專利名稱：汽輪機以及用于從汽輪機吸取水分的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽輪機以及用于從汽輪機吸取水分的方法。特別地，本發(fā)明涉及低壓汽輪機。
背景技術(shù)：
已知的汽輪機設(shè)備(特別是用于發(fā)電的設(shè)備)包括給渦輪供能的蒸汽發(fā)電機 ’禍輪將蒸汽膨脹以使得發(fā)電機運轉(zhuǎn)并隨后在冷凝器中排出廢蒸汽。為了從蒸汽中盡可能吸取最高的動力，蒸汽通常被膨脹到較遠(yuǎn)的濕蒸汽區(qū)域。即使從一個方面看，這使得動力增加，然而在另一方面，這將導(dǎo)致蒸汽中水分的產(chǎn) 生，這樣的水分具有許多負(fù)面效果。事實上，由于它們的高轉(zhuǎn)動慣量，水分滴(特別當(dāng)其超過特定尺寸時)無法跟隨蒸 汽流的轉(zhuǎn)向；因此其會撞擊后面的葉片表面，導(dǎo)致所謂的濕蒸汽腐蝕。該問題尤其與低壓渦輪相關(guān)，低壓渦輪中膨脹發(fā)生在濕蒸汽區(qū)域內(nèi)并且水分量通 常很大。為了要解決該問題，汽輪機(特別是低壓級的汽輪機)通常設(shè)置有吸取水分并將 其排出到外部的裝置。對于定子葉片，這樣的裝置通常設(shè)置在定子葉片的上游和/或定子葉片的下游。在后文中，將詳細(xì)討論位于定子葉片下游的吸取裝置。汽輪機具有承載定子翼的外殼。每個定子翼均具有連接到外殼的并且定子葉片從其延伸的端壁。定子翼的下游，外殼設(shè)置有周向槽，周向槽布置為接收在運行中聚集在翼的端壁 附近的水分(由渦旋蒸汽流和旋轉(zhuǎn)件所產(chǎn)生的離心力引起)。為了保護葉片免于被腐蝕，經(jīng)過槽被吸取的水分量必須盡可能多；因此槽應(yīng)當(dāng)盡 可能大以使得大量的水分可收容在其中。然而，較大的槽還收容了(除了大量的水分之外)大量的干蒸汽。這導(dǎo)致了本來應(yīng)當(dāng)避免的性能上的損失。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的技術(shù)目標(biāo)是提供一種汽輪機以及一種從汽輪機吸取水分的方法，通 過上述汽輪機及方法消除現(xiàn)有技術(shù)的所述問題。在該技術(shù)目標(biāo)的范圍內(nèi)，本發(fā)明的目的是提供一種汽輪機和一種方法，其相對于 傳統(tǒng)汽輪機而言，使得大量水分從低壓膨脹級被吸取，但是同時僅導(dǎo)致少量的干蒸汽被吸 取。本發(fā)明的另一目的是提供一種汽輪機和一種方法，其相對于傳統(tǒng)汽輪機而言，性 能和可靠性均得到提高。通過依照所附權(quán)利要求提供的汽輪機以及從汽輪機吸取水分的方法，可實現(xiàn)依照本發(fā)明的技術(shù)目標(biāo)以及這些和進一步的目的。


從依照本發(fā)明的汽輪機和方法的優(yōu)選的但非排他的實施方式的說明中，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將會更顯而易見，上述實施方式在附圖中通過非限制性的示例表示，其 中圖1是與外殼的槽相結(jié)合的依照本發(fā)明的三個定子翼的示意性透視圖(槽用虛線 表示)；圖2-4是通過圖1中線11-11、III-III以及IV-IV的示意性剖面圖，在這些圖中 還示出了限定有槽的外殼的一部分；圖5是依照本發(fā)明的三個定子翼的另一示意性立體圖；在該圖中槽也表示為虛 線.
