專利名稱：一種超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)，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)。
背景技術(shù)：
汽輪機(jī)是火電站建設(shè)中關(guān)鍵動(dòng)力設(shè)備之一，是把熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能進(jìn)而轉(zhuǎn)換成電能的能量轉(zhuǎn)換裝置。由鍋爐生產(chǎn)的高溫、高壓蒸汽，經(jīng)過(guò)蒸汽透平，將熱能與壓力勢(shì)能轉(zhuǎn)換成汽輪機(jī)的機(jī)械能，帶動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子做功，該機(jī)械功通過(guò)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)軸傳遞給發(fā)電機(jī)，從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。
汽輪機(jī)可根據(jù)其汽流在透平級(jí)中工作原理不同分為沖動(dòng)式汽輪機(jī)與反動(dòng)式汽輪機(jī)。對(duì)于沖動(dòng)式汽輪機(jī)，蒸汽主要在靜葉通道中膨脹做功，在動(dòng)葉通道中只改變汽流方向，沒(méi)有膨脹，透平的級(jí)反力度小。目前國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的汽輪機(jī)絕大多數(shù)為沖動(dòng)式汽輪機(jī)。
對(duì)于需要獲得125MW～200MW輸出功率的汽輪機(jī)，通常采用超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)。超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)是指其進(jìn)汽初參數(shù)最佳取用范圍壓力12.7Mpa～13.7Mpa、溫度530℃～560℃。
現(xiàn)有的125MW～200MW功率等級(jí)的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)設(shè)計(jì)中，普遍流行的技術(shù)方案是采用多缸、多轉(zhuǎn)子、多排汽結(jié)構(gòu)，這是由于該功率等級(jí)汽輪機(jī)的超高壓進(jìn)汽初參數(shù)所決定的。對(duì)于超高壓汽輪機(jī)而言，若要達(dá)到125MW～200MW的輸出功率，必須有相應(yīng)的蒸汽流量與出口背壓匹配，根據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與通流氣動(dòng)設(shè)計(jì)。由于受汽輪機(jī)材料強(qiáng)度、工藝、氣動(dòng)性能等多方面因素制約，先前國(guó)內(nèi)、外汽輪機(jī)廠家對(duì)該功率等級(jí)汽輪機(jī)無(wú)不采用多轉(zhuǎn)子、多缸、多排汽結(jié)構(gòu)型式，主要是雙缸、雙排汽結(jié)構(gòu)，也有三缸、雙排汽結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有的汽輪機(jī)依據(jù)蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的工作壓力分為多個(gè)獨(dú)立的汽缸，例如中高壓缸和低壓缸。每個(gè)汽缸內(nèi)設(shè)有一個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)子，多個(gè)轉(zhuǎn)子之間通過(guò)聯(lián)軸器連接在一起。蒸汽從汽輪機(jī)排出時(shí)采用多個(gè)排汽口。
對(duì)于現(xiàn)有的超高壓進(jìn)汽參數(shù)的多缸、多轉(zhuǎn)子、多排汽結(jié)構(gòu)汽輪機(jī)，存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸大，用料多，制造成本高等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)的缺點(diǎn)和不足，提供一種新的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)，包括汽缸和轉(zhuǎn)子，以及由設(shè)置在汽缸上的多個(gè)靜葉片和設(shè)置在轉(zhuǎn)子上的多個(gè)動(dòng)葉片構(gòu)成的葉片級(jí)；所述汽輪機(jī)僅包括單個(gè)汽缸和單個(gè)轉(zhuǎn)子，所述單個(gè)汽缸包括高壓缸體和中低壓缸體，所述高壓缸體和中低壓缸體整體上形成一個(gè)汽缸，所述單個(gè)轉(zhuǎn)子設(shè)置在所述單個(gè)汽缸內(nèi)。
所述高壓缸體中至少有一部分缸體為雙層缸體。所述中低壓缸體的內(nèi)徑逐漸增大。所述汽輪機(jī)僅包括一個(gè)用于將蒸汽排出汽輪機(jī)的排汽口，所述排汽口設(shè)置在所述中低壓缸體上。
