[發(fā)明專(zhuān)利]渦輪軸的可控冷卻

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580056361.0
• 申請(qǐng)日: 2015-10-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107002494B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿爾明·德拉澤爾
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西門(mén)子公司
• 主分類(lèi)號(hào): F01D5/08
• 分類(lèi)號(hào): F01D5/08
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;丁永凡

本發(fā)明涉及一種渦輪機(jī)，尤其蒸汽輪機(jī)(2，12，13)，所述渦輪機(jī)具有屏蔽裝置(27)和冷卻劑輸送裝置(36)，所述冷卻劑輸送裝置使冷的再熱器蒸汽流動(dòng)到轉(zhuǎn)子(21)上，其中附加地在屏蔽裝置(27)中設(shè)置有輸送管，所述輸送管將熱的入流蒸汽的一部分帶入屏蔽裝置(27)和轉(zhuǎn)子(21)之間的冷卻區(qū)域(37)中，由此得到更好的混合，以便提高轉(zhuǎn)子(21)在該熱負(fù)荷部位上的溫度，使得在干擾情況下(冷卻劑管路故障)，溫度變化是適度的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種渦輪機(jī)，尤其蒸汽輪機(jī)，所述渦輪機(jī)具有：用于輸送蒸汽的入流區(qū)域；可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝的轉(zhuǎn)子；殼體，所述殼體圍繞轉(zhuǎn)子設(shè)置，其中在轉(zhuǎn)子和殼體之間構(gòu)成有流動(dòng)通道，其中流動(dòng)通道與入流區(qū)域彼此流體連接；屏蔽裝置，所述屏蔽裝置構(gòu)成為，使得在運(yùn)行時(shí)，流到入流區(qū)域中的蒸汽可偏轉(zhuǎn)到流動(dòng)通道中，其中屏蔽裝置具有冷卻劑輸送裝置，所述冷卻劑輸送裝置構(gòu)成為，使得在運(yùn)行時(shí)，冷卻蒸汽可流到冷卻區(qū)域中，所述冷卻區(qū)域設(shè)置在屏蔽裝置和轉(zhuǎn)子之間。

背景技術(shù)

渦輪機(jī)，例如蒸汽輪機(jī)，由流動(dòng)介質(zhì)流過(guò)，所述流動(dòng)介質(zhì)通常具有高的溫度和壓力。因此，在作為渦輪機(jī)的實(shí)施方式的蒸汽輪機(jī)中，將蒸汽用作為流動(dòng)介質(zhì)。新鮮蒸汽入流區(qū)域中的蒸汽參數(shù)高至，使得蒸汽輪機(jī)在不同的部位強(qiáng)烈地受到熱負(fù)荷。因此，例如在蒸汽輪機(jī)的入流區(qū)域中，材料強(qiáng)烈地受到熱負(fù)荷。蒸汽輪機(jī)基本上包括：渦輪軸，所述渦輪軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝；以及圍繞渦輪軸設(shè)置的殼體。渦輪軸由于流入的蒸汽的溫度強(qiáng)烈地受到熱負(fù)荷。適用的是：溫度越高，熱負(fù)荷就越大。在轉(zhuǎn)子上在所謂的槽中設(shè)置有渦輪葉片。在運(yùn)行中，槽經(jīng)受高的機(jī)械負(fù)荷。然而，熱負(fù)荷可降低由于旋轉(zhuǎn)引起的可承受的機(jī)械負(fù)荷和由于在轉(zhuǎn)子上固定的葉片引起的附加負(fù)荷。

從熱力學(xué)的角度有意義的是，提高蒸汽的輸入溫度，因?yàn)樾孰S著更高的進(jìn)汽溫度而升高。為了擴(kuò)大在蒸汽輪機(jī)中使用的材料在高溫時(shí)的負(fù)載能力，冷卻軸的入流區(qū)域。只要能夠開(kāi)發(fā)適當(dāng)?shù)睦鋮s方法，就能夠放棄更換成更優(yōu)質(zhì)的、但是更貴的材料。

蒸汽輪機(jī)設(shè)備包括至少一個(gè)蒸汽發(fā)生器和構(gòu)成為高壓渦輪段的第一蒸汽輪機(jī)以及構(gòu)成為中壓或低壓渦輪段的其他渦輪段。在新鮮蒸汽穿流高壓渦輪段之后，蒸汽在再熱器中被再次加熱到高溫并且被引導(dǎo)到中壓渦輪段中。出自高壓渦輪段的蒸汽被稱(chēng)作為冷的再熱器蒸汽并且與新鮮蒸汽相比是相對(duì)冷的。所述冷的再熱器蒸汽用作為冷卻介質(zhì)。

這表示：冷的再熱器蒸汽被引導(dǎo)到蒸汽輪機(jī)的進(jìn)汽區(qū)域中并且在那里降低材料溫度。當(dāng)然這使得，冷的再熱器蒸汽在例如中壓渦輪段的進(jìn)汽區(qū)域中引起非常大的溫差。這引起下述缺點(diǎn)：雖然進(jìn)行冷卻，但是出現(xiàn)局部高的溫度梯度進(jìn)而出現(xiàn)高的熱應(yīng)力。此外，能夠出現(xiàn)局部變形，通過(guò)由不均勻的熱膨脹造成的熱扭曲被迫產(chǎn)生所述局部變形，因?yàn)閺?qiáng)烈冷卻的和未冷卻的區(qū)域并排設(shè)置。此外，在冷卻失效時(shí)，即沒(méi)有冷的再熱器蒸汽可供使用，進(jìn)而形成故障情況時(shí)，發(fā)生熱沖擊，所述熱沖擊引起極其大的熱應(yīng)力。

在故障情況下，這表示，在冷卻失效時(shí)，之前冷卻的軸明顯地膨脹。所述熱膨脹應(yīng)在結(jié)構(gòu)方面被考慮到，并且所述熱膨脹使冷卻劑引導(dǎo)和被冷卻的區(qū)域的密封變得困難。

文獻(xiàn)DE 34 06 071A1公開(kāi)了一種屏蔽裝置，其中屏蔽裝置僅具有一個(gè)冷卻蒸汽管路，但是不具有附加的管路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明基于此點(diǎn)。本發(fā)明的目的是，提出一種用于蒸汽輪機(jī)的改進(jìn)的冷卻。

所述目的通過(guò)一種渦輪機(jī)、尤其蒸汽輪機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述渦輪機(jī)具有：用于輸送蒸汽的入流區(qū)域；可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝的轉(zhuǎn)子；殼體，所述殼體圍繞轉(zhuǎn)子設(shè)置，其中在轉(zhuǎn)子和殼體之間構(gòu)成有流動(dòng)通道，其中流動(dòng)通道與入流區(qū)域彼此流體連接；屏蔽裝置，所述屏蔽裝置構(gòu)成為，使得在運(yùn)行時(shí)，流到入流區(qū)域中的蒸汽可偏轉(zhuǎn)到流動(dòng)通道中，其中屏蔽裝置具有冷卻劑輸送裝置，所述冷卻劑輸送裝置構(gòu)成為，使得在運(yùn)行時(shí)，冷卻蒸汽可在設(shè)置在屏蔽裝置和轉(zhuǎn)子之間的冷卻區(qū)域中流動(dòng)，其中屏蔽裝置具有管路，所述管路建立在冷卻區(qū)域和入流區(qū)域之間的流體連接。