[實(shí)用新型]一種抑制葉頂間隙泄漏和減小汽流激振力裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220139921.2
• 申請日: 2012-04-06
• 公開（公告）號: CN202510172U
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張萬福;楊建剛;郭瑞;曹浩
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: F01D11/08
• 分類號: F01D11/08;F01D25/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于汽輪機(jī)的裝置。該裝置能減小汽輪機(jī)葉頂間隙泄漏和汽流激振力，提高汽輪機(jī)性能。

背景技術(shù)

目前國內(nèi)外公認(rèn)，葉頂間隙內(nèi)工質(zhì)泄漏所引起的損失是影響汽輪機(jī)效率的主要因素之一。葉頂間隙泄漏還會(huì)產(chǎn)生汽流激振力，誘發(fā)汽流激振故障，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。隨著汽輪機(jī)向著大容量、高參數(shù)方向發(fā)展以及現(xiàn)代社會(huì)對大型設(shè)備節(jié)能、減排要求的不斷提高，減小汽輪機(jī)葉頂間隙泄漏及其誘發(fā)的汽流激振力就顯得越來越重要。

目前，國內(nèi)外減小葉尖泄漏的主要措施包括2方面：(1)?葉頂形狀改進(jìn)設(shè)計(jì)。對于含有圍帶的葉片，將葉頂圍帶外表面形狀由光滑形改為非光滑形，如：在圍帶上開凹槽來增大泄漏流動(dòng)阻力等；對于不含圍帶的葉片，將其頂部外表面形狀由光滑平面改為蜂窩狀平面等。(2)?汽缸內(nèi)表面改進(jìn)設(shè)計(jì)。最常見的方法是在汽缸內(nèi)表面和葉頂圍帶之間布置梳齒型密封。總的趨勢是：密封齒數(shù)越來越多，密封形式越來越復(fù)雜。近些年來，也出現(xiàn)了一些新技術(shù)，如：在汽缸內(nèi)表面增設(shè)導(dǎo)流環(huán)，汽缸內(nèi)表面和葉尖之間采用非均勻間隙設(shè)計(jì)等。減小汽流激振力的主要措施包括2方面：(1)?減小葉頂泄漏量。泄漏量小了，汽流激振力也就小了；(2)?減少泄漏量沿圓周方向上的不均勻性，如：調(diào)整轉(zhuǎn)子在汽缸內(nèi)的偏心等。

上述技術(shù)對于減小葉頂間隙泄漏和汽流激振力是有效的，但是其效果在很大程度上取決于葉頂間隙的大小。葉頂間隙越小，效果越好。對于汽輪機(jī)而言，為了防止動(dòng)靜摩擦以及由此可能產(chǎn)生的葉片斷裂等事故，葉尖間隙不可能取得很小。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本實(shí)用新型提出一種新的能夠減小汽輪機(jī)葉尖泄漏和汽流激振力的裝置。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種抑制葉頂間隙泄漏和減小汽流激振力裝置，包括：葉頂圍帶及固定在汽缸內(nèi)表面上的支撐外殼，其特征在于：在所述的支撐外殼內(nèi)設(shè)置一環(huán)形凹槽，在環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)有流體耗散腔室，在葉頂圍帶上設(shè)有阻流盤，該阻流盤的外端位于所述的支撐外殼的環(huán)形凹槽內(nèi)，在支撐外殼上設(shè)有阻流環(huán)且阻流環(huán)位于阻流盤的兩側(cè)，所述的阻流環(huán)通過一彈性連接件連接在環(huán)形凹槽內(nèi)。

所述的阻流環(huán)還具有以與所述的環(huán)形凹槽側(cè)面平行的受力板，在所述的環(huán)形凹槽側(cè)面還設(shè)置有一壓力調(diào)節(jié)腔室，在該壓力調(diào)節(jié)腔室內(nèi)通調(diào)壓汽體，所述的阻流環(huán)的受力板設(shè)置在所述的壓力調(diào)節(jié)腔室內(nèi)并在調(diào)壓汽體的作用下調(diào)整阻流環(huán)與阻流盤之間的距離。

所述的彈性連接件為軸向彈簧。

所述的阻流環(huán)還包括彈簧安裝板，所述的軸向彈簧的兩端分別固定在彈簧安裝板和環(huán)形凹槽的側(cè)面上。

本實(shí)用新型裝置在葉尖圍帶上設(shè)置阻流盤，在阻流盤的兩側(cè)設(shè)置阻流環(huán)。阻流環(huán)通過軸向彈簧與支撐外殼相連，支撐外殼安裝在汽缸內(nèi)表面。阻流環(huán)與支撐外殼之間設(shè)計(jì)有壓力調(diào)節(jié)腔室。機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)下，通過引入壓力汽體到調(diào)節(jié)腔室內(nèi)來調(diào)節(jié)阻流環(huán)與阻流盤之間的間隙。

這種裝置的具體原理分析如下：

(1)?阻流環(huán)和阻流盤的組合增加了汽體泄漏流動(dòng)過程中的阻力，腔室內(nèi)渦旋較多，能量耗散大，減少了汽體泄漏量；

(2)?阻流環(huán)和阻流盤的組合改變了汽流激振力的方向，并減小了其對轉(zhuǎn)子的作用面積，從而可以有效地緩解汽流激振問題;

(3)?阻流環(huán)與阻流盤之間的間隙可以通過改變調(diào)節(jié)腔室內(nèi)汽體壓力來自適應(yīng)調(diào)節(jié)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提出的減小葉頂間隙汽體泄漏和汽流激振力裝置的有益效果如下：

(1)?通過在圍帶上設(shè)置阻流盤以及在阻流盤和支撐外殼之間設(shè)置阻流環(huán)，增大了汽體泄漏過程中的阻力。除了傳統(tǒng)能量耗散機(jī)理外，本實(shí)用新型裝置流體泄漏路徑上增加了多個(gè)90度的直角轉(zhuǎn)彎，此過程中會(huì)形成多個(gè)漩渦，能量耗散大，湍流增阻效果明顯，泄漏量也因此而較小。用流體動(dòng)力學(xué)（CFD）軟件數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果表明，與傳統(tǒng)葉尖安裝梳齒式密封裝置相比，本實(shí)用新型裝置泄漏量減少了30%～50%。

(2)?阻流盤兩側(cè)汽體泄漏流動(dòng)的方向相反，兩側(cè)汽流激振力可以部分抵消。此外，汽流激振力主要作用在沿軸線方向，徑向汽流力的作用面積也較小。因此，汽流激振力會(huì)很小。CFD數(shù)值模擬結(jié)果表明，與傳統(tǒng)葉尖梳齒式密封相比，本實(shí)用新型裝置葉頂間隙激振力大幅減小。

(3)?引入壓力汽體到調(diào)節(jié)腔室后，阻流環(huán)與阻流盤之間的間隙可以根據(jù)需要自適應(yīng)調(diào)整，避免了摩擦，且間隙可以調(diào)節(jié)到很小，從而大大提高密封效果。?

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型裝置局部結(jié)構(gòu)示意圖；