所述動(dòng)葉片通過(guò)葉輪安裝在所述轉(zhuǎn)子上，所述葉輪整鍛在所述轉(zhuǎn)子上，與所述轉(zhuǎn)子成形為一體。所述汽輪機(jī)包括8～11個(gè)高壓葉片級(jí)和10～15個(gè)中低壓葉片級(jí)。所述中低壓葉片級(jí)的葉片高度逐漸增大，在出口末級(jí)動(dòng)葉片處達(dá)到最大。
所述出口末級(jí)動(dòng)葉片帶有一個(gè)松拉筋。所述出口末級(jí)動(dòng)葉片的葉根為樅樹(shù)形葉根。所述出口末級(jí)動(dòng)葉片的頂部帶有自鎖結(jié)構(gòu)的圍帶。
本發(fā)明的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)采用單缸單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，整個(gè)汽輪機(jī)的體積相比于現(xiàn)有的多缸多轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)可大大減小，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低了制造成本，提高了汽輪機(jī)工作的穩(wěn)定性。本發(fā)明是適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)峰要求的、兩班制運(yùn)行而設(shè)計(jì)的較大功率汽輪機(jī)組。隨著中國(guó)電網(wǎng)容量的日趨增大，對(duì)火電機(jī)組的調(diào)峰要求越來(lái)越高，本產(chǎn)品是完全兩班制運(yùn)行設(shè)計(jì)的較大容量汽輪機(jī)組，為中國(guó)電網(wǎng)建設(shè)提供了適應(yīng)電力發(fā)展需要的新裝備。


圖1是本發(fā)明的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)的剖面圖；圖2是圖1的汽輪機(jī)中的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1的汽輪機(jī)中的未級(jí)出口動(dòng)葉片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖1中的A區(qū)域的的局部放大圖；圖5是圖1中的B區(qū)域的的局部放大圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
如圖1所示，本發(fā)明的汽輪機(jī)200包括一個(gè)汽缸220，該汽缸220沿水平方向橫向延伸。汽缸220內(nèi)設(shè)有單個(gè)轉(zhuǎn)子210，該轉(zhuǎn)子210在汽缸220內(nèi)橫向延伸，轉(zhuǎn)子210的兩端211和212分別可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在汽缸220兩端的軸承231和232上。汽輪機(jī)200包含多級(jí)葉片，每個(gè)葉片級(jí)都由動(dòng)葉片241和和靜葉片242組成，其中，動(dòng)葉片241固定在轉(zhuǎn)子210上，而靜葉片242固定在汽缸220的內(nèi)壁上，在圖1中僅標(biāo)示出其中一個(gè)葉片級(jí)的動(dòng)葉片241和靜葉片242。
對(duì)于125MW～200MW輸出功率等級(jí)的汽輪機(jī)，其進(jìn)汽壓力通常在12.7Mpa～13.7Mpa，進(jìn)汽溫度通常在530℃～560℃。符合前述參數(shù)的高溫高壓蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后，帶動(dòng)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子做功。隨著蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)做功，沿著蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的行進(jìn)路徑，蒸汽的壓力也在逐漸減小。在本發(fā)明中，根據(jù)蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)壓力的大小，可將汽輪機(jī)200分為高壓段251和中低壓段252兩個(gè)部分，在圖1中，高壓段251和中低壓段252基本上以軸線260劃分。如圖1所示，汽缸220上設(shè)有第一進(jìn)汽通道271，從鍋爐(圖中未示出)出來(lái)的蒸汽首先沿箭頭281方向從第一進(jìn)汽通道271進(jìn)入汽輪機(jī)200，通過(guò)高壓段251做功帶動(dòng)轉(zhuǎn)子210轉(zhuǎn)動(dòng)，然后從第一出汽通道272沿箭頭282方向流出高壓段251。蒸汽在高壓段271做功后，其壓力通常降至2.0Mpa～3.0Mpa。從第一出汽通道272流出的蒸汽經(jīng)鍋爐(圖中未示出)回?zé)岷?，通過(guò)管路(圖中未示出)流至汽輪機(jī)200上的第二進(jìn)汽通道273，沿箭頭283所示方向進(jìn)入汽輪機(jī)200的中低壓段252。蒸汽在汽輪機(jī)200的中低壓段252繼續(xù)做功帶動(dòng)轉(zhuǎn)子210轉(zhuǎn)動(dòng)。