一入 ，圖5A是依照本發(fā)明不同實施方式中的三個定子翼的示意性透視圖；在該圖中槽 也用虛線表示；圖6是依照本發(fā)明的渦輪的一部分的示意性縱剖面圖；圖7是依照本發(fā)明的定子翼排的透視圖；以及圖8和9是圖7的細(xì)節(jié)圖，為了清楚起見僅顯示一部分定子翼。
具體實施例方式汽輪機包括具有多個膨脹級的外殼1。每個膨脹級包括下游設(shè)置有多個轉(zhuǎn)子翼5的多個定子翼2 ；特別地，每個定子翼2 均包括連接到外殼1并且定子葉片4從其延伸的端壁3。為了從汽輪機吸取水分，一個或所有膨脹級(附圖僅顯示一級)的定子翼2的下 游，外殼1具有布置為接收積聚在定子翼2的端壁3上的水分并且例如通過孔8將水分排 出到汽輪機的外部的周向槽7。每個定子翼2均具有端壁3，端壁3與槽7 —起限定了通道10，水分經(jīng)由通道10 通過。該通道10在每個定子葉片4的吸入側(cè)12較小或封閉，而在每個定子葉片4的受 壓側(cè)13較大，從而至少部分地阻止干蒸汽從葉片4的吸入側(cè)12進入槽7。為了在定子葉片4的吸入側(cè)12限定較小的或者封閉的通道10，每個端壁3具有面 向槽7的部分，槽7在切向上具有可變徑向障礙物。在此方面，端壁3面向槽7的部分在吸入側(cè)12處具有位于靠近定子葉片4且部分 或完全遮擋槽7的厚區(qū)域15。并且，端壁3面向槽7的部分具有在切向上靠近厚區(qū)域15的薄區(qū)域17。有利地，薄區(qū)域17的厚度在切向上從厚區(qū)域15朝著端壁3側(cè)不斷減小。薄區(qū)域17的厚度還在軸向上從其與面向槽7的部分相對的部分朝著面向槽7的 部分不斷減小。從所描述的和所示例的會更清楚本發(fā)明汽輪機的運行，其實質(zhì)上如下文。蒸汽流按軸向(如箭頭F所示)流動，并且當(dāng)經(jīng)過定子葉片4和轉(zhuǎn)子葉片5時，其轉(zhuǎn)變?yōu)檠鴱澢沸羞M。由于離心力和慣性的作用，水分被迫在其葉片4的受壓側(cè)13上積聚在定子翼2的 端壁3上。此外，端壁3的特殊形狀迫使水分在葉片4的受壓側(cè)13朝著端壁3的區(qū)域流動 (見箭頭M)。水分從該區(qū)域流經(jīng)通道10并進入槽7，從而被排出到汽輪機的外部。當(dāng)然，除了水分之外，干蒸汽也通過通道10排出。然而，由于靠近定子葉片4的吸入側(cè)12的區(qū)域未設(shè)置有通道10 (或無論如何這些 通道都小于在受壓側(cè)13處的通道)，既無水分也無干蒸汽經(jīng)由這些區(qū)域排出(或無論如何 僅有有限的量被排出)。
由于水分積聚在靠近葉片4的受壓側(cè)13的區(qū)域，而干蒸汽卻幾乎一致地分布于限 定在兩個相鄰定子葉片4之間的通路中，因此本發(fā)明的汽輪機相對于傳統(tǒng)汽輪機而言，使 得排出的水分量增大和/或排出的干蒸汽量減少。圖5A表示本發(fā)明的不同實施方式。在該實施方式中，采用相同的附圖標(biāo)記表示已 經(jīng)描述過的元件。在該實施方式中，可變徑向障礙物由端壁處的斜面限定。此外，在厚區(qū)域15和薄區(qū)域17之間設(shè)置一臺階。臺階具有與厚區(qū)域15和薄區(qū)域 17的表面相垂直或者可選擇地相對于它們(或至少其中之一)傾斜的壁20。圖7-9表示本發(fā)明的另一不同實施方式。在該實施方式中，采用相同的附圖標(biāo)記 表示已經(jīng)描述過的元件。甚至在該實施方式中可變徑向障礙物由端壁處的斜面限定；斜面從每個定子葉片 4的前緣18向內(nèi)凸出到同一定子葉片4的后緣19。并且，該斜面在每個定子葉片4的吸入 側(cè)12鄰近每個定子葉片4。本發(fā)明還涉及從汽輪機吸取水分的方法，所述汽輪機包括包含多個膨脹級的外殼 1，每個膨脹級包括定子和轉(zhuǎn)子翼，并且在至少一級定子翼的下游，外殼1設(shè)置有布置用于 接收積聚在定子翼2的端壁3的水分并且將水分排出到外部的周向槽7。依照本發(fā)明的方法，定子翼2的端壁3使得水分遠(yuǎn)離其葉片的吸入側(cè)12并且至少 部分地防止干蒸汽在葉片4的吸入側(cè)12進入槽7。這樣設(shè)計的汽輪機和方法允許形成多種修改和變化，它們均落在本發(fā)明的原理范 圍中；并且所有細(xì)節(jié)均可被技術(shù)上等效的元件所代替。實踐中，可以根據(jù)本領(lǐng)域的要求和情況，任意選擇所采用的材料和尺寸。附圖標(biāo)記1 外殼2 定子翼3 端壁4 定子葉片5 轉(zhuǎn)子葉片7 槽8 孔
