專利名稱:汽輪機(jī)和汽輪機(jī)運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī),包括一個(gè)外缸和一個(gè)內(nèi)缸,其中外缸和內(nèi)缸有一個(gè)新汽輸入通道,一個(gè)具有推力平衡活塞并包括多個(gè)工作葉片的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)支承地裝在內(nèi)缸的內(nèi)部,以及內(nèi)缸有多個(gè)導(dǎo)向葉片,它們排列為沿流動(dòng)方向構(gòu)成一個(gè)包括多個(gè)葉片級(jí)的流動(dòng)通道,這些葉片級(jí)分別有一排工作葉片和一排導(dǎo)向葉片。
此外,本發(fā)明還涉及一種汽輪機(jī)的運(yùn)行方法,汽輪機(jī)包括一個(gè)外缸和一個(gè)內(nèi)缸,其中外缸和內(nèi)缸有一個(gè)新汽輸入通道,一個(gè)具有推力平衡活塞并包括多個(gè)工作葉片的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)支承地裝在內(nèi)缸的內(nèi)部,以及在內(nèi)缸上以這樣的方式設(shè)置多個(gè)導(dǎo)向葉片,即,使得沿流動(dòng)方向構(gòu)成一個(gè)包括多個(gè)葉片級(jí)的流動(dòng)通道,這些葉片級(jí)分別有一排工作葉片和一排導(dǎo)向葉片,運(yùn)行時(shí)蒸汽通過(guò)流動(dòng)通道流動(dòng)。
在本申請(qǐng)的范圍內(nèi)汽輪機(jī)指任何透平或汽輪機(jī)段,它們被一種形式上為蒸汽的工質(zhì)流過(guò)。與之不同,燃?xì)廨啓C(jī)作為工質(zhì)流過(guò)燃?xì)夂?或空氣,但與汽輪機(jī)中的蒸汽相比,燃?xì)馓幱谕耆煌臏囟群蛪毫l件下。與燃?xì)廨啓C(jī)不同,在汽輪機(jī)中例如流入其中一個(gè)汽輪機(jī)段的工質(zhì)在有最高溫度的同時(shí)有最大壓力。在燃?xì)廨啓C(jī)中即使沒(méi)有渦輪段外部的冷卻劑供給裝置,也能實(shí)現(xiàn)一種開(kāi)式的相對(duì)于流動(dòng)通道開(kāi)放的冷卻系統(tǒng)。對(duì)于汽輪機(jī)則應(yīng)設(shè)一個(gè)外部的冷卻劑供給裝置。因此先有技術(shù)涉及的燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)不能用來(lái)評(píng)價(jià)本申請(qǐng)的技術(shù)主題。
汽輪機(jī)通常包括一個(gè)裝有葉片并可旋轉(zhuǎn)地支承的轉(zhuǎn)子,它裝在汽缸或汽缸罩殼內(nèi)部。在用已加熱和處于壓力下的蒸汽流過(guò)由汽缸罩殼構(gòu)成的流動(dòng)通道內(nèi)腔時(shí),蒸汽通過(guò)葉片使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的葉片也稱為工作葉片。此外在內(nèi)缸上通常懸掛固定的導(dǎo)向葉片,它們沿葉片的軸向長(zhǎng)度插入轉(zhuǎn)子葉片的空隙內(nèi)。導(dǎo)向葉片通常沿汽輪機(jī)汽缸內(nèi)側(cè)固定在第一位置。在這里葉片通常是一個(gè)包括許多導(dǎo)向葉片的導(dǎo)向葉片排的組成部分,這些導(dǎo)向葉片沿內(nèi)圓周裝在汽輪機(jī)汽缸內(nèi)側(cè)上。每個(gè)導(dǎo)向葉片將其葉身沿徑向朝里。在上述沿軸向長(zhǎng)度第一位置的一個(gè)導(dǎo)向葉片排也稱為導(dǎo)向葉片葉柵或?qū)蛉~片環(huán)。通常一些導(dǎo)向葉片排前后串聯(lián)。相應(yīng)地沿軸向長(zhǎng)度在第一位置后的第二位置上,沿汽輪機(jī)汽缸內(nèi)側(cè)固定另一個(gè)第二葉片。一對(duì)導(dǎo)向葉片排和工作葉片排也稱為一個(gè)葉片級(jí)。