最后，蒸汽從汽輪機(jī)200上的排汽口274排出，流經(jīng)冷凝器290冷凝析出。冷凝后形成的凝結(jié)水通過(guò)疏水泵再回到鍋爐加熱，完成水蒸汽的熱、功傳遞循環(huán)。在本發(fā)明中，整個(gè)汽輪機(jī)200最后只從單個(gè)排汽口274排出，為單排汽結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明中轉(zhuǎn)子210以及葉片級(jí)的設(shè)置在圖2中可以看得更清楚。如圖2所示，相比于現(xiàn)有技術(shù)中的多轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的轉(zhuǎn)子210為一根整鍛轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子210兩端有兩軸承支點(diǎn)311和312，用于分別與圖1中的兩個(gè)軸承231和232連接。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，轉(zhuǎn)子210的兩軸承支點(diǎn)311和312之間的跨距通常在6000mm～7000mm之間選取，在一個(gè)實(shí)施例中兩軸承支點(diǎn)跨距為6140mm。
如圖2所示，轉(zhuǎn)子210上設(shè)有多個(gè)動(dòng)葉片241。在現(xiàn)有技術(shù)中，動(dòng)葉片通常是通過(guò)套裝在轉(zhuǎn)子上的葉輪而連接在轉(zhuǎn)子上；而在本發(fā)明中，優(yōu)選將葉輪320整鍛在轉(zhuǎn)子210上，整體成形為一個(gè)整鍛轉(zhuǎn)子210，改善了葉輪強(qiáng)度，提高了轉(zhuǎn)子的可靠性，轉(zhuǎn)子210沒(méi)有中心孔和平衡孔，也提高了轉(zhuǎn)子的強(qiáng)度和安全性。
與圖1類似，依照軸線260，與汽輪機(jī)200的分段一致，轉(zhuǎn)子210也可分為高壓段211和中低壓段212，應(yīng)當(dāng)理解，這里按照軸線260進(jìn)行分段僅是依照蒸汽的工作壓力進(jìn)行分段并且使得下文的描述更好理解，而轉(zhuǎn)子210本身仍是一根整鍛的轉(zhuǎn)子。為了使汽輪機(jī)200達(dá)到125MW～200MW的輸出功率，在轉(zhuǎn)子高壓段211上通?？梢栽O(shè)置8～11個(gè)動(dòng)葉片241，而在轉(zhuǎn)子中低壓段212上可設(shè)置10～15個(gè)動(dòng)葉片241。事實(shí)上很容易理解，每一個(gè)動(dòng)葉片241都對(duì)應(yīng)一個(gè)固定在汽缸220內(nèi)壁上的靜葉片242，且動(dòng)、靜葉片241和242交錯(cuò)布置，組成汽輪機(jī)透平葉片級(jí)。也就是說(shuō)，汽輪機(jī)200的高壓段251具有8～11個(gè)葉片級(jí)，為高壓葉片級(jí)；而中低壓段252具有10～15個(gè)葉片級(jí)，為中低壓葉片級(jí)。在圖2的實(shí)施例中，高壓段部分為9級(jí)葉片，中低壓段部分為12級(jí)葉片。轉(zhuǎn)子210上的動(dòng)葉片241以軸線260中分反蒸汽流向布置，以平衡轉(zhuǎn)子210的軸向推力。
由于本發(fā)明提供的汽輪機(jī)200是應(yīng)用于超高壓的進(jìn)汽參數(shù)，超高壓蒸汽通過(guò)多個(gè)葉片級(jí)透平后降溫、膨脹，其容積流量急劇增大，這就要求汽輪機(jī)200的未級(jí)出口具有一定的通流面積。如圖2所示，在轉(zhuǎn)子201上，中低壓葉片級(jí)的動(dòng)葉片241的高度逐漸增加，在末級(jí)出口動(dòng)葉片242處達(dá)到最大。通常，末級(jí)出口動(dòng)葉片242的設(shè)計(jì)高度在800mm～1000mm之間選取，在一個(gè)實(shí)施例中為900mm。末級(jí)出口動(dòng)葉片242在圖3中看得更清楚，葉片中間帶有一根松拉筋331，這是為了防止該動(dòng)葉顫振而設(shè)計(jì)。葉片242的葉根為樅樹(shù)形葉根332。葉片242頂部帶有自鎖結(jié)構(gòu)的圍帶333。
返回圖1，本發(fā)明的汽輪機(jī)200整體上具有一個(gè)整體汽缸220。整體汽缸220是一個(gè)回轉(zhuǎn)圓柱體，汽缸220可分為高壓缸體221和中低壓缸體222，高壓缸體221和中低壓缸體222之間通過(guò)內(nèi)置螺栓的垂直法蘭連接成一個(gè)缸體220，垂直法蘭連接螺栓(圖中未示出)的位置參見(jiàn)圖5的點(diǎn)劃線550。應(yīng)當(dāng)注意，在本發(fā)明中，高壓缸體221和中低壓缸體222整體上構(gòu)成一個(gè)汽缸，而區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中的多個(gè)汽缸。
高壓缸體221的前部包括一雙層結(jié)構(gòu)，這在圖4中看得更清楚。如圖4所示，高壓缸體221的前部包括外層缸411和內(nèi)層缸412。高壓缸體221的后部為隔板套結(jié)構(gòu)，包括外層缸411和隔板套413。高壓內(nèi)層缸412和隔板套413內(nèi)包容有多排透平靜葉片242。在高壓缸體221的后端還有軸封裝置414。對(duì)于中低壓缸體222，相應(yīng)于中低壓葉片級(jí)葉片高度的增加，缸體222的內(nèi)徑也逐漸擴(kuò)大。從圖5中看得更清楚，中低壓汽缸整體上為單層缸加隔板套結(jié)構(gòu)，包括單層缸511和隔板套512，在隔板套512內(nèi)同樣包容有多排透平靜葉片242。
