專利名稱：汽輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽輪機(jī)，特別是，涉及低壓汽輪機(jī)，其中蒸汽通常軸向流過(guò)由葉片外環(huán)支撐的徑向延伸的靜止葉片和裝在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片列到達(dá)排汽導(dǎo)流通道將最后一列葉片的排汽引到排汽口。
一般來(lái)說(shuō)，汽輪機(jī)的功率輸出是一個(gè)主要包括蒸汽流量的幾個(gè)已知變量的函數(shù)。因此，人們提出通過(guò)用較長(zhǎng)葉片代替汽輪機(jī)最后一列的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片來(lái)增加蒸汽流量，從而增加現(xiàn)有低壓汽輪機(jī)的功率輸出。通過(guò)用徑向延伸超過(guò)靜止葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片代替原來(lái)的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片可以實(shí)現(xiàn)蒸汽流量的顯著增加。然而，這要求支撐靜止葉片的葉片外環(huán)的蒸汽導(dǎo)流面外延加工以提供一個(gè)較向外延伸的導(dǎo)流面把蒸氣引到替代的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的頂端。外延加工現(xiàn)有汽輪機(jī)的葉片外環(huán)和通常支撐葉片外環(huán)的支撐環(huán)將去掉葉片外環(huán)和通常提供支撐的支撐環(huán)鄰接的下游端以保證靜葉和葉片外環(huán)不受作用于葉片上的軸向直接壓力。另外，如果替代的動(dòng)葉徑向延伸超出支撐靜葉的葉片外環(huán)，通常用螺栓連接到現(xiàn)有汽輪機(jī)支撐環(huán)上的排汽導(dǎo)流裝置不能再和支撐環(huán)成一條直線。
因此，本發(fā)明的主要目的是向汽輪機(jī)提供具有引導(dǎo)蒸汽進(jìn)入和離開(kāi)動(dòng)葉的導(dǎo)流面，其中動(dòng)葉徑向延伸超出支撐軸向相鄰的上游靜葉柵的葉片外環(huán)，并且本發(fā)明向汽流與相對(duì)較長(zhǎng)的動(dòng)葉連通的氣體導(dǎo)流面提供支撐。
根據(jù)這一目的，本發(fā)明屬于一臺(tái)汽輪機(jī)，其中蒸汽沿一條通路通過(guò)在汽流通路中徑向延伸的靜葉和動(dòng)葉，然后通過(guò)排汽導(dǎo)流通道軸向流動(dòng)，該汽輪機(jī)具有一個(gè)汽缸，支撐一列徑向延伸的靜葉的一個(gè)葉片外環(huán)，葉片外環(huán)具有一個(gè)用于當(dāng)蒸汽流過(guò)靜葉柵時(shí)將該蒸汽向外引導(dǎo)的一個(gè)通常為錐形的導(dǎo)流面;而且一個(gè)支撐環(huán)固定地安裝在汽缸內(nèi)并且在葉片外環(huán)周圍徑向鄰接以支撐葉片外環(huán)，該支撐環(huán)具有一個(gè)與葉片外環(huán)的導(dǎo)流面軸向相鄰且由該導(dǎo)流面向外伸延的一個(gè)導(dǎo)流面;其特征在于一個(gè)隔環(huán)軸向與支撐環(huán)相鄰設(shè)置，并且具有一個(gè)與支撐環(huán)導(dǎo)流面相鄰且從該導(dǎo)流面向外延伸的導(dǎo)流面;一列動(dòng)葉具有與隔環(huán)導(dǎo)流面相鄰的端部，并且徑向延伸到葉片外環(huán)之外和緊挨隔環(huán)軸向設(shè)置的排汽導(dǎo)流裝置。
僅只通過(guò)舉例的方式，對(duì)附圖中示出的最佳實(shí)施例的下列描述將使本發(fā)明變得更加顯而易見(jiàn)，其中

圖1是采用本發(fā)明的軸流式蒸汽輪機(jī)的部分縱向剖視圖;
