專利名稱：用于改善激勵(lì)因素的阻尼的多頻控制級(jí)的制作方法
用于改善激勵(lì)因素的阻尼的多頻控制級(jí)
技術(shù)領(lǐng)域：
該發(fā)明涉及汽輪機(jī)。更具體地，本發(fā)明涉及汽輪機(jī)控制級(jí)的布置。背景技術(shù)：
抑制多級(jí)汽輪機(jī)系統(tǒng)輸出功率的有效途徑，就是依靠分開的蒸汽供給系統(tǒng)，在這 種蒸汽供給系統(tǒng)中，蒸汽通過為數(shù)眾多的可隔離的和可單獨(dú)地控制的進(jìn)入弧進(jìn)入輪機(jī)入 口。在此稱為部分弧進(jìn)入(partial arcadmission)的方法中，起作用的第一級(jí)噴嘴的數(shù)目 是響應(yīng)于載荷的變化而變化的。然而，部分弧進(jìn)入系統(tǒng)在過去已被認(rèn)為有某些缺點(diǎn)，其限制 了通過整個(gè)控制級(jí)的工作輸出的效率。其中的一些限制是由于不可避免的機(jī)械限制，例如， 不可避免的風(fēng)阻和湍流的量，其會(huì)在旋轉(zhuǎn)葉片經(jīng)過不排蒸汽的噴嘴群時(shí)出現(xiàn)。這樣導(dǎo)致葉 片的機(jī)械激勵(lì)，這對(duì)于跟隨控制級(jí)的第一排葉片特別成問題。解決這個(gè)問題的一種方案是 增加進(jìn)入弧和旋轉(zhuǎn)葉片之間的距離，以便提供更多混合的空間，從而更多均勻的流量分布 到葉片。然而，這種解決方案增加輪機(jī)的整體長(zhǎng)度，這是不可取的。降低槳葉的機(jī)械激勵(lì)的作用和使輪機(jī)的混合部分可以縮短的另一種解決方案是 把葉片及噴嘴做得更堅(jiān)硬。然而，由于堅(jiān)硬的葉片普遍降低性能，所以這種做法對(duì)于提高效 率的需求是矛盾的。美國專利第4，780’ 057A1號(hào)提供了一種替代的解決方案，其中部分弧進(jìn)入系統(tǒng)包 括適當(dāng)布置的、具有可變的寬高比的控制級(jí)噴嘴，其中可變的寬高比改善蒸汽分布。美國專 利第5，080，558A1號(hào)又提供了另一種利用可變尺寸控制噴嘴的解決方案。然而這些布置未消除該問題，因而需要有其它解決方案。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供替代的解決方案，以解決由于部分弧進(jìn)入系統(tǒng)的控制級(jí)中缺乏周向蒸 汽分布均勻性所造成的問題。該問題依靠獨(dú)立要求請(qǐng)求保護(hù)的主題解決。在從屬權(quán)利要求則給出有利的實(shí)施方案。本發(fā)明是基于這種總體思路，即對(duì)輪機(jī)的每個(gè)噴嘴室提供多個(gè)進(jìn)入弧，并對(duì)弧進(jìn) 行有利地布置和調(diào)整尺寸。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輪機(jī)滿載時(shí)達(dá)到均勻周向流的程度，由控制級(jí)產(chǎn)生的激勵(lì)的頻率越 高，混合室內(nèi)的混合越有效，也因此導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)葉片周期性應(yīng)力的減小。該發(fā)現(xiàn)已被本發(fā)明 的一方面利用，本發(fā)明的該方面提供了一種用于汽輪機(jī)的控制級(jí)，其中，該控制級(jí)包括多 個(gè)級(jí)閥，其圍繞汽輪機(jī)沿周向分布，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入汽流(steam admission fiow)，從而控制 汽輪機(jī)的負(fù)荷；噴嘴室，其連接到每個(gè)級(jí)閥的下游端；進(jìn)入弧，其形成每個(gè)噴嘴室的下游部 分；以及控制級(jí)噴嘴，其位于限定噴嘴室的下游端的進(jìn)入弧內(nèi)，其中，所述控制級(jí)的特征在 于每個(gè)噴嘴室具有至少兩個(gè)進(jìn)入弧，每個(gè)進(jìn)入弧具有不同的周向尺寸。另一方面提供了一種控制級(jí)，其中每個(gè)進(jìn)入弧通過另一噴嘴室的進(jìn)入弧周向交替(interspersed)，從而提供更好的蒸汽周向供給均勻性和更高的供給諧調(diào)性?？刂萍?jí)可以 優(yōu)選為包括四個(gè)級(jí)閥，其中每個(gè)噴嘴室有兩個(gè)進(jìn)入弧，它們被布置和配置成，當(dāng)兩個(gè)沿周向 對(duì)角相對(duì)的級(jí)閥打開時(shí)，對(duì)應(yīng)于該打開的級(jí)閥的進(jìn)入弧通過對(duì)應(yīng)于關(guān)閉的級(jí)閥的進(jìn)入弧交 替。如此通過激勵(lì)第二諧調(diào)。當(dāng)輪機(jī)經(jīng)由打開又一控制閥而進(jìn)一步加載時(shí)，在第二和第三 諧調(diào)之間發(fā)生激勵(lì)，提供了阻尼效應(yīng)(dampening effect)的顯著改善。