此類汽輪機(jī)的汽缸罩殼可以由一些汽缸段組成。汽輪機(jī)的汽缸罩殼尤其指汽輪機(jī)或汽輪機(jī)段固定的汽缸構(gòu)件,它沿汽輪機(jī)縱向有一個(gè)形式上為流動(dòng)通道并規(guī)定用于流過(guò)形式上為蒸汽的工質(zhì)的內(nèi)腔。取決于汽輪機(jī)類型,它可以是內(nèi)缸和/或?qū)蛉~片支架。但也可以采用沒(méi)有內(nèi)缸或沒(méi)有導(dǎo)向葉片支架的透平汽缸。
出自于效率的原因,這種汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)可以針對(duì)追求所謂的“高蒸汽參數(shù)”,亦即尤其高蒸汽壓力和/或高蒸汽溫度。當(dāng)然,尤其提高溫度由于材料技術(shù)方面的原因不可能是無(wú)限制的。因此,為了即使在特別高溫度的情況下汽輪機(jī)仍能可靠運(yùn)行,希望能冷卻各構(gòu)件或部件。也就是說(shuō)這些構(gòu)件的耐熱強(qiáng)度都是有限的。在溫度提高時(shí)沒(méi)有有效的冷卻需要非常昂貴的材料(例如鎳基合金)。
按迄今已知的尤其用于形式上為汽輪機(jī)汽缸或轉(zhuǎn)子的汽輪機(jī)構(gòu)件的冷卻方法,可分為主動(dòng)冷卻和被動(dòng)冷卻。按主動(dòng)冷卻,冷卻通過(guò)一種獨(dú)立于汽輪機(jī)構(gòu)件,亦即除工質(zhì)之外附加輸入的冷卻劑實(shí)現(xiàn)。反之,被動(dòng)冷卻僅通過(guò)恰當(dāng)導(dǎo)引或利用工質(zhì)進(jìn)行。迄今汽輪機(jī)構(gòu)件優(yōu)選被動(dòng)冷卻。
例如由DE3421067C2已知,汽輪機(jī)內(nèi)缸用已膨脹的冷的蒸汽繞流。然而其缺點(diǎn)是,必須保持沿內(nèi)缸壁有限的溫差,因?yàn)橐蝗辉跍夭钸^(guò)大時(shí)內(nèi)缸會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的熱變形。盡管在繞流內(nèi)缸時(shí)實(shí)施散熱,然而這種散熱離供熱的地點(diǎn)距離比較遠(yuǎn)。在供熱地點(diǎn)鄰近的散熱迄今不能充分實(shí)現(xiàn)。另一種被動(dòng)冷卻可以在一個(gè)所謂的混流級(jí)中借助恰當(dāng)設(shè)計(jì)工質(zhì)的膨脹達(dá)到。由此當(dāng)然只能達(dá)到汽缸非常有限的冷卻效果。
在US6102654中介紹了汽輪機(jī)汽缸內(nèi)部各構(gòu)件的主動(dòng)冷卻,其中冷卻限于熱工質(zhì)的流入?yún)^(qū)。冷卻劑的一部分與工質(zhì)混合。在這里冷卻應(yīng)通過(guò)繞流要冷卻的構(gòu)件達(dá)到。
由WO97/49901和WO97/49900已知,一個(gè)用于屏蔽各轉(zhuǎn)子區(qū)的單個(gè)導(dǎo)向葉片環(huán),按選擇通過(guò)轉(zhuǎn)子內(nèi)一個(gè)從中央空腔供給的獨(dú)立徑向通道加入一種介質(zhì)。為此,所述的介質(zhì)經(jīng)此通道與工質(zhì)混合并按選擇繞流此導(dǎo)向葉片環(huán)。然而,在轉(zhuǎn)子為此所設(shè)的中央孔只好忍受高的離心應(yīng)力,這意味著是設(shè)計(jì)及運(yùn)行中的一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)。
在EP1154123中介紹了一種從蒸汽系統(tǒng)另一些區(qū)域提取并導(dǎo)引冷卻劑的可能性以及冷卻劑在工質(zhì)流入?yún)^(qū)內(nèi)的輸入裝置。
為了在用礦物燃料發(fā)電時(shí)達(dá)到更高的效率,要求在透平中采用比迄今常見(jiàn)的更高的蒸汽參數(shù),亦即更高的壓力和溫度。對(duì)于高溫汽輪機(jī)而言,規(guī)定作為工質(zhì)的蒸汽其溫度有時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)500℃,尤其超過(guò)540℃。高溫汽輪機(jī)的這種蒸汽參數(shù)在H.G..Neft和G.Franconville發(fā)表在雜志VGBKraftwerkstechnik Nr.73(1993)第5期的論文“Neue Dampfturbinenkonzept fuerhoehere Eintrittsparameter und laengere Endschaufeln(針對(duì)具有更高入口參數(shù)和更長(zhǎng)末級(jí)葉片的汽輪機(jī)的新設(shè)計(jì)原理)”中作了詳細(xì)的說(shuō)明。此論文公開(kāi)的內(nèi)容特此吸收在本申請(qǐng)的說(shuō)明中,以便提供高溫汽輪機(jī)的不同結(jié)構(gòu)形式。尤其例如在論文的