圖2是圖1中以括號(hào)2概括地表示的最后一列靜葉和動(dòng)葉及其下游排汽導(dǎo)流裝置的放大縱向剖視圖;
圖3是圖2中以括號(hào)3概括地表示的汽輪機(jī)葉片和排汽導(dǎo)流裝置的徑向端部的放大縱向剖視圖;
圖4是大致表示支撐圖3中所示結(jié)構(gòu)的另一種裝置的縱向剖視圖;
圖5是圖3中所示汽輪機(jī)的主要結(jié)構(gòu)的縱向剖視圖，同時(shí)也以虛線示出了常規(guī)汽輪機(jī)葉片的相應(yīng)位置。
圖1通常表示一種采用本發(fā)明的多級(jí)雙流低壓蒸汽輪機(jī)。汽輪機(jī)10通常具有一個(gè)在汽缸14中，兩端部16、18之間軸向延伸的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)12。常規(guī)地，一臺(tái)發(fā)電機(jī)(未示出)或其它低壓汽輪機(jī)與轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)12的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，高壓或另一個(gè)低壓汽輪機(jī)(未示出)轉(zhuǎn)動(dòng)地和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)12的另一端連接。汽缸14通常包括一個(gè)外缸19和一個(gè)內(nèi)缸20。外缸19水平分成一個(gè)上半部21和一個(gè)下半部22。內(nèi)缸20同樣分成一個(gè)上半部23和一個(gè)下半部(未示出)。
蒸汽通過(guò)間隔的進(jìn)汽管例如進(jìn)汽管24到達(dá)整個(gè)包圍轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)12的一個(gè)中心設(shè)置的進(jìn)氣室26流入汽輪機(jī)10。蒸汽在隔開(kāi)的緩沖撐桿27周圍向內(nèi)流動(dòng)并且撞擊由撐桿27通過(guò)臂29支撐的入口導(dǎo)流裝置28。入口導(dǎo)流裝置28使轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)避受高速蒸汽的損壞并將蒸汽引至軸向。然后，蒸汽分成二股汽流30、32，一股汽流30通常沿著軸向通路通過(guò)幾級(jí)汽輪機(jī)葉片34流向轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)12的一端16，另一股汽流32通常沿著軸向通路通過(guò)相同級(jí)數(shù)的汽輪機(jī)葉片36流向轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)12的另一端18。在所示的汽輪機(jī)10中，蒸汽流30、32通過(guò)在汽流通道中徑向延伸的七級(jí)葉片流動(dòng)。每級(jí)葉片通常包括牢固安裝在汽缸14中的上游的一列靜葉，和安裝在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上的下游的一列動(dòng)葉。蒸汽30、32通常由靜葉38、40表示的靜葉最后一列和動(dòng)葉42，44表示的動(dòng)葉最后一列流出，通過(guò)一個(gè)由內(nèi)殼50、52和排汽導(dǎo)流裝置54、56確定的環(huán)形排汽導(dǎo)流通道46、48，進(jìn)入排汽室58。然后，蒸汽流過(guò)外缸19下半部分22中的一個(gè)大的面向下的排汽連接部分60并進(jìn)入一個(gè)冷凝器(未示出)。
圖2-5通常顯示汽輪機(jī)葉片的最后一列38、42和靠近轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)12的一端16的下游排汽導(dǎo)流通道46。汽輪機(jī)葉片最后一列40、44和靠近轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)12另一端18的下游排汽導(dǎo)流通道48的結(jié)構(gòu)布置是相同的，不必再進(jìn)行討論。
