[發明專利]渦輪機殼體和用于組裝具有渦輪機殼體的渦輪機的方法

有效

• 申請號: 201780087536.3
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN110337531B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: A·布萊辛;M·羅勒
• 申請（專利權）人: 西門子能源環球有限責任兩合公司
• 主分類號: F01D11/00
• 分類號: F01D11/00;F01D25/24;F02C7/28
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;張鵬

本發明涉及一種用于渦輪機、特別是蒸汽渦輪機的渦輪機殼體(1)，包括：圍繞渦輪機縱軸線(2)構造的前殼體區段(3)，前殼體區段具有第一前殼體子區段(3a)和第二前殼體子區段(3b)；圍繞渦輪機縱軸線(2)構造的后殼體區段(4)，后殼體區段具有第一后殼體子區段(4a)和第二后殼體子區段(4b)。后殼體區段(4)沿流動方向(D)被布置在前殼體區段(3)后面，并且通過后殼體區段(4)的后垂直凸緣(6)在前殼體區段(3)的前垂直凸緣(7)處形成交叉接頭(5)，后殼體區段(4)被固定到前殼體區段(3)。根據本發明，在前垂直凸緣(7)的區域中，在前殼體區段(3)上構造有圍繞渦輪機縱軸線(2)的凸臺(8)，該凸臺(8)平行或至少基本平行于渦輪機縱軸線(2)延伸，并且沿流動方向(D)伸出前垂直凸緣(7)。在凸臺(8)背向渦輪機縱軸線(2)的外側(9)上布置有環繞的密封裝置(10)，密封裝置將凸臺(8)相對于后殼體區段(4)密封。此外，本發明涉及一種用于組裝具有根據本發明的渦輪機殼體的渦輪機的方法。

技術領域

本發明涉及一種多部件的渦輪機殼體，特別地用于蒸汽渦輪機，以及一種用于組裝多部件的渦輪機殼體的方法，特別是用于蒸汽渦輪機。

背景技術

蒸汽渦輪機是這樣一種流體機械，其被構造為將蒸汽的焓轉換成動能。傳統的蒸汽渦輪機包括渦輪機殼體，該渦輪機殼體包圍使蒸汽通過的流動空間。在流動空間中布置有旋轉安裝的渦輪軸，渦輪軸具有多個轉子葉片，這些轉子葉片以連續布置的轉子葉片環的形式固定在渦輪軸上。為了優化蒸汽在轉子葉片的入流，蒸汽渦輪機包括導流葉片環，導流葉片環分別位于一個轉子葉片環前邊并且固定在渦輪機殼體上。由一個導流葉片環與一個對應的轉子葉片環構成的組也稱為渦輪級。

當蒸汽流過蒸汽渦輪機時，蒸汽釋放一部分內能，該部分內能通過轉子葉片轉換成渦輪機軸的旋轉能量。在這種情況下，蒸汽發生膨脹，從而在流過蒸汽渦輪機的每個渦輪級之后，蒸汽的壓力和溫度降低。因此，渦輪機殼體暴露于蒸汽入口和蒸汽出口之間的溫度梯度。這尤其在緊湊型蒸汽渦輪機中會導致渦輪機殼體上非常高的負荷。

為了提高效率，在特定實施方式中，蒸汽渦輪機具有多個渦輪機部分，例如高壓部分、中壓部分和/或低壓部分。為了進一步提高效率，這樣的蒸汽渦輪機可以包括用于中間加熱蒸汽的加熱裝置，使得例如離開高壓部分的蒸汽可以在被供應到下游的渦輪機部分之前被加熱裝置加熱。在此可以設置為，在兩個渦輪機部分之間分別布置一個這樣的加熱裝置。特別地，在具有這樣的蒸汽的中間加熱裝置的蒸汽渦輪機中，沿著蒸汽渦輪機的渦輪機縱軸線發生嚴重的溫度波動。首先，高壓部分中的溫度梯度地下降，然后由于中間加熱而導致溫度在過渡區域中突然增加。渦輪機殼體的位于高壓部分的流出口和隨后的中壓部分或低壓部分的流入口附近的區域暴露于特別強烈的溫差中，特別是在緊湊型的蒸汽渦輪機的情況下。

出于更好的可制造性和組裝性的原因，渦輪機殼體包括多個殼體部件，這些殼體部件通過形成分離接頭而彼此連接成渦輪機殼體。渦輪機殼體經常包括殼體下部和殼體上部。渦輪機殼體還可以沿著渦輪機縱軸線具有多個殼體區段，使得高壓部分和中壓部分例如布置在不同的殼體區段中。該連接經常通過擰緊垂直凸緣(即殼體部分或殼體區段的凸緣)來實現，其中凸緣在橫向于渦輪機縱軸線的平面上環形地延伸。

在渦輪機殼體例如包括至少一個前殼體區段(具有第一前殼體子區段和第二前殼體子區段)以及至少一個后殼體區段(具有第一后殼體子區段和第二后殼體子區段)的情況下，在四個殼體區段之間的一個對接位置處形成交叉接頭。在渦輪機殼體的交叉接頭，垂直凸緣和水平凸緣相遇。對于這種交叉接頭，保證高的蒸汽密封性尤其成問題。由于高的溫度負荷(例如溫度波動、溫度梯度或極端溫度)以及大的壓力負荷(例如壓力波動、壓力梯度或極端壓力)，與不密封相關的在交叉接頭處環境空氣進入殼體或工作介質泄漏的風險會增加。特別地，較高的過壓尤其會增加交叉接頭處的泄漏風險。