[發(fā)明專利]軸流式蒸汽渦輪

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010576005.0
• 申請(qǐng)日: 2010-11-26
• 公開（公告）號(hào): CN102080573A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·P·布拉特克福特;B·R·帕爾默;B·R·哈勒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 阿爾斯托姆科技有限公司
• 主分類號(hào): F01D1/02
• 分類號(hào): F01D1/02;F01D25/24;F01D9/02;F01D5/12;F01D11/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴(yán)志軍;楊楷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軸流式蒸汽渦輪，并且更具體而言，涉及對(duì)由于固體顆粒沖蝕(SPE)造成的損害具有減小的敏感度的軸流式蒸汽渦輪。為了實(shí)現(xiàn)蒸汽渦輪對(duì)固體顆粒沖蝕的減小的敏感度，本發(fā)明的實(shí)施例涉及在蒸汽流膨脹通過渦輪時(shí)從蒸汽流中抽取固體顆粒。

背景技術(shù)

與蒸汽渦輪且特別是中壓蒸汽渦輪相關(guān)聯(lián)的普遍問題是固體顆粒沖蝕(SPE)。當(dāng)流過渦輪的蒸汽內(nèi)的固體顆粒沖擊旋轉(zhuǎn)的和固定的渦輪構(gòu)件部件時(shí)會(huì)發(fā)生固體顆粒沖蝕。蒸汽內(nèi)的固體顆粒具有導(dǎo)致靜葉片(或噴嘴)、旋轉(zhuǎn)葉片(或輪葉(bucket))和在旋轉(zhuǎn)葉片的頂端處與護(hù)罩處于密封關(guān)系的頂端密封裝置被沖蝕的傾向。盡管固體顆粒沖蝕可發(fā)生在沿著通過蒸汽渦輪的蒸汽流徑的任何點(diǎn)處，但是這在中壓(IP)蒸汽渦輪的初始的渦輪級(jí)中特別普遍。

渦輪級(jí)的靜葉片的后緣區(qū)域的沖蝕可為特別的問題，并且已知這是由于固體顆粒沿與通過渦輪的蒸汽流方向相反的方向從該特定渦輪級(jí)的旋轉(zhuǎn)葉片回彈而造成的。用于減小這種特定類型的固體顆粒沖蝕的已知解決方案在文件US?4,776,765中有所描述。一個(gè)解決方案是在渦輪級(jí)的靜葉片的后緣上提供保護(hù)材料的涂層或覆層(sheet)，以最大程度地減小那些葉片對(duì)由于從渦輪級(jí)的相鄰的旋轉(zhuǎn)葉片回彈而造成的固體顆粒沖蝕的敏感度。另一個(gè)解決方案(其可單獨(dú)使用或者與前述保護(hù)材料結(jié)合起來使用)是增大渦輪級(jí)的靜葉片和旋轉(zhuǎn)葉片之間的間隔，從而降低任何回彈固體顆粒的沖量。

在文件US?4,776,765中提出的解決方案僅設(shè)法處理對(duì)渦輪級(jí)的旋轉(zhuǎn)葉片的后緣的沖蝕問題，然后，如上所述，固體顆粒沖蝕可發(fā)生在沿著通過渦輪的蒸汽流徑的任何點(diǎn)處。可是，對(duì)于減小通過蒸汽渦輪的蒸汽流徑中的任何點(diǎn)處的固體顆粒沖蝕的問題的理想解決方案將要在蒸汽到達(dá)渦輪之前從蒸汽流中去除固體顆粒，這是不切實(shí)際的。因此，已經(jīng)提出了其它解決方案。

在文件US?4,726,813中描述的一個(gè)解決方案利用布置在將鍋爐連接到渦輪上的管道系統(tǒng)上的電磁體來產(chǎn)生磁場，從而使蒸汽流內(nèi)的固體金屬顆粒偏轉(zhuǎn)到它們被收集的期望位置。然后蒸汽前進(jìn)到蒸汽渦輪，以膨脹通過渦輪級(jí)。

在文件US?7,296,964中描述的另一個(gè)解決方案使流過蒸汽渦輪的含有固體顆粒的蒸汽的一部分離開主蒸汽流徑轉(zhuǎn)移到渦輪的給水加熱器。因此，轉(zhuǎn)移蒸汽繞過下游旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。一般在蒸汽渦輪的構(gòu)件部件中提供孔和通道，以容許含有固體顆粒的蒸汽的一部分進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)移，而且在一個(gè)實(shí)施例中，在第一渦輪級(jí)的徑向外部靜環(huán)中提供孔和通道。這些孔和通道與第二(下游)渦輪級(jí)的徑向外部靜環(huán)中的通道連通，以使蒸汽的一部分離開第一渦輪級(jí)的旋轉(zhuǎn)葉片和葉片頂端密封裝置而轉(zhuǎn)移到通往給水加熱器的蒸汽抽取通道中。

在文件US?4,726,813和US?7,296,964兩者中描述的解決方案是復(fù)雜的，并且可能不能一直足夠地降低包含在蒸汽流內(nèi)的固體顆粒的水平。在文件US?7,296,964中提出的解決方案的復(fù)雜性部分起因于這樣的事實(shí)，即，孔和通道需要形成通過蒸汽渦輪的多個(gè)級(jí)的徑向外部靜環(huán)和頂端密封裝置。此外，因?yàn)榭缀屯ǖ纼H在預(yù)定的周向位置處設(shè)置在徑向外部靜環(huán)中，所以轉(zhuǎn)移含有固體顆粒的蒸汽的能力受到限制，因此限制了所提出的解決方案的有效性。

因此，仍然需要改進(jìn)從軸流式蒸汽渦輪中抽取固體顆粒，以使它們更不易受由固體顆粒沖蝕(SPE)引起的損害的影響。

發(fā)明內(nèi)容

概括地說，本發(fā)明的概念提供具有容納渦輪級(jí)的渦輪殼體的軸流式蒸汽渦輪，渦輪級(jí)包括靜葉片排和在靜葉片的下游的動(dòng)葉片排，動(dòng)葉片具有以密封的方式與渦輪通道的外壁部分協(xié)作的徑向外部護(hù)罩，其中，在動(dòng)葉片排的上游的外壁部分中設(shè)置周向延伸的通道，從而在蒸汽渦輪的操作期間從蒸汽流中轉(zhuǎn)移出固體顆粒。

在一方面，設(shè)置了一種軸流式蒸汽渦輪，包括：

轉(zhuǎn)子、渦輪殼體及多個(gè)渦輪級(jí)，各個(gè)渦輪級(jí)包括：

安裝在渦輪殼體內(nèi)部的徑向外部靜隔膜環(huán)(diaphragm?ring)、徑向內(nèi)部靜隔膜環(huán)，以及在徑向外部靜隔膜環(huán)和徑向內(nèi)部靜隔膜環(huán)之間延伸的靜葉片周向排；以及

定位在靜葉片周向排的附近和下游的動(dòng)葉片周向排，各個(gè)動(dòng)葉片包括由轉(zhuǎn)子保持的根部分和包括護(hù)罩的頂端部分；