靜葉38從轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)12，在葉片內(nèi)環(huán)62和同心的葉片外環(huán)64之間徑向延伸。該靜葉38被焊接到環(huán)62、64上以形成一個(gè)通常由一個(gè)支撐環(huán)66支撐的靜葉組件。支撐環(huán)66是與汽缸14整體鑄造或焊接裝配，而因此由二個(gè)半環(huán)組成，其一個(gè)半環(huán)與內(nèi)缸20的上半部分23形成一體，其另一半環(huán)與內(nèi)缸20的下半部分形成一體。葉片內(nèi)環(huán)62支撐一個(gè)汽封件68，例如所示的小直徑汽封。
葉片外環(huán)64具有一個(gè)錐形導(dǎo)流面70，用來(lái)向外引導(dǎo)蒸汽30通過(guò)靜葉38流往動(dòng)葉42。支撐環(huán)66具有一個(gè)軸向與葉片外環(huán)導(dǎo)流面70相鄰并且由導(dǎo)流面70向外延伸的導(dǎo)流面72，以便當(dāng)蒸汽從靜葉38流往動(dòng)葉42時(shí)引導(dǎo)蒸汽30。葉片外環(huán)64通過(guò)與導(dǎo)流面70、72隔開(kāi)的一個(gè)舌槽配合固定到支撐環(huán)66上。如圖所示，葉片外環(huán)64具有一個(gè)裝配到支撐環(huán)66內(nèi)的槽76中的舌74，并且舌74和槽76在一個(gè)托住支撐環(huán)66的、徑向延伸的汽缸壁78的上游側(cè)和下游側(cè)軸向延伸。支撐環(huán)槽76的下游壁80是一個(gè)支承面，該面對(duì)由蒸汽30施加到靜葉38上的軸向直接壓力起作用。另一種舌-槽配合可以包括一個(gè)徑向延伸到葉片外環(huán)槽(未示出)內(nèi)的支撐環(huán)舌(未示出)，并且在這一種布置中，支承壁可以是支撐環(huán)舌的上游壁，葉片外環(huán)64通過(guò)填隙金屬(圖3)82緊緊頂著支撐環(huán)槽壁80，在裝配過(guò)程中金屬82填入由葉片外環(huán)64和支撐環(huán)66所確定的空隙時(shí)是可以塑性變形的。
軸向與支撐環(huán)66相鄰的隔環(huán)84具有一個(gè)從支撐環(huán)66的導(dǎo)流面72向外延伸的蒸汽導(dǎo)流面86用來(lái)引導(dǎo)蒸汽去往動(dòng)葉42的端部88。隔環(huán)84具有一個(gè)切口部分90，用于和支撐環(huán)66的外圓周表面相配合以使支撐環(huán)66的氣體導(dǎo)流面72和隔環(huán)84的氣體導(dǎo)流面86成一條直線。另一方面，隔環(huán)84和支撐環(huán)66可以由一個(gè)軸向延伸的舌槽配合對(duì)準(zhǔn)(未示出)。動(dòng)葉42安裝在靜葉38下游的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)12上。正如圖上所示，葉片42的端部88徑向延伸到支撐靜葉38的葉片外環(huán)64之外，而且葉片外環(huán)64、支撐環(huán)66和隔環(huán)84的蒸汽導(dǎo)流面70、72和86分別引導(dǎo)蒸汽30流過(guò)動(dòng)葉42的整個(gè)長(zhǎng)度。
排汽導(dǎo)流裝置54具有一個(gè)通常為錐形的從法蘭94延伸的外殼92，該法蘭94設(shè)置在動(dòng)葉柵42的周圍，且與隔環(huán)84軸向相鄰，以便軸向引導(dǎo)離開(kāi)葉柵42的蒸汽30。正如在圖3中可以非常清楚看出，排汽導(dǎo)流法蘭94和隔環(huán)84由螺栓96固定到凸臺(tái)上，例如凸臺(tái)98;凸臺(tái)被焊接到徑向汽缸壁78上。最好是使用角焊縫100，以便長(zhǎng)焊縫不出現(xiàn)熱變形的跡象。凸臺(tái)98最好是用螺栓，例如螺栓102，可靠地緊固到徑向汽缸壁78上以在由于廢勞、腐蝕、應(yīng)力腐蝕或其它原因使角焊縫100脫落的情況下固定凸臺(tái)98。隔環(huán)84的切口部分90為排汽導(dǎo)流法蘭94的定位以及可靠地托住支撐環(huán)66抵抗蒸汽流的壓力提供了一個(gè)方便的結(jié)構(gòu)。