圖13中提及用于高溫汽輪機(jī)的更高的蒸汽參數(shù)。在所列舉的論文中,為了改善高溫汽輪機(jī)的冷卻,建議通過(guò)第一個(gè)導(dǎo)向葉片排供入冷卻蒸汽和進(jìn)一步導(dǎo)引此冷卻蒸汽。由此盡管提供了一種主動(dòng)冷卻,然而在工質(zhì)的主流區(qū)冷卻效果有限并值得進(jìn)一步改進(jìn)。
也就是說(shuō)迄今所有已知的汽輪機(jī)汽缸冷卻方法,只要它完全涉及主動(dòng)冷卻法,至多規(guī)定有針對(duì)性地繞流一個(gè)單獨(dú)的和要冷卻的透平構(gòu)件,并且限于工質(zhì)的流入?yún)^(qū),也許包括第一個(gè)導(dǎo)向葉片環(huán)在內(nèi)。這在通常具有高蒸汽溫度的汽輪機(jī)負(fù)荷狀況下,可能導(dǎo)致一種作用在整個(gè)透平上更高的熱負(fù)荷,這種熱負(fù)荷通過(guò)汽缸的上述常見(jiàn)的冷卻只能不充分地降低。為了達(dá)到高效率,原則上用高蒸汽參數(shù)工作的汽輪機(jī)需要更好地冷卻尤其汽缸和/或轉(zhuǎn)子,為的是充分降低汽輪機(jī)高的熱負(fù)荷。在這方面存在的問(wèn)題是,在利用迄今為止普通的透平材料時(shí),汽輪機(jī)構(gòu)件由于提高蒸汽參數(shù)造成越來(lái)越大的負(fù)荷,例如按“Neft”的論文可導(dǎo)致汽輪機(jī)有害的熱負(fù)荷。其結(jié)果是,幾乎不再允許生產(chǎn)這種汽輪機(jī)。
對(duì)汽輪機(jī)構(gòu)件,尤其對(duì)于在高溫范圍運(yùn)行的汽輪機(jī),值得追求一種有效的冷卻。
在這里推出本發(fā)明,它的目的是提供一種汽輪機(jī)及其制造方法,其中,汽輪機(jī)甚至在高溫范圍內(nèi)也能特別有效地冷卻。
有關(guān)汽輪機(jī)的目的通過(guò)一種前言所述包括外缸和內(nèi)缸的汽輪機(jī)達(dá)到,其中外缸和內(nèi)缸有一個(gè)新汽輸入通道,一個(gè)具有推力平衡活塞并包括多個(gè)工作葉片的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)支承地裝在內(nèi)缸的內(nèi)部,以及內(nèi)缸有多個(gè)導(dǎo)向葉片,它們排列為沿流動(dòng)方向構(gòu)成一個(gè)包括多個(gè)葉片級(jí)的流動(dòng)通道,這些葉片級(jí)分別有一排工作葉片和一排導(dǎo)向葉片,內(nèi)缸有一個(gè)連接裝置,它設(shè)計(jì)為在流動(dòng)通道與在轉(zhuǎn)子的推力平衡活塞與內(nèi)缸之間的推力平衡活塞前室之間的連通管,并在一個(gè)葉片級(jí)之后與流動(dòng)通道連通,內(nèi)缸有一個(gè)交叉-反饋通道,它設(shè)計(jì)為在一個(gè)在轉(zhuǎn)子與內(nèi)缸之間的密封腔與一個(gè)設(shè)在一個(gè)葉片級(jí)后的流動(dòng)通道內(nèi)流入腔之間的連通管,以及其中,交叉-反饋通道設(shè)計(jì)為從密封腔出發(fā)基本上垂直于流動(dòng)方向延伸,經(jīng)過(guò)一次轉(zhuǎn)向后,基本上平行于流動(dòng)方向延伸,以及在第二次轉(zhuǎn)向后基本上又垂直于流動(dòng)方向延伸。
按一項(xiàng)有利的設(shè)計(jì),連接裝置包括一個(gè)反饋通道,它設(shè)計(jì)為在一個(gè)在內(nèi)缸與外缸之間的腔室與流動(dòng)通道之間的連通管,并在一個(gè)葉片級(jí)之后與流動(dòng)通道連通。此外,所述的連接裝置按一項(xiàng)有利的設(shè)計(jì)還包括一個(gè)輸入通道,它設(shè)計(jì)為在所述在內(nèi)缸與外缸之間的腔與一個(gè)在轉(zhuǎn)子的推力平衡活塞與內(nèi)缸之間的推力平衡活塞前室之間的連通管。