根據(jù)這一布置，改 進(jìn)的阻尼效應(yīng)可以通過確保從混合室流過來的更均勻的蒸汽流而受益地應(yīng)用于減少標(biāo)準(zhǔn) 葉片上的機(jī)械應(yīng)力差，或以其它方式而可以縮短混合室，以便使人們有可能增加安裝標(biāo)準(zhǔn) 葉片的數(shù)量，從而對(duì)給定機(jī)器轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度提高整體機(jī)器效率。進(jìn)一步，該好處可以在不增加控 制閥的數(shù)量的情況下實(shí)現(xiàn)，而增加控制閥的數(shù)量將是復(fù)雜昂貴的替代辦法。通過使通過不同的進(jìn)入弧汽流充加不平衡，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)葉片上的應(yīng)力 負(fù)荷的進(jìn)一步改善。本發(fā)明的另一方面提供了該效果，其提供至少一個(gè)噴嘴室，該噴嘴室被 配置成確保在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)通過該噴嘴室的進(jìn)入弧的供給密度不相同?？紤]到可能由不平衡產(chǎn)生的機(jī)器效率的減少，這種不平衡的實(shí)際量依賴于給定機(jī) 器的設(shè)計(jì)和性能要求。結(jié)合附圖，從下面的說明本發(fā)明的其它目標(biāo)和優(yōu)勢(shì)將變得明顯，該說明中以說明和舉例的方式披露了本發(fā)明的實(shí)施方案。

例如，以下參考附圖更充分地描述本發(fā)明的實(shí)施方案，其中圖1是有控制級(jí)的汽輪機(jī)的側(cè)視截面圖；圖2是通過圖1的II-II線的汽輪機(jī)控制級(jí)的端視橫截面圖，其顯示根據(jù)本發(fā)明 優(yōu)選實(shí)施方案的部分弧進(jìn)入控制級(jí)。圖3是圖2噴嘴室的詳圖。
具體實(shí)施方式現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案，其中相同的標(biāo)號(hào)始終用來指引相同的 元件。為解釋的目的，在下面的說明中做出許多具體細(xì)節(jié)，以便對(duì)本發(fā)明提供深入了解。然 而，這可能是顯而易見的，沒有這些具體細(xì)節(jié)，該發(fā)明仍可以實(shí)施。貫穿本說明書，周向基準(zhǔn) 是指到輪機(jī)的縱軸線具有恒定的垂直距離的弧。圖1顯示具有配置了部分弧進(jìn)入系統(tǒng)的控制級(jí)10的汽輪機(jī)的側(cè)面視圖?？刂萍?jí) 10包括級(jí)閥12，如圖2所示，用于控制汽輪機(jī)的負(fù)荷。連接級(jí)閥12下游的是噴嘴室14。噴 嘴室14的下游部分包括進(jìn)入弧16，在進(jìn)入弧16下游端有控制級(jí)噴嘴18?？刂萍?jí)噴嘴18 把蒸汽引導(dǎo)到旋轉(zhuǎn)控制級(jí)葉片19中，控制級(jí)葉片19安裝在轉(zhuǎn)子25上并且牢固地配置，以 當(dāng)輪機(jī)被部分地加載時(shí)承受來自控制級(jí)噴嘴18的、變化的蒸汽分布。為了進(jìn)一步減少位于 控制級(jí)葉片19下游的標(biāo)準(zhǔn)葉片30上的應(yīng)力，配置控制級(jí)葉片19使經(jīng)過它們發(fā)生大多數(shù)輪 機(jī)壓力損失。為了再進(jìn)一步降低標(biāo)準(zhǔn)葉片30的應(yīng)力，在標(biāo)準(zhǔn)葉片30和控制級(jí)葉片19之間 設(shè)有混合室20。該混合室20配置為提供為確保蒸汽的周向混合所需的空間。混合室20的 長(zhǎng)度22的定義為控制級(jí)葉片19的下游端和第一標(biāo)準(zhǔn)葉片30的上游邊緣之間的距離。圖2詳細(xì)顯示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，其中控制級(jí)10包括四個(gè)級(jí)閥12，每個(gè)級(jí)閥12連接到噴嘴室14，噴嘴室14具有配置為提供進(jìn)入弧16的下游部分。每個(gè)噴嘴室14有 兩個(gè)進(jìn)入弧16，其中每個(gè)噴嘴室14的進(jìn)入弧16與其它噴嘴室14的進(jìn)入弧16交替布置。 在此布置下，如果兩個(gè)對(duì)角相對(duì)的級(jí)閥12打開，則形成這些打開的級(jí)閥12的噴嘴室14的 端部的進(jìn)入弧16，被已關(guān)閉的級(jí)閥12的噴嘴室14的進(jìn)入弧16交替。