圖4顯示了將法蘭94，隔環(huán)84以及凸臺(tái)98緊固到徑向汽缸壁78的另一種結(jié)構(gòu)，其中從法蘭94上延伸的較長(zhǎng)螺栓104如圖所示與徑向汽缸壁78螺紋嚙合。最好提供一條連續(xù)的鎖定焊縫106以在螺紋108不能保持緊固的情況下鎖住螺紋嚙合以及防止螺紋108腐蝕。另外，和圖3所示的結(jié)構(gòu)相比，圖4所示的結(jié)構(gòu)要求的焊接較少。
本發(fā)明對(duì)于改造現(xiàn)有的汽輪機(jī)以增加其功率輸出特別有用。圖5是概略地將圖1-3的汽輪機(jī)10改造后的情況與其原設(shè)計(jì)進(jìn)行比較，原設(shè)計(jì)用虛線表示。正如上面所討論的，改型后的汽輪機(jī)10通常具有一列靜葉，例如安裝在一個(gè)支撐環(huán)66內(nèi)的葉片38，在相鄰的下游側(cè)還有一列相對(duì)較長(zhǎng)的動(dòng)葉，例如在排汽導(dǎo)流裝置54內(nèi)的葉片42。汽輪機(jī)10原來(lái)采用較短的動(dòng)葉，如葉片130，它設(shè)置在較小的排汽導(dǎo)流裝置132內(nèi)，排汽導(dǎo)流裝置直接用螺栓固定到支撐環(huán)66相鄰的下游端134上，而不是固定到更遠(yuǎn)的徑向汽缸壁78上來(lái)支撐排汽導(dǎo)流裝置132。支撐環(huán)66相鄰的下游端134原來(lái)還有一個(gè)支承壁136，以將原靜葉138固定到位。正如在圖5中可以看到，支撐環(huán)66的下游端134和其原支承壁136必須從支撐環(huán)66上加工掉，以使較長(zhǎng)的動(dòng)葉42的上游有一個(gè)取向適當(dāng)?shù)恼羝麑?dǎo)流面72。因此，原靜葉組件不設(shè)置槽76就不能牢固地安裝于支撐環(huán)66內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一臺(tái)汽輪機(jī)(10)，其中，蒸汽沿一條通路(30)通過(guò)汽流通路中徑向延伸的靜葉(38)和動(dòng)葉(42)，然后通過(guò)一個(gè)排汽導(dǎo)流通道(46)軸向流動(dòng)，汽輪機(jī)(10)具有一個(gè)汽缸(14)，一個(gè)支撐一列徑向延伸的靜葉(38)的葉片外環(huán)(64)，葉片外環(huán)(64)具有一個(gè)通常為錐形的導(dǎo)流面(70)，以便當(dāng)蒸汽流過(guò)靜葉柵(38)時(shí)將其向外引導(dǎo)；以及一個(gè)支撐環(huán)(66)，該支撐環(huán)固定地安裝于汽缸(14)中并在葉片外環(huán)(64)周圍徑向鄰接以支撐葉片外環(huán)(64)，支撐環(huán)(66)具有一個(gè)導(dǎo)流面(72)，該導(dǎo)流面軸向與葉片外環(huán)(64)的導(dǎo)流面(70)相鄰并從該導(dǎo)流面(70)向外延伸；其特征在于一個(gè)隔環(huán)(84)與支撐環(huán)(66)軸向相鄰設(shè)置，并且具有一個(gè)與支撐環(huán)(66)的導(dǎo)流面(72)相鄰并從其向外延伸的導(dǎo)流面(86)；一列動(dòng)葉42，具有與隔環(huán)導(dǎo)流面(86)相鄰的端部(88)，且徑向延伸到葉片外環(huán)(64)之外以及與隔環(huán)(84)軸向相鄰設(shè)置的排汽導(dǎo)流通道(46)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