10通道12葉片的吸入側(cè)13葉片的受壓側(cè)15端壁的厚區(qū)域17端壁的薄區(qū)域18定子葉片的前緣19定子葉片的后緣20臺階的壁F蒸汽流M水 分。
權(quán)利要求
一種汽輪機，包括具有多個膨脹級的外殼(1)，每個膨脹級包括定子翼和轉(zhuǎn)子翼，其中在至少一個膨脹級的定子翼的下游，外殼(1)包括布置用于接收積聚在定子翼(2)的端壁(3)上的水分并且將水分排出到外部的槽(7)，其特征在于，每個端壁(3)具有面向在切向上具有可變徑向障礙物的槽(7)的側(cè)部，以便與槽(7)一起限定出水分可流經(jīng)其中的通道(10)，通道(10)在定子葉片(4)的吸入側(cè)(12)較小或封閉，而在定子葉片(4)的受壓側(cè)(13)較大，從而至少部分地阻止干蒸汽在葉片(4)的吸入側(cè)(12)進入槽(7)。
2.如權(quán)利要求1所述的汽輪機，其特征在于，所述槽(7)為周向槽。
3.如權(quán)利要求1所述的汽輪機，其特征在于，端壁(3)的面向槽(7)的部分在其吸入側(cè) (12)具有厚區(qū)域(15)，厚區(qū)域(15)靠近定子葉片⑷并且部分地遮擋槽(7)。
4.如權(quán)利要求3所述的汽輪機，其特征在于，所述厚部分(15)完全遮擋槽(7)。
5.如權(quán)利要求3所述的汽輪機，其特征在于，所述厚部分(15)在每個定子葉片(4)的 吸入側(cè)(12)與每個定子葉片⑷鄰近。
6.如權(quán)利要求3所述的汽輪機，其特征在于，端壁(3)的面向槽(7)的部分具有在切向 上與厚區(qū)域(15)鄰近的薄區(qū)域(17)。
7.如權(quán)利要求6所述的汽輪機，其特征在于，在切向上，所述薄部分(17)的厚度從厚部 分(15)朝著端壁(3)側(cè)面不斷減小。
8.如權(quán)利要求6所述的汽輪機，其特征在于，在軸向上，薄區(qū)域的厚度從其與面向槽 (7)的部分相對的部分朝著面向槽(7)的部分不斷減小。
9.如權(quán)利要求1所述的汽輪機，其特征在于，可變徑向障礙物由端壁處的斜面限定。
10.如權(quán)利要求6和9所述的汽輪機，其特征在于，在厚區(qū)域(15)和薄區(qū)域(17)之間 設(shè)置臺階。
11.如權(quán)利要求10所述的汽輪機，其特征在于，所述臺階具有與厚區(qū)域(15)和薄區(qū)域 (17)的表面相垂直的壁(20)。
12.如權(quán)利要求10所述的汽輪機，其特征在于，所述臺階具有相對于厚區(qū)域(15)和/ 或薄區(qū)域(17)的表面傾斜的壁(20)。
13.—種從汽輪機吸取水分的方法，所述汽輪機包括具有多個膨脹級的外殼(1)，每個 膨脹級包括定子翼和轉(zhuǎn)子翼，其中在至少一級的定子翼的下游，外殼(1)設(shè)置有布置用于 接受積聚在定子翼(2)的端壁(3)上的水分并將水分排出到外部的槽(7)，所述方法的特征 在于，定子翼(2)的端壁(3)至少部分地阻止干蒸汽在葉片(4)的吸入側(cè)(12)進入槽(7)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，定子翼(2)的端壁(3)使得水分遠(yuǎn)離其葉 片(4)的吸入側(cè)(12)。
全文摘要
一種汽輪機，包括具有多個膨脹級的外殼(1)，每個膨脹級包括定子翼和轉(zhuǎn)子翼。在一個或多個膨脹級的定子翼的下游，外殼(1)包括布置用于接收積聚在定子翼(2)的端壁(3)上的水分并且將水分排出到外部的槽(7)。每個端壁(3)具有面向在切向上具有可變徑向障礙物的槽(7)的側(cè)部，以便與槽(7)一起限定出水分可流經(jīng)其中的通道(10)，通道(10)在定子葉片(4)的吸入側(cè)(12)較小或封閉，而在定子葉片(4)的受壓側(cè)(13)較大，從而至少部分地阻止干蒸汽在葉片(4)的吸入側(cè)(12)進入槽(7)。本發(fā)明還涉及用于從汽輪機吸取水分的方法。
文檔編號F01D25/32GK101818660SQ201010151618
公開日2010年9月1日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者B·梅格勒, S·哈瓦卡茜, S·思科秋琴科, T·莫庫利斯 申請人:阿爾斯通技術(shù)有限公司