圖3顯示示例性實(shí)施方案噴嘴室14的細(xì)節(jié)，該實(shí)施方案中包含提供使周向蒸汽分 布不平衡的益處的幾項(xiàng)功能。如圖所示，兩個(gè)進(jìn)入弧16的周向尺寸L1、L2是不同的。進(jìn)一 步的不平衡是結(jié)合進(jìn)入弧16的設(shè)計(jì)通過對(duì)噴嘴室14的支管15設(shè)計(jì)尺寸和形狀實(shí)現(xiàn)，其中 支管15分開噴嘴室14的蒸汽流并把分開的流引向進(jìn)入弧16。在示例性實(shí)施方案中，通過 大小和形狀，噴嘴室14配置成向每個(gè)進(jìn)入弧16的流提供不同的阻力。其結(jié)果是變化的供 給密度創(chuàng)造不平衡，其進(jìn)一步降低了葉片的應(yīng)力。雖然本發(fā)明已經(jīng)在此顯示和描述，其中設(shè)想是最實(shí)際和優(yōu)選的實(shí)施方案，可以認(rèn) 識(shí)到，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以做出改變，并且本發(fā)明的范圍并非只限于此處所述的細(xì)節(jié)，而 是要符合所附權(quán)利要求的全部范圍，以包含任何和所有等同裝置和設(shè)備。例如，雖然參考單 面汽輪機(jī)已經(jīng)說明發(fā)明的實(shí)施方案，但本發(fā)明同樣可以適用于雙面汽輪機(jī)。而進(jìn)一步，本發(fā) 明也可以適用于具有與示例中不同數(shù)量的級(jí)閥12和進(jìn)入弧16的其它布置。
標(biāo)號(hào)說明10 控制級(jí)12 級(jí)閥14 噴嘴室15 噴嘴室支管16 進(jìn)入弧18 控制級(jí)噴嘴19 控制級(jí)葉片20混合室22混合室長(zhǎng)度25
轉(zhuǎn)子30標(biāo)準(zhǔn)葉片A機(jī)器軸線L1、L2進(jìn)入弧的周向尺寸
權(quán)利要求
一種用于汽輪機(jī)的控制級(jí)(10)，其中，所述控制級(jí)(10)包括多個(gè)級(jí)閥(12)，其圍繞所述汽輪機(jī)沿周向分布，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入汽流，從而控制所述汽輪機(jī)的負(fù)荷；噴嘴室(14)，其連接到每個(gè)級(jí)閥(12)的下游端；至少兩個(gè)進(jìn)入弧(16)，其形成所述噴嘴室(14)的下游部分；以及所述噴嘴室(14)的下游端處的所述進(jìn)入弧(16)中的多個(gè)控制級(jí)噴嘴(18)，所述控制級(jí)(10)的特征在于每個(gè)噴嘴室(14)的進(jìn)入弧(16)的下游端各具有不同的周向尺寸(L1、L2)。
2.如權(quán)利要求1所述的控制級(jí)(10)，其中每個(gè)進(jìn)入弧(16)通過另一所述噴嘴室(14) 的所述進(jìn)入弧(16)沿周向交替。
3.如權(quán)利要求2所述的控制級(jí)(10)，其包括四個(gè)級(jí)閥(12)，其中每個(gè)噴嘴室具有兩個(gè) 進(jìn)入弧(16)，所述兩個(gè)進(jìn)入弧(16)被布置和配置成，當(dāng)兩個(gè)沿周向?qū)窍鄬?duì)的級(jí)閥(12)打 開時(shí)，對(duì)應(yīng)于該打開的級(jí)閥(12)的進(jìn)入弧(16)通過對(duì)應(yīng)于關(guān)閉的級(jí)閥(12)的進(jìn)入弧(16) 交替。
4.如權(quán)利要求1所述的控制級(jí)(10)，其中至少一個(gè)噴嘴室(30)被配置為向通過其每 個(gè)進(jìn)入弧(16)的流提供不同的阻力。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于改善激勵(lì)因素的阻尼的多頻控制級(jí)?？刂萍?jí)(10)包括多個(gè)級(jí)閥(12)，其圍繞汽輪機(jī)沿周向分布，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入汽流，從而控制汽輪機(jī)的負(fù)荷；噴嘴室(14)，其連接到每個(gè)級(jí)閥(12)的下游端；進(jìn)入弧(16)，其形成每個(gè)噴嘴室(14)的下游部分；以及控制級(jí)噴嘴(18)，其位于限定噴嘴室(14)的下游端的進(jìn)入弧(16)內(nèi)?？刂萍?jí)(10)的特征在于每個(gè)噴嘴室具有至少兩個(gè)進(jìn)入弧，每個(gè)進(jìn)入弧具有不同的周向尺寸。這種布置改善了分配到下游葉片(30)的蒸汽流分布。
文檔編號(hào)F01D17/12GK101864995SQ20091017094
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2009年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月22日
發(fā)明者G·扎納茲, M·塞爾, P·-A·馬塞里, T·莫庫利斯, V·博里卡 申請(qǐng)人:阿爾斯托姆科技有限公司