本發(fā)明基于下列認(rèn)識(shí)流動(dòng)介質(zhì),在這里是蒸汽,在某個(gè)透平級(jí)數(shù)后提取,以及可將這種經(jīng)過(guò)膨脹和冷卻的蒸汽引入一推力平衡活塞前室內(nèi)。本發(fā)明從所述的思想出發(fā),對(duì)于針對(duì)最高蒸汽參數(shù)設(shè)計(jì)的汽輪機(jī)重要的是,不僅遭遇高溫的轉(zhuǎn)子而且汽缸部分,如內(nèi)缸和外缸及它們的螺釘連接裝置,都應(yīng)針對(duì)高溫和高壓進(jìn)行設(shè)計(jì)。
通過(guò)將冷卻和膨脹的蒸汽反饋到在內(nèi)缸與外缸之間的腔內(nèi),使內(nèi)缸的外側(cè)、它的螺釘連接裝置以及外缸的內(nèi)側(cè),均經(jīng)受較低的溫度。因此,外缸、內(nèi)缸和它們的螺釘連接裝置都可以使用另一些和可能更便宜的材料。同理,可設(shè)想可以將外缸設(shè)計(jì)得更薄。在這里,反饋通道和輸入通道設(shè)計(jì)為始終使蒸汽從流動(dòng)通道流入推力平衡活塞前室內(nèi)。
按一項(xiàng)有利的設(shè)計(jì),推力平衡活塞前室沿軸向設(shè)在推力平衡活塞與內(nèi)缸之間。因此流入推力平衡活塞前室內(nèi)的蒸汽,一方面履行為了達(dá)到推力平衡施加力的任務(wù),以及另一方面對(duì)尤其在高壓汽輪機(jī)段內(nèi)熱負(fù)荷特別高的推力平衡活塞進(jìn)行冷卻。
按一項(xiàng)有利的設(shè)計(jì),反饋通道和輸入通道基本上垂直于流動(dòng)方向設(shè)計(jì)在內(nèi)缸中。所述的在內(nèi)缸與外缸之間的腔室,在這里設(shè)計(jì)用于連接反饋通道與輸入通道。從加工技術(shù)的觀點(diǎn)看,這種布局被普遍重視。此外它還避免了汽缸軸線相對(duì)于透平軸線垂直定向的變化,因?yàn)橥ㄟ^(guò)在內(nèi)缸與外缸之間的腔室獲得的強(qiáng)迫流動(dòng),避免了在汽缸上不可控制地形成與自然對(duì)流相關(guān)的溫度層。
流入汽輪機(jī)內(nèi)的新蒸汽絕大部分流過(guò)流動(dòng)通道。新蒸汽的一小部分沒(méi)有通過(guò)流動(dòng)通道流動(dòng),而是通過(guò)一個(gè)設(shè)在轉(zhuǎn)子與內(nèi)缸之間的密封腔流過(guò)。蒸汽的這一部分也稱漏汽并導(dǎo)致汽輪機(jī)效率損失。這種有近似新汽溫度和新汽壓力的漏汽,使密封腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子和內(nèi)缸受嚴(yán)重的熱負(fù)荷。這種高溫和處于高壓下的密封蒸汽,經(jīng)交叉-反饋通道從密封腔通過(guò)內(nèi)缸,在一個(gè)葉片級(jí)后重新導(dǎo)入流動(dòng)通道并隨后膨脹。
因此所述的交叉-反饋通道尤其在加工技術(shù)方面可以設(shè)計(jì)得簡(jiǎn)單,其結(jié)果是顯著降低成本。
按另一項(xiàng)有利的設(shè)計(jì),一個(gè)穿過(guò)外缸與內(nèi)缸的過(guò)負(fù)荷引入管匯入流入腔內(nèi)。在汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)極常見(jiàn)的是,短時(shí)經(jīng)過(guò)負(fù)荷引入管將附加的蒸汽導(dǎo)入汽輪機(jī),以便由此達(dá)到更大的功率。通過(guò)與過(guò)負(fù)荷引入管完全一樣匯入流入腔內(nèi)的交叉-反饋通道提供附加的蒸汽,它在總體上導(dǎo)致提高汽輪機(jī)的效率。
有利地,反饋通道在一個(gè)反饋-葉片級(jí)后與流動(dòng)通道連接,以及交叉-反饋通道在一個(gè)交叉-反饋-葉片級(jí)后與流動(dòng)通道連接,其中,交叉-反饋-葉片級(jí)沿流動(dòng)通道的流動(dòng)方向設(shè)在反饋-葉片級(jí)之后。
尤其是,反饋-葉片級(jí)是第四葉片級(jí)和交叉-反饋-葉片級(jí)是第五葉片級(jí)。取決于汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式,也可以是另一個(gè)葉片級(jí)。
