蒸汽渦輪機(jī)及其組裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明中所描述的實施例總體涉及蒸汽渦輪機(jī)，并且更具體地，涉及用于減小用于蒸汽禍輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的冷卻流的禍流效應(yīng)(swirl effect)的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于蒸汽渦輪機(jī)依賴較高的蒸汽溫度來提高效率，因此蒸汽渦輪機(jī)被制造成能夠承受較高的蒸汽溫度以免損害渦輪機(jī)的可用壽命。在典型的渦輪機(jī)操作期間，蒸汽通過殼體入口并且沿環(huán)形熱蒸汽路徑與旋轉(zhuǎn)軸線基本平行地從蒸汽源流動。典型地，渦輪機(jī)級定位在蒸汽路徑內(nèi)，使得蒸汽流過隨后的渦輪機(jī)級的葉片和輪葉。渦輪機(jī)輪葉可以固定至多個渦輪機(jī)葉輪，在該多個渦輪機(jī)葉輪處，每一個渦輪機(jī)葉輪都聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸、或者與轉(zhuǎn)子軸一起形成、與轉(zhuǎn)子軸整體形成以用于與其一起旋轉(zhuǎn)。備選地，渦輪機(jī)輪葉可以固定至鼓式渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子而不是單獨的輪，其中鼓與軸整體形成。
[0003]至少一些渦輪機(jī)輪葉包括從基本平面的平臺徑向向外延伸的翼型件、以及從該平臺徑向向內(nèi)延伸的根部。該根部可以包括燕尾榫或者其它的裝置以將輪葉固定至渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的渦輪機(jī)葉輪。總體而言，在操作期間，蒸汽在渦輪機(jī)輪葉之上并且圍繞渦輪機(jī)輪葉流動，該渦輪機(jī)輪葉經(jīng)受高的熱應(yīng)力。這些高熱應(yīng)力可能限制渦輪機(jī)輪葉、輪、和/或轉(zhuǎn)子的服務(wù)壽命。更具體地，隨著蒸汽溫度升高，轉(zhuǎn)子材料可能經(jīng)歷蠕變和斷裂。傳統(tǒng)的蒸汽渦輪機(jī)可以使用更能耐熱的(temperature resistant)的材料以增加操作壽命并且提高轉(zhuǎn)子性能。然而，這些材料可能增加制造渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的成本。一些蒸汽渦輪機(jī)可以朝向轉(zhuǎn)子從中間壓力級注入冷卻蒸汽。然而，典型的冷卻蒸汽可以具有渦流效應(yīng)，該渦流效應(yīng)可能影響從轉(zhuǎn)子傳熱并且/或者不利地影響轉(zhuǎn)子操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個方面中，提供一種蒸汽渦輪機(jī)。該蒸汽渦輪機(jī)包括殼體和蒸汽入口，該蒸汽入口被構(gòu)造成將第一蒸汽流(又稱初級蒸汽流)排放到殼體內(nèi)。定子聯(lián)接到殼體并且轉(zhuǎn)子聯(lián)接到殼體且定位在定子內(nèi)。轉(zhuǎn)子和定子在兩者間限定與第一蒸汽流流動連通的第一流動路徑(又稱初級流動路徑)。轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子葉輪空間。該蒸汽渦輪機(jī)包括密封組件，該密封組件聯(lián)接到殼體。該密封組件包括填塞頭以及多個密封件。填塞頭限定了第二流動路徑(又稱冷卻流路徑)，該第二流動路徑在轉(zhuǎn)子葉輪空間處與轉(zhuǎn)子流動連通并且被構(gòu)造成朝向轉(zhuǎn)子葉輪空間排放第二蒸汽流(又稱冷卻蒸汽流)?？箿u流裝置聯(lián)接到密封組件上、在轉(zhuǎn)子葉輪空間與填塞頭之間。
[0005]其中，所述抗渦流裝置定位在所述冷卻流路徑內(nèi)。
[0006]其中，所述多個密封件包括相對于所述冷卻蒸汽流的上游密封件和下游密封件并且所述抗渦流裝置聯(lián)接到所述下游密封件。
[0007]其中，所述抗渦流裝置包括聯(lián)接到所述下游密封件的葉片。
[0008]其中，所述多個密封件包括相對于所述冷卻蒸汽流的上游密封件和下游密封件，并且所述抗渦流裝置定位在所述冷卻流路徑內(nèi)且在所述轉(zhuǎn)子葉輪空間與下游密封件之間。
[0009]其中，所述抗渦流裝置包括葉片和聯(lián)接到所述葉片的彈簧加載裝置，所述彈簧加載裝置被構(gòu)造成使所述葉片在所述冷卻流路徑內(nèi)在第一位置與第二位置之間移動。
[0010]其中，所述抗渦流裝置包括導(dǎo)流板。
[0011 ] 其中，所述抗渦流裝置包括彈簧加載刷。
[0012]其中，所述抗渦流裝置被構(gòu)造成減少冷卻蒸汽流的渦流。
[0013]其中，所述抗渦流裝置被構(gòu)造成降低冷卻蒸汽流的速度。
[0014]在另一個方面中，提供一種轉(zhuǎn)子組件。該轉(zhuǎn)子組件聯(lián)接到殼體并且定位在蒸汽渦輪機(jī)的初級流動路徑內(nèi)。該轉(zhuǎn)子組件包括聯(lián)接到殼體的轉(zhuǎn)子。該轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子葉輪空間。該轉(zhuǎn)子組件還包括聯(lián)接到殼體的密封組件。該密封組件包括限定了第二流動路徑的多個密封件，該第二流動路徑與轉(zhuǎn)子葉輪空間流動連通并且朝向轉(zhuǎn)子葉輪空間排放第二蒸汽流?？箿u流裝置聯(lián)接到密封組件且在轉(zhuǎn)子葉輪空間與多個密封件之間。該抗渦流裝置被構(gòu)造成減少冷卻蒸汽流的渦流。