權(quán)利要求
1.一種超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)，包括汽缸和轉(zhuǎn)子，以及由設(shè)置在汽缸上的多個(gè)靜葉片和設(shè)置在轉(zhuǎn)子上的多個(gè)動(dòng)葉片構(gòu)成的葉片級(jí)；其特征在于，所述汽輪機(jī)僅包括單個(gè)汽缸和單個(gè)轉(zhuǎn)子，所述單個(gè)汽缸包括高壓缸體和中低壓缸體，所述高壓缸體和中低壓缸體整體上形成一個(gè)汽缸，所述單個(gè)轉(zhuǎn)子設(shè)置在所述單個(gè)汽缸內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)，其特征在于，所述高壓缸體中至少有一部分缸體為雙層缸體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)，其特征在于，所述中低壓缸體的內(nèi)徑逐漸增大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)，其特征在于，所述汽輪機(jī)僅包括一個(gè)用于將蒸汽排出汽輪機(jī)的排汽口，所述排汽口設(shè)置在所述中低壓缸體上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)，其特征在于，所述動(dòng)葉片通過(guò)葉輪安裝在所述轉(zhuǎn)子上，所述葉輪整鍛在所述轉(zhuǎn)子上，與所述轉(zhuǎn)子成形為一體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)，其特征在于，所述汽輪機(jī)包括8～11個(gè)高壓葉片級(jí)和10～15個(gè)中低壓葉片級(jí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)，所述中低壓葉片級(jí)的葉片高度逐漸增大，在出口末級(jí)動(dòng)葉片處達(dá)到最大。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)，其特征在于，所述出口末級(jí)動(dòng)葉片帶有一個(gè)松拉筋。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)，其特征在于，所述出口末級(jí)動(dòng)葉片的葉根為樅樹(shù)形葉根。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)，其特征在于，所述出口末級(jí)動(dòng)葉片的頂部帶有自鎖結(jié)構(gòu)的圍帶。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)，包括單個(gè)汽缸和單個(gè)轉(zhuǎn)子，以及由設(shè)置在汽缸上的多個(gè)靜葉片和設(shè)置在轉(zhuǎn)子上的多個(gè)動(dòng)葉片構(gòu)成的葉片級(jí)，該單個(gè)汽缸包括高壓缸體和中低壓缸體，高壓缸體和中低壓缸體整體上形成一個(gè)汽缸，該單個(gè)轉(zhuǎn)子設(shè)置在該單個(gè)汽缸內(nèi)。本發(fā)明的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)采用單缸單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，整個(gè)汽輪機(jī)的體積相比于現(xiàn)有的多缸多轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)可大大減小，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，降低了制造成本。隨著中國(guó)電網(wǎng)容量的日趨增大，對(duì)火電機(jī)組的調(diào)峰要求越來(lái)越高，本發(fā)明是完全兩班制運(yùn)行設(shè)計(jì)的較大容量汽輪機(jī)組，為中國(guó)電網(wǎng)建設(shè)提供了適應(yīng)電力發(fā)展需要的新裝備。
文檔編號(hào)F01D15/00GK1749530SQ20041007814
公開(kāi)日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2004年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月17日
發(fā)明者王勵(lì)山, 沈妙福, 郭岺, 蔡虎, 陳江, 童孟春, 舒善新, 王德權(quán), 王忠謙, 張維周, 王立民, 崔永強(qiáng), 齊琰, 郭朝陽(yáng), 楊金福, 蔣洪德, 徐星仲, 徐其福, 陳青, 陳洪云, 王勝利, 王武剛, 楊艦, 房力強(qiáng), 史延馥, 徐克鵬, 陳春峰, 張建英, 李寶清 申請(qǐng)人:北京全三維動(dòng)力工程有限公司