)有的超高壓進(jìn)汽參數(shù)汽輪機(jī)存在多缸、多轉(zhuǎn)子、多排汽特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)組總長(zhǎng)度等外形尺寸大，重量大，制造成本高等缺點(diǎn)與不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種新的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)，其可具有簡(jiǎn)單緊湊的結(jié)構(gòu)，可以克服現(xiàn)有汽輪機(jī)存在的至少一項(xiàng)缺點(diǎn)與不足，并且還具有高壓非調(diào)整抽汽和中壓可調(diào)整抽汽的雙抽汽功能。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，一種超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)，包括:單個(gè)汽缸，其具有高壓缸體和中低壓缸體；單個(gè)轉(zhuǎn)子，其安裝在所述汽缸中并延伸經(jīng)過(guò)所述高壓缸體和所述中低壓缸體；多個(gè)葉片級(jí)，其中每個(gè)葉片級(jí)包括設(shè)置在所述汽缸內(nèi)壁上的多個(gè)靜葉片和設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子上的多個(gè)動(dòng)葉片；其中，所述汽缸包括位于所述高壓缸體上的高壓缸進(jìn)汽口和高壓缸出汽口、位于所述高壓缸體上的高壓中排抽汽口以及位于所述中低壓缸體上的中低壓缸進(jìn)汽口，所述高壓缸出汽口通過(guò)連通管與所述中低壓缸進(jìn)汽口直接連通。
[0009]單缸單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可以使整個(gè)汽輪機(jī)的長(zhǎng)度大大縮短，體積大大減小，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、強(qiáng)度及安全性大幅度提高。使蒸汽在高壓缸體和中低壓缸體之間直接連通可以省去中間再熱的環(huán)節(jié)，進(jìn)一步簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。同時(shí)，通過(guò)高壓中排抽汽口可以大量抽出中壓蒸汽提供給下游工業(yè)用汽用戶。例如，汽輪機(jī)100在額定功率150MW不變的情況下，高排中壓抽汽口處的中壓抽汽流量最大值可達(dá)高壓缸進(jìn)汽口流量的30% -35%。
[0010]優(yōu)選地，所述連通管上設(shè)置有膨脹補(bǔ)償裝置。膨脹補(bǔ)償裝置可以吸收連通管與汽缸之間的熱膨脹位移差值，防止連通管和汽缸受力而拉伸變形或損壞。
[0011]優(yōu)選地，所述膨脹補(bǔ)償裝置包括:管體，其第一端與所述連通管相連通且第二端封閉；鄰近所述第一端設(shè)置的第一波紋管；鄰近所述第二端設(shè)置的第二波紋管；以及連接至所述管體的所述第一端和所述第二端的拉桿。
[0012]優(yōu)選地，所述連通管設(shè)有用于同時(shí)調(diào)整所述高壓缸出汽口和所述高壓中排抽汽口的流量的流量調(diào)整機(jī)構(gòu)。
[0013]優(yōu)選地，所述流量調(diào)整機(jī)構(gòu)包括靠近所述高壓缸體處設(shè)置的蝶閥，所述蝶閥的開(kāi)啟程度可以在最小安全開(kāi)度至全開(kāi)啟之間調(diào)節(jié)。這可以確保流入中低壓缸體內(nèi)的蒸汽流量有一個(gè)保證安全工作的最小值。根據(jù)該蝶閥的開(kāi)啟程度，不僅可以有效調(diào)節(jié)從高壓缸出汽口到中低壓缸進(jìn)汽口的蒸汽用于驅(qū)動(dòng)中低壓缸體內(nèi)的葉片級(jí)作用，還可相應(yīng)地調(diào)節(jié)高排中壓抽氣口處的抽取蒸汽流量用于工業(yè)用戶。
[0014]優(yōu)選地，所述高壓缸體中至少一部分缸體為雙層缸體，包括外層缸體、內(nèi)層缸體和在其間形成的至少第一個(gè)夾層空間，所述第一個(gè)夾層空間將所述內(nèi)層缸體的出口側(cè)連通至所述高壓缸體出汽口和所述高排中壓抽汽口。雙層缸體可以降低外層缸體的工作壓力和溫度并提高外層缸體的強(qiáng)度和安全性，并且提供了一個(gè)有利的高壓缸出汽口以及高排中壓抽汽口安裝配置。
[0015]優(yōu)選地，所述高壓缸體還設(shè)有位于所述高壓缸出汽口上游的高壓抽汽口，所述內(nèi)層缸體和所述外層缸體之間還形成第二個(gè)夾層空間，所述內(nèi)層缸體包括分別固定至所述外層缸體的內(nèi)層缸體部分和高壓隔板套，所述內(nèi)層缸體部分和所述高壓隔板套之間限定出連通所述內(nèi)層缸體內(nèi)部和所述第二個(gè)夾層空間的環(huán)形狹縫，所述第二個(gè)夾層空間與所述高壓抽汽口相互連通，所述第一個(gè)夾層空間和所述第二個(gè)夾層空間是相互隔離開(kāi)的。這樣可以滿足下游工業(yè)系統(tǒng)高壓用汽的需求，提高汽輪機(jī)效率的同時(shí)，利用多個(gè)獨(dú)立安裝的內(nèi)層缸體部分提供了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的工業(yè)用高壓抽汽配置。