機(jī)，其特征在于葉片外環(huán)(64)具有一個(gè)舌(74)，該舌裝配于支撐環(huán)(66)內(nèi)形成的槽(76)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽輪機(jī)，其特征在于支撐環(huán)(66)與一個(gè)徑向延伸的汽缸壁(78)整體形成，并且葉片外環(huán)(64)的舌(74)軸向頂著徑向延伸的汽缸壁(78)下游的支撐環(huán)(66)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的汽輪機(jī)，其特征在于隔環(huán)(84)具有一個(gè)切口部分(90)，適合于裝配到支撐環(huán)(66)上以使它們的導(dǎo)流面(70、72)成一條直線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任何一項(xiàng)所述的汽輪機(jī)，其特征在于支撐環(huán)(66)與一個(gè)徑向延伸的汽缸壁(78)整體形成，并且排氣導(dǎo)流裝置(54)具有一個(gè)與隔環(huán)(84)軸向相鄰和與動(dòng)葉(42)徑向相鄰的法蘭(94)，而凸臺(tái)(98)設(shè)置在隔環(huán)(84)和徑向延伸的汽缸壁(78)之間支撐環(huán)(66)的徑向，排汽導(dǎo)流裝置(54)的法蘭(94)通過(guò)隔環(huán)(84)和凸臺(tái)(98)緊固到徑向延伸的汽缸壁(78)上以支撐排汽導(dǎo)流裝置(54)和支撐環(huán)(66)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽輪機(jī)，其特征在于法蘭(94)和隔環(huán)(84)通過(guò)螺栓(96)緊固到凸臺(tái)(98)上，螺栓(96)與凸臺(tái)(98)螺紋嚙合并且凸臺(tái)(98)通過(guò)角焊縫(100)固定到徑向延伸的汽缸壁(78)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的汽輪機(jī)，其特征在于焊接的凸臺(tái)(98)通過(guò)螺栓(102)固定到徑向延伸的汽缸壁(78)上，其中螺栓(102)與凸臺(tái)(98)螺紋嚙合。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽輪機(jī)，其特征在于法蘭(94)用從法蘭(94)上延伸出的螺栓(104)緊固到徑向延伸的汽缸壁(78)上從而與壁(78)螺紋嚙合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的汽輪機(jī)，其特征在于螺栓(104)被焊接到徑向延伸的汽缸壁(78)上。
全文摘要
在具有支撐一列靜葉(38)的葉片外環(huán)(64)和下游相鄰的一列長(zhǎng)動(dòng)葉(42)的一臺(tái)汽輪機(jī)(10)中，葉片外環(huán)(64)具有一個(gè)通常為錐形的導(dǎo)流面(70)并由一個(gè)徑向鄰接的支撐環(huán)(66)支撐，支撐環(huán)(66)具有一個(gè)與葉片外環(huán)(64)的導(dǎo)流面(70)軸向相鄰并從其向外延伸的導(dǎo)流面(72)，一個(gè)隔環(huán)(84)與支撐環(huán)(66)軸向相鄰布置并且具有一個(gè)從支撐環(huán)(66)的導(dǎo)流面(72)向外延伸的導(dǎo)流面(86)，從而與引導(dǎo)動(dòng)葉(42)排汽的相鄰的排汽導(dǎo)流裝置(54)相接合。
文檔編號(hào)F01D9/04GK1045152SQ90100850
公開(kāi)日1990年9月5日 申請(qǐng)日期1990年2月21日 優(yōu)先權(quán)日1989年2月21日
發(fā)明者小約翰·柯姆貝·格羅內(nèi)恩達(dá)爾 申請(qǐng)人:西屋電氣公司