針對(duì)方法方面的目的通過(guò)一種運(yùn)行汽輪機(jī)的方法達(dá)到,汽輪機(jī)包括一個(gè)外缸和一個(gè)內(nèi)缸,其中,外缸和內(nèi)缸有一個(gè)新汽輸入通道,一個(gè)具有推力平衡活塞并包括多個(gè)工作葉片的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)支承地裝在內(nèi)缸的內(nèi)部,以及在內(nèi)缸上以這樣的方式設(shè)置多個(gè)導(dǎo)向葉片,即,使得沿流動(dòng)方向構(gòu)成一個(gè)包括多個(gè)葉片級(jí)的流動(dòng)通道,這些葉片級(jí)分別有一排工作葉片和一排導(dǎo)向葉片,運(yùn)行時(shí)蒸汽通過(guò)流動(dòng)通道流動(dòng),其中,蒸汽在一個(gè)葉片級(jí)后經(jīng)過(guò)連接裝置流入一個(gè)處于轉(zhuǎn)子推力平衡活塞與內(nèi)缸之間的推力平衡活塞前室內(nèi)。
按另一項(xiàng)有利的設(shè)計(jì),蒸汽在所述的葉片級(jí)后經(jīng)過(guò)一個(gè)處于內(nèi)缸內(nèi)的反饋通道流入內(nèi)缸與外缸之間的腔內(nèi),以及,從那里經(jīng)過(guò)一個(gè)處于內(nèi)缸內(nèi)的輸入通道流入所述處于轉(zhuǎn)子推力平衡活塞與內(nèi)缸之間的推力平衡活塞前室內(nèi)。
涉及方法方面的優(yōu)點(diǎn)與上述涉及汽輪機(jī)的優(yōu)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。
特別有利的是,通過(guò)推力平衡活塞前室內(nèi)的蒸汽達(dá)到推力平衡。
比較有利的是,新汽溫度在550℃至600℃之間,以及流入反饋通道內(nèi)的蒸汽溫度在520℃至550℃之間。此外有利的是,溫度在550℃至600℃之間的蒸汽流入過(guò)負(fù)荷引入管內(nèi)。同樣有利的是,溫度在540℃至560℃之間的蒸汽流入交叉-反饋通道內(nèi)。
下面借助附圖所示實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明,附圖中圖1表示通過(guò)按先有技術(shù)的汽輪機(jī)的剖面圖;以及圖2表示通過(guò)有第一種布局的汽輪機(jī)的局部剖面圖。
圖1表示通過(guò)按先有技術(shù)的汽輪機(jī)1的剖面圖。汽輪機(jī)1有外缸2和內(nèi)缸3。內(nèi)缸3和外缸2有一個(gè)沒(méi)有詳細(xì)表示的新汽輸入通道。一個(gè)有推力平衡活塞4的轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)支承地裝在內(nèi)缸3的內(nèi)部。通常轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)為繞旋轉(zhuǎn)軸線6旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。轉(zhuǎn)子5包括多個(gè)工作葉片7。內(nèi)缸3有多個(gè)導(dǎo)向葉片8。在內(nèi)缸3與轉(zhuǎn)子5之間構(gòu)成一個(gè)流動(dòng)通道9。流動(dòng)通道9包括多個(gè)葉片級(jí),它們分別由一排工作葉片7和一排導(dǎo)向葉片8組成。新蒸汽經(jīng)新汽輸入通道流入進(jìn)汽口10,從那里出發(fā)沿流動(dòng)方向11流過(guò)基本上平行于旋轉(zhuǎn)軸線6延伸的流動(dòng)通道9。所述的新蒸汽膨脹并與此同時(shí)冷卻。在這種情況下熱能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)能。轉(zhuǎn)子5被置于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及可以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)發(fā)電用的發(fā)電機(jī)。