[0015]其中，所述抗渦流裝置定位在所述冷卻流路徑內(nèi)。
[0016]其中，所述多個密封件包括相對于所述冷卻蒸汽流的上游密封件和下游密封件并且所述抗渦流裝置聯(lián)接到所述下游密封件。
[0017]其中，所述多個密封件包括相對于所述冷卻蒸汽流的上游密封件和下游密封件，并且所述抗渦流裝置定位在所述冷卻流路徑內(nèi)并在所述轉(zhuǎn)子葉輪空間與所述下游密封件之間。
[0018]其中，所述抗渦流裝置包括導(dǎo)流板。
[0019]其中，所述冷卻流路徑被構(gòu)造成朝向所述轉(zhuǎn)子葉輪空間在預(yù)定壓力下排放所述冷卻蒸汽流。在又一個方面中，提供一種組裝蒸汽渦輪機(jī)的方法。該方法包括將定子聯(lián)接到殼體并且聯(lián)接蒸汽入口以與殼體流動連通。第一流動路徑形成于殼體內(nèi)并且與蒸汽入口流動連通。該方法包括將轉(zhuǎn)子聯(lián)接到殼體并在定子內(nèi)。該轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子葉輪空間以及多個輪葉。密封組件聯(lián)接到殼體并且包括限定了第二流動路徑的多個密封件，該第二流動路徑在轉(zhuǎn)子葉輪空間處與轉(zhuǎn)子流動連通。該第二流動路徑被構(gòu)造成朝向轉(zhuǎn)子葉輪空間排放第二蒸汽流。該方法還包括將抗渦流裝置聯(lián)接到密封組件且在轉(zhuǎn)子葉輪空間與多個密封件之間。
[0020]其中，聯(lián)接所述抗渦流裝置包括將葉片聯(lián)接到所述多個密封件的下游密封件。
[0021]其中，聯(lián)接所述抗渦流裝置包括將葉片聯(lián)接到所述密封組件并在冷卻流路徑內(nèi)。
[0022]所述的方法還包括將彈簧機(jī)構(gòu)聯(lián)接到所述抗渦流裝置。
【附圖說明】
[0023]圖1是蒸汽渦輪機(jī)、轉(zhuǎn)子葉片和聯(lián)接到該蒸汽渦輪機(jī)的示例性抗渦流裝置的側(cè)視圖。
[0024]圖2是處于第一位置的圖1中所示的抗渦流裝置的側(cè)視圖。
[0025]圖3是處于第二位置的圖1中所示的抗渦流裝置的側(cè)視圖。
[0026]圖4是圖2和3中所示的抗渦流裝置的仰視圖。
[0027]圖5是圖1中所述的蒸汽渦輪機(jī)和聯(lián)接到該蒸汽渦輪機(jī)的抗渦流裝置的另一個側(cè)視圖。
[0028]圖6是圖1中所示并且包括備選的抗渦流裝置的蒸汽渦輪機(jī)的側(cè)視圖。
[0029]圖7是圖1中所示并且包括又一個備選的抗渦流裝置的側(cè)視圖。
[0030]圖8是流程圖，其中示出了制造蒸汽渦輪機(jī)的示例性方法。
【具體實施方式】
[0031]本發(fā)明中所描述的實施例總體涉及蒸汽渦輪機(jī)。更具體地，實施例涉及用于減少并且/或者消除在蒸汽渦輪機(jī)內(nèi)流動的冷卻蒸汽的渦流效應(yīng)的方法以及系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明中所描述的用于部件冷卻的實施例不限于渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子，并且還應(yīng)當(dāng)理解，利用蒸汽渦輪機(jī)和轉(zhuǎn)子的描述以及附圖僅僅是為了示例性目的。此外，盡管實施例示出了蒸汽渦輪機(jī)和轉(zhuǎn)子，但是本發(fā)明中所描述的實施例可以被包括在其它合適的渦輪機(jī)部件中。此外，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明中所描述的涉及流動路徑的實施例不必限于渦輪機(jī)部件。還應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語“初級流動路徑”和“第一流動路徑”能夠互換使用；術(shù)語“初級蒸汽流”和“第一蒸汽流”能夠互換使用；術(shù)語“冷卻流路徑”和“第二流動路徑”能夠互換使用；并且，術(shù)語“冷卻蒸汽流”和“第二蒸汽流”能夠互換使用。具體而言，實施例可以大體用于任何合適的物品，例如水、蒸汽、空氣、燃料和/或任何其它合適的流體的介質(zhì)通過該任何合適的物品被引向該物品的表面以用于對該物品進(jìn)行冷卻。
[0032]圖1示出了蒸汽渦輪機(jī)100、轉(zhuǎn)子組件102、和聯(lián)接到蒸汽渦輪機(jī)100的抗渦流裝置(ant1-swirl device) 186的側(cè)視圖。圖2是被示為處于第一位置191的抗渦流裝置186的側(cè)視圖。圖3是被示為處于第二位置193的抗渦流裝置186的側(cè)視圖。圖4是抗渦流裝置186的仰視圖。在示例性實施例中，蒸汽渦輪機(jī)100包括渦輪部段104和渦輪端部區(qū)域106。備選地，蒸汽渦輪機(jī)100可以包括使得蒸汽渦輪機(jī)100能夠如本發(fā)明中所描述的起作用的任何數(shù)量的渦輪部段、區(qū)域、以及/或者構(gòu)造。在示例性實施例中，渦輪部段1