[0016]優(yōu)選地，所述高壓缸體還設(shè)有位于所述高壓缸出汽口上游的高壓抽汽口。這樣可以滿足下游工業(yè)系統(tǒng)高壓用汽的需求，提高汽輪機(jī)效率。
[0017]優(yōu)選地，所述高壓抽汽口是流量不可調(diào)整的。這可以有效地維持汽輪機(jī)的穩(wěn)定工作，保證汽輪機(jī)和工業(yè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性。
[0018]優(yōu)選地，所述汽輪機(jī)的進(jìn)氣量是可調(diào)整的且在最大抽汽工況時(shí)的進(jìn)汽量達(dá)到額定純凝工況時(shí)的1.8-2倍。例如，汽輪機(jī)100在額定功率150MW并且最大工業(yè)抽汽量工況時(shí)的進(jìn)汽量可以達(dá)到150MW額定純凝工況時(shí)的1.8-2倍，進(jìn)汽量幾乎相當(dāng)于一臺(tái)300MW純凝式汽輪機(jī)的進(jìn)汽量。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)的示意圖；
[0020]圖2是根據(jù)圖1的A處放大圖；
[0021]圖3是根據(jù)圖1的B處放大圖；
[0022]圖4是根據(jù)圖1的C處放大圖；
[0023]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)中轉(zhuǎn)子的示意圖；
[0024]圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)中末級(jí)動(dòng)葉片的示意圖；
[0025]圖7是根據(jù)圖6的末級(jí)動(dòng)葉片根部形狀放大圖。
[0026]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0027]100、汽輪機(jī)；1、汽缸；21、中心線；2、轉(zhuǎn)子；3、葉片級(jí)；30、靜葉片；32、動(dòng)葉片；24、葉輪；4、分界線；40、高壓段；42、中低壓段；10、高壓缸體；11、中低壓缸體；107、高壓缸進(jìn)汽口 ；101、高壓缸出汽口 ；105、高壓抽汽口 ；103、高排中壓抽汽口 ；111、中低壓缸進(jìn)汽口 ；
12、連通管；108、外層缸體；109、內(nèi)層缸體；1090、內(nèi)層缸體部分；1091、高壓隔板套；102、第一個(gè)夾層空間;1092、環(huán)形狹縫;106、第二個(gè)夾層空間;1082、安裝凸脊;104、軸封;115、單層缸體；117、中低壓隔板；113、低壓排汽口 ；13、膨脹補(bǔ)償裝置；121、第一段管體；122、第二段管體；130、管體；133、第一波紋管；134、第二波紋管；1301、第一端；1302、第二端；1320、第一法蘭；1323、第二法蘭；1321、拉桿；1322、導(dǎo)向套；14、蝶閥；26、轉(zhuǎn)子高壓段；28、轉(zhuǎn)子中低壓段；20、前端；22、后端；15、前軸承；16、后軸承；34、開(kāi)孔；320、葉根；322、葉頂；36、圍帶
【具體實(shí)施方式】
[0028]現(xiàn)參考附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明所公開(kāi)超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)的示意性方案。盡管提供附圖是為了呈現(xiàn)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，但附圖不必按具體實(shí)施方案的尺寸繪制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解釋本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容。在說(shuō)明書(shū)中出現(xiàn)的短語(yǔ)“在附圖中”或類似用語(yǔ)不必參考所有附圖或示例。
[0029]在本發(fā)明中的術(shù)語(yǔ)“約”或“大致”將會(huì)被本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解且將根據(jù)用到該術(shù)語(yǔ)的上下文在一定范圍內(nèi)變化。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)100包括呈回轉(zhuǎn)圓筒體狀以整體形式構(gòu)造的汽缸，即單個(gè)汽缸1、設(shè)置在該單個(gè)汽缸I中可以繞中心線21轉(zhuǎn)動(dòng)的單個(gè)轉(zhuǎn)子2以及多個(gè)葉片級(jí)3。其中每一個(gè)葉片級(jí)3包括多個(gè)靜葉片30和多個(gè)動(dòng)葉片32，所述靜葉片30設(shè)置在汽缸I的內(nèi)壁上，所述動(dòng)葉片32