取決于導(dǎo)向葉片8和工作葉片7的葉片類型,沿流動(dòng)方向11產(chǎn)生一個(gè)或大或小的轉(zhuǎn)子5推力。通常將推力平衡活塞4設(shè)計(jì)為,使得構(gòu)成一個(gè)推力平衡活塞前室12。通過(guò)蒸汽輸入推力平衡活塞前室12,產(chǎn)生一個(gè)逆一推力13作用的對(duì)向力。
在圖2中可看到汽輪機(jī)1的局部剖面。工作時(shí)蒸汽經(jīng)沒(méi)有詳細(xì)表示的新汽輸入通道流入進(jìn)汽腔10。用箭頭13象征性地表示新汽輸入。在這里新蒸汽通常溫度值達(dá)600℃以及壓力達(dá)258bar。此新蒸汽沿流動(dòng)方向11流過(guò)流動(dòng)通道9。在一個(gè)葉片級(jí)后,蒸汽經(jīng)一個(gè)連接裝置14、15、16流動(dòng),該連接裝置設(shè)計(jì)為在流動(dòng)通道9與轉(zhuǎn)子5和內(nèi)缸3推力平衡活塞4之間的連通管。
尤其是,蒸汽經(jīng)連接裝置14流入內(nèi)缸3與外缸2之間的腔15,此連接裝置14設(shè)計(jì)為在一個(gè)在內(nèi)缸3與外缸2之間的腔15與在一個(gè)葉片級(jí)后的流動(dòng)通道9之間的連通管?,F(xiàn)在處于內(nèi)缸3與外缸2之間的腔15內(nèi)的蒸汽,有溫度約532℃和壓力約176bar。蒸汽經(jīng)一輸入通道16流入推力平衡活塞前室12,此輸入通道16設(shè)計(jì)為在所述在內(nèi)缸3與外缸2之間的腔15與在轉(zhuǎn)子5推力平衡活塞4與內(nèi)缸3之間的推力平衡活塞前室12之間的連通管。
按圖2所示的實(shí)施例,推力平衡活塞前室12沿軸向17設(shè)在推力平衡活塞4與內(nèi)缸3之間。流入腔10的新蒸汽絕大部分沿流動(dòng)方向流入流動(dòng)通道9。較小的部分作為漏汽流人密封腔18。在這里,漏汽基本上沿反方向19流動(dòng)。所述的漏汽經(jīng)交叉-反饋通道20流入流動(dòng)通道9,此交叉-反饋通道20設(shè)計(jì)為在一個(gè)在轉(zhuǎn)子5與汽缸3之間的密封腔18與一個(gè)設(shè)在一個(gè)葉片級(jí)后在流動(dòng)通道9內(nèi)的流入腔21之間的連通管。在這里,交叉-反饋通道20設(shè)計(jì)為從密封腔18出發(fā)沿基本上垂直于流動(dòng)方向11的方向延伸,經(jīng)過(guò)一次轉(zhuǎn)向21后,基本上平行于流動(dòng)方向11延伸,以及在第二次轉(zhuǎn)向22后基本上垂直于流動(dòng)方向。
按另一種實(shí)施形式,內(nèi)缸和外缸可設(shè)計(jì)有一根沒(méi)有詳細(xì)表示的過(guò)負(fù)荷引入管。用箭頭23象征性表示的外部蒸汽流入過(guò)負(fù)荷引入管內(nèi)。
按一種優(yōu)選的實(shí)施例,反饋通道14在一個(gè)反饋-葉片級(jí)24后與流動(dòng)通道9連接,以及交叉-反饋通道20在一個(gè)交叉-反饋-葉片級(jí)25后與流動(dòng)通道9連接。交叉-反饋-葉片級(jí)25在這里沿流動(dòng)通道9的流動(dòng)方向11設(shè)在反饋-葉片級(jí)24之后。
按一種特別優(yōu)選的實(shí)施例,所述反饋-葉片級(jí)24是第四葉片級(jí)和所述交叉-反饋-葉片級(jí)25是第五葉片級(jí)。
權(quán)利要求
1.一種汽輪機(jī)(1),其包括一個(gè)外缸(2)和一個(gè)內(nèi)缸(3),其中,外缸(2)和內(nèi)缸(3)具有一個(gè)新汽輸入通道(10),一個(gè)具有推力平衡活塞(4)和包括多個(gè)工作葉片(7)的轉(zhuǎn)子(5)旋轉(zhuǎn)支承地設(shè)置在該內(nèi)缸(3)的內(nèi)部,以及該內(nèi)缸(3)有多個(gè)導(dǎo)向葉片(8),這些導(dǎo)向葉片(8)排列為沿流動(dòng)方向(11)構(gòu)成一個(gè)包括多個(gè)葉片級(jí)的流動(dòng)通道(9),這些葉片級(jí)分別有一排工作葉片(7)和一排導(dǎo)向葉片(8),其中,所述內(nèi)缸(3)有一個(gè)連