[發明專利]一種向心式汽輪機可調噴嘴

有效

• 申請號: 201711067256.4
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN109751089B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 劉樂;王墩金;于照泰
• 申請（專利權）人: 長興永能動力科技有限公司
• 主分類號: F01D9/04
• 分類號: F01D9/04;F01D17/16;F01D15/10;F01D25/00
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

本發明公開了一種向心式汽輪機可調噴嘴，包括汽輪機蝸殼、可調噴嘴葉柵、調節機構和汽輪機葉輪；可調噴嘴葉柵由噴嘴安裝盤以及沿周向均勻布置的多個噴嘴葉片構成，噴嘴安裝盤與汽輪機蝸殼固定；在噴嘴安裝盤相對于噴嘴葉片的另一側安裝有調節機構，調節機構由調節環、撥銷、柱銷和驅動機構構成；其中撥銷固定于噴嘴葉片靠近尾緣的位置并嵌套于調節環滑槽中，柱銷和噴嘴安裝盤固定，并穿過噴嘴葉片靠近前緣處的定位孔；驅動機構與汽輪機蝸殼固定，并通過齒輪來驅動調節環轉動。本發明能夠通過調節噴嘴安裝角，使向心式汽輪機進氣流量在偏離設計流量時，仍然保持高運行效率，從而適應汽輪機變工況時流量的變化，實現較好的可調節性。

技術領域

本發明屬于葉輪機械及動力設備的技術領域。具體地，本發明涉及一種向心式汽輪機可調噴嘴。

背景技術

隨著國家制訂了越來越嚴格的控制空氣污染的政策，各式各樣的高耗能燃煤工業鍋爐亟待加以改造升級。這些鍋爐廣泛分布在造紙、印染、紡織、化工、石油等行業中，為生產過程提供蒸汽，平均蒸發量僅為約11噸每小時，實際運行效率只有65%左右。在很多情況下鍋爐所產生的蒸汽需要進行減溫減壓以滿足下游生產要求，使得高壓蒸汽較高品位的能量并未得到利用而直接降至較低壓力，形成嚴重浪費。

針對上述工業鍋爐的改造升級需求，一種能顯著提高能源利用率并產生良好經濟效益的熱電聯產方式是將工業鍋爐產生的蒸汽經背壓式汽輪機發電后，再以用戶需要的背壓輸送至下游生產過程。目前此類背壓式汽輪機多為多級軸流式結構，其結構與大功率機型相似，由于工業鍋爐的蒸發量和對應發電量較低，這類機型單位千瓦制造成本較高。此外，在各類生產過程中下游用汽量通常存在較大波動，為實現汽輪機流量的對應調節，軸流式背壓汽輪機第一級往往為調節級，該級效率較低，從而限制了背壓式汽輪機的整體運行效率。

除了軸流式背壓汽輪機外，另一種結構較為簡單，制造成本較低的方式為采用向心背壓式汽輪機，整機體積小，安裝布置靈活，土建工作量小。但由于向心式汽輪機多為單級結構，其噴嘴和葉輪造型的設計都基于設計點參數。當用氣量出現波動時，適應性較差。如采用進口調節閥節流的方式來改變流量，又會由于閥門的減壓造成蒸汽做功能力大幅下降，影響汽輪機整體效率。因此，要想實現向心背壓式汽輪機配合工業鍋爐這種熱電聯產方式的高效可靠運行并具備廣泛推廣意義，就需要發展新的向心背壓式汽輪機流量調節方式，從而在保持汽輪機轉速不變的情況下，當下游用氣量出現波動時，汽輪機能夠及時適應流量變化并仍能保持較高的整體運行效率。

發明內容

本發明提供一種向心式汽輪機可調噴嘴，其目的是通過改變噴嘴葉片安裝角來調整噴嘴喉部面積，從而實現向心式汽輪機的流量調節并保持汽輪機較高的運行效率。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為：本發明的向心式汽輪機可調噴嘴，包括汽輪機蝸殼、可調噴嘴葉柵、調節機構和汽輪機葉輪；可調噴嘴葉柵由噴嘴安裝盤以及沿周向均勻布置的多個噴嘴葉片構成，噴嘴安裝盤與汽輪機蝸殼固定；在噴嘴安裝盤相對于噴嘴葉片的另一側安裝有調節機構，調節機構由調節環、撥銷、柱銷和驅動機構構成；其中撥銷固定于噴嘴葉片靠近尾緣的位置并嵌套于調節滑槽中，柱銷和噴嘴安裝盤固定，并穿過噴嘴葉片靠近前緣處的定位孔；驅動機構與汽輪機蝸殼固定，通過齒輪來驅動調節環轉動；每個噴嘴葉片通過柱銷與噴嘴安裝盤固定，并能夠繞柱銷轉動；撥銷和調節環的調節滑槽構成摩擦副，驅動機構通過齒輪驅動調節環轉動，調節環轉動后，通過調節滑槽驅動撥銷及噴嘴葉片共同繞柱銷轉動，從而實現調節噴嘴葉片相對于圓周切線方向安裝角的目的。

所述的可調噴嘴葉柵存在最大和最小開度；所述可調噴嘴葉柵的最大和最小開度分別對應噴嘴葉片相對于圓周切線方向安裝角的最大值和最小值；所述可調噴嘴葉柵的最大和最小開度狀態下，撥銷應分別位于調節滑槽的兩端位置。

所述的可調噴嘴葉柵在最大開度下，其尾緣位置相對向心式汽輪機軸心的直徑不小于汽輪機葉輪進口直徑的1.015倍，以保證噴嘴和葉輪之間有足夠間隙；所述的可調噴嘴葉柵在最大開度下，其前緣位置相對向心式汽輪機軸心的直徑不大于汽輪機蝸殼的排氣出口處直徑，以保證噴嘴葉片在旋轉時不會受到汽輪機蝸殼的阻擋。