[發(fā)明專利]渦輪機的密封裝置及火力發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310072367.X
• 申請日: 2013-03-07
• 公開（公告）號: CN103573301A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 見村勇樹;小野田昭博;佃知彥;澀川直紀;平野俊夫;佐藤巖太郎;鶴田和孝
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社東芝
• 主分類號: F01D11/02
• 分類號: F01D11/02
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 陳海紅;段承恩

本申請基于2012年7月20日提交的日本在先專利申請No.2012-161714并要求其優(yōu)先權(quán)，該在先申請的全部內(nèi)容通過引用并入此處。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及渦輪機的密封裝置及火力發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在作為渦輪式流體機械一例的蒸汽渦輪機（汽輪機）中，將包括高溫及高壓的蒸汽的流體用作工作流體使渦輪機轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)。在渦輪轉(zhuǎn)子的外周面?zhèn)龋鄬ε渲糜卸ㄗ樱跍u輪機轉(zhuǎn)子的外周面與定子的內(nèi)周面之間設(shè)有間隙，以使渦輪機轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時不接觸定子的內(nèi)周面。

由于經(jīng)由該間隙漏出的流體沒有用于渦輪機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，因此為了盡可能抑制從間隙漏出的流體而設(shè)有密封裝置。

密封裝置在渦輪轉(zhuǎn)子的外周面或定子的內(nèi)周面配置多個非接觸型的密封翅片，使密封翅片的前端與對向面的間隙進一步縮窄以減少泄漏流體的流量。

然而，即使設(shè)置密封裝置，依然會發(fā)生流體的泄漏。當密封裝置的泄漏流速在具有圓周方向分量的狀態(tài)下在徑向上變化時，密封裝置內(nèi)的圓周方向壓力分布出現(xiàn)不均衡，產(chǎn)生使渦輪轉(zhuǎn)子不穩(wěn)定的流體力。該不穩(wěn)定流體力主要由密封裝置的上游側(cè)的回旋流分量引發(fā)。

回旋流分量越增加、不穩(wěn)定力越大，渦輪機轉(zhuǎn)子容易發(fā)生不穩(wěn)定的自激振動。通過經(jīng)驗和/或建模試驗、流體解析程序來掌握該情況，可明確的是，減小在密封裝置的上游側(cè)的回旋流分量對軸系自激振動的抑制有效。這種自激振動在蒸汽渦輪機中已知為鋼旋（steel?whirl），伴隨蒸汽條件的高壓化而成為問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個方式涉及的渦輪機的密封裝置，其特征在于，具備：密封部件，其設(shè)置于旋轉(zhuǎn)體與配置成包圍該旋轉(zhuǎn)體的靜止體之間的間隙中；和流體路徑，其形成于所述靜止體的內(nèi)部，使在從所述靜止體向徑向內(nèi)側(cè)延伸的靜翅片的冷卻中用后的冷卻介質(zhì)在進入所述靜止體的內(nèi)部后、流入所述密封部件的至少上游側(cè)。

附圖說明

圖1是能夠應(yīng)用于本實施方式的CO₂渦輪機101的主要部分的軸向剖視圖。

圖2是將密封裝置108周圍放大了的剖視圖。

圖3是表示設(shè)于定子104內(nèi)的流體路徑4和與其相連的流體路徑8的一例的俯視圖。

圖4是說明能夠減小回旋流分量的理由的圖。

圖5是表示圖4的一個變形例的圖。

圖6是表示在上游側(cè)密封翅片109的第一級與第二級之間形成孔7且在第四級與第五級之間也形成孔7的例子的圖。

圖7是表示孔7的內(nèi)壁為錐形形狀的例子的圖。

圖8是表示在形成位于在圓周方向上相鄰的兩個靜翅片106之間的孔7之前、預(yù)先形成切口9的例子的圖。

圖9是表示使冷卻CO₂氣體從流體路徑4、8流入的孔7周圍的密封翅片109變形而使孔7的位置周圍的密封翅片109的間隔變窄的例子的圖。

圖10是示意地表示在渦輪機轉(zhuǎn)子103側(cè)配置密封翅片109的例子的圖。

圖11是表示在定子104側(cè)設(shè)置蜂窩片10以使其與設(shè)置于渦輪機轉(zhuǎn)子103側(cè)的密封翅片109相對配置的例子的圖。

圖12是蜂窩片10的俯視圖。

圖13是表示利用圖1的CO₂渦輪機101的火力發(fā)電系統(tǒng)的一例的概要結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。

從渦輪機轉(zhuǎn)子103向徑向外側(cè)環(huán)狀地以一定間隔配置有動翅片105。該些動翅片105在軸向上也以預(yù)定間隔配置，在軸向上相鄰的動翅片105之間配置有靜翅片106。靜翅片106環(huán)狀地以一定間隔配置。動翅片105的基部設(shè)于渦輪機轉(zhuǎn)子103的外周面。

在圖1中，表示了動翅片105和靜翅片106在軸向上交替地各設(shè)置五個的五級結(jié)構(gòu)的例子，但是，動翅片105和靜翅片106的級數(shù)沒有特別限制。

圖1的CO₂渦輪機101使用超臨界狀態(tài)的CO₂作為工作流體以驅(qū)動渦輪機轉(zhuǎn)子103，并且使從CO₂渦輪機101排出的CO₂循環(huán)而注入CO₂渦輪機101內(nèi)，用于各部分的冷卻。

CO₂在31℃、7.4MPa的狀態(tài)下具有臨界點，圖1的CO₂渦輪機101以比該臨界點高溫且高壓地使用CO₂為前提。