接裝置(14、15、16),該連接裝置(14、15、16)設(shè)計(jì)為在所述流動(dòng)通道(9)與一個(gè)在轉(zhuǎn)子(5)推力平衡活塞(4)與內(nèi)缸(3)之間的推力平衡活塞前室(12)之間的連通管,并在一個(gè)葉片級(jí)之后與所述流動(dòng)通道(9)連通,其特征為所述內(nèi)缸(3)有一個(gè)交叉-反饋通道(20),該交叉-反饋通道(20)設(shè)計(jì)為在一個(gè)在轉(zhuǎn)子(5)與內(nèi)缸(3)之間的密封腔(18)與一個(gè)設(shè)在所述流動(dòng)通道(9)內(nèi)的在一個(gè)葉片級(jí)之后的流入腔(21′)之間的連通管。
2.按照權(quán)利要求1所述的汽輪機(jī)(1),其特征為,所述連接裝置(14、15、16)包括一個(gè)反饋通道(14),該反饋通道(14)設(shè)計(jì)為在一個(gè)在內(nèi)缸(3)與外缸(2)之間的腔室(15)與所述流動(dòng)通道(9)之間的連通管,并在一個(gè)葉片級(jí)之后與所述流動(dòng)通道(9)連通,以及所述連接裝置還包括一個(gè)輸入通道(16),該輸入通道(16)設(shè)計(jì)為在所述在內(nèi)缸(3)與外缸(2)之間的腔室(15)與一個(gè)在轉(zhuǎn)子(5)推力平衡活塞(4)與內(nèi)缸(3)之間的推力平衡活塞前室(12)之間的連通管。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的汽輪機(jī)(1),其特征為,所述推力平衡活塞前室(12)沿軸向(17)設(shè)在推力平衡活塞(4)與內(nèi)缸(3)之間。
4.按照權(quán)利要求1、2或3所述的汽輪機(jī)(1),其特征為,所述反饋通道(14)和輸入通道(16)基本上垂直于流動(dòng)方向(11)地設(shè)計(jì)在內(nèi)缸(3)中,以及,所述在內(nèi)缸(3)與外缸(2)之間的腔室(15)設(shè)計(jì)用于連接反饋通道(14)與輸入通道(16)。
5.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的汽輪機(jī)(1),其特征為,所述交叉-反饋通道(20)設(shè)計(jì)為從密封腔(18)出發(fā)首先基本上垂直于流動(dòng)方向(11)延伸,經(jīng)過(guò)一次轉(zhuǎn)向(21)后就基本上平行于流動(dòng)方向(11)延伸,而在第二次轉(zhuǎn)向(22)后又基本上垂直于流動(dòng)方向(11)延伸。
6.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的汽輪機(jī)(1),其特征在于有一個(gè)穿過(guò)外缸(2)與內(nèi)缸(3)匯入流入腔(21′)內(nèi)的過(guò)負(fù)荷引入管(23)。
7.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的汽輪機(jī)(1),其特征為,所述反饋通道(14)在一個(gè)反饋-葉片級(jí)(24)后與所述流動(dòng)通道(9)連接,以及所述交叉-反饋通道(20)在一個(gè)交叉-反饋-葉片級(jí)(25)后與所述流動(dòng)通道(9)連接,其中,所述交叉-反饋-葉片級(jí)(25)沿流動(dòng)通道(9)的流動(dòng)方向(11)設(shè)在所述反饋-葉片級(jí)(24)之后。
8.按照權(quán)利要求7所述的汽輪機(jī)(1),其特征為,所述反饋-葉片級(jí)(24)是第四葉片級(jí)和所述交叉-反饋-葉片級(jí)(25)是第五葉片級(jí)。
9.一種汽輪機(jī)(1)的運(yùn)行方法,該汽輪機(jī)包括一個(gè)外缸(2)和一個(gè)內(nèi)缸(3),其中,所述外缸(2)和內(nèi)缸(3)有一個(gè)新汽輸入通道(10),一個(gè)具有一推力平衡活塞(4)并包括多個(gè)工作葉片(7)的轉(zhuǎn)子(5)旋轉(zhuǎn)支承地裝在內(nèi)缸(3)的內(nèi)部,以及在內(nèi)缸(3)上以這樣的方式設(shè)置多個(gè)導(dǎo)向葉片(8),即,使得沿流動(dòng)方向(11)構(gòu)成一個(gè)包括多個(gè)葉片級(jí)的流動(dòng)通道(9),這些葉片級(jí)分別有一排工作葉片(7)和一排導(dǎo)向葉片(8),運(yùn)行時(shí)蒸汽通過(guò)該流動(dòng)通道(9)流動(dòng),其特征為蒸汽在一個(gè)葉片級(jí)后經(jīng)過(guò)一連接裝置(14、15、16)流入處于轉(zhuǎn)子(5)的推力平衡活塞(4)與內(nèi)缸(3)之間的一個(gè)推力平衡活塞前室(12)內(nèi)。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法,其特征為,蒸汽在所述的葉片級(jí)后經(jīng)過(guò)一個(gè)處于內(nèi)缸(3)內(nèi)的反饋通道(14)流入內(nèi)缸(3)與外缸(2)之間的一腔室(15)內(nèi),以及,從那里經(jīng)過(guò)一個(gè)處于內(nèi)缸(3)內(nèi)的輸入通道(16)流入所述處于轉(zhuǎn)子(5)推力平衡活塞(4)與內(nèi)缸(3)之間的推力平衡活塞前室(12)內(nèi)。
11.按照權(quán)利要求10所述的方法,其特征為,通過(guò)推力平衡活塞前室(12)內(nèi)的蒸汽達(dá)到推力平衡。
12.按照權(quán)利要求9、10或11所述的方法,其特征為,在一個(gè)處于轉(zhuǎn)子(5)與內(nèi)缸(3)之間的密封腔(18)中的蒸汽經(jīng)過(guò)一交叉-反饋通道(20)流入一個(gè)設(shè)在一個(gè)葉片級(jí)后的流入腔(21′)內(nèi)。
13.按照權(quán)利要求12所述的方法,其特征為,過(guò)負(fù)荷蒸汽經(jīng)過(guò)一負(fù)荷引入管(23)流入所述流入腔(21′)內(nèi)。
14.按照權(quán)利要求9至13之一所述的方法,其特征為,新汽溫度在550℃至600℃之間的蒸汽流入所述新汽輸入通道(10)內(nèi)。
15.按照權(quán)利要求9至14之一所述的方法,其特征為,溫度在520℃至550℃之間的蒸汽流入所述反饋通道(14)內(nèi)。
16.按照權(quán)利要求13、14或15所述的方法,其特征為,溫度在550℃至600℃之間的過(guò)負(fù)荷蒸汽流入所述過(guò)負(fù)荷引入管(23)內(nèi)。
17.按照權(quán)利要求9至16之一所述的方法,其特征為,溫度在540℃至560℃之間的蒸汽流入所述交叉-反饋通道(20)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)(1),包括一個(gè)外缸(2)和一個(gè)內(nèi)缸(3),其中外缸(2)和內(nèi)缸(3)有一個(gè)新汽輸入通道(10),一個(gè)具有推力平衡活塞(4)并包括許多工作葉片(7)的轉(zhuǎn)子(5)旋轉(zhuǎn)支承地裝在內(nèi)缸(3)的內(nèi)部,以及內(nèi)缸(3)有許多導(dǎo)向葉片(8),它們排列為沿流動(dòng)方向(11)構(gòu)成一個(gè)包括多個(gè)葉片級(jí)的流動(dòng)通道(9),這些葉片級(jí)分別有一排工作葉片(7)和一排導(dǎo)向葉片(8),內(nèi)缸(3)有一個(gè)反饋通道(14),它設(shè)計(jì)為在一個(gè)在內(nèi)缸(3)與外缸(2)之間的腔室(15)與在一個(gè)葉片級(jí)后的流動(dòng)通道(9)之間的連通管,以及,內(nèi)缸(3)有一個(gè)輸入通道(16),它設(shè)計(jì)為在所述的在內(nèi)缸(3)與外缸(2)之間的腔室(15)與在轉(zhuǎn)子(5)推力平衡活塞(4)與內(nèi)缸(3)之間的推力平衡活塞前室(12)之間的連通管。
文檔編號(hào)F01D3/04GK101052782SQ200580033477
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2005年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月2日
發(fā)明者弗蘭克·戴德威格, 耶夫根·科斯坦科, 奧利弗·米斯奇, 邁克爾·韋克森, 尤維·贊德 申請(qǐng)人:西門子公司