利用汽封冷卻高溫汽輪機轉子的系統及方法
【專利摘要】本發明的目的是為汽輪機提供一種能冷卻汽輪機高溫轉子、減少漏汽能量損失、降低軸承和潤滑油溫度，同時調節控制自動化程度高、提高汽輪機的安全運行的汽輪機轉子冷卻系統。具體的技術方案如下：一種利用汽封冷卻高溫汽輪機轉子的系統，其特征在于，包括汽輪機汽封、均壓箱、截止閥、調節閥、自力式壓力調節閥和多條管路組成的汽封系統，其中1號管路從汽輪機本體中壓力高于0.135MP的任一位置連接至均壓箱，1號管路上布置截止閥、調節閥、自力式壓力調節閥組成的調節裝置，保持均壓箱內壓力范圍在0.13～0.135MPa；2號管路從均壓箱連接至汽輪機汽封前后兩側的次末檔腔室，作為汽輪機汽封的供汽管路。
【專利說明】利用汽封冷卻高溫汽輪機轉子的系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及汽輪機轉子冷卻領域，具體公開了一種利用汽封冷卻高溫汽輪機轉子的系統及方法。
【背景技術】
[0002]對于高溫高壓汽輪機機組，工作時汽輪機前端轉子處于高溫之中，隨著運行時間的增加，轉子溫度升高，導致軸承和軸承潤滑油回油溫度升高。降低了軸承的使用壽命，增加了潤滑油的乳化速度，對機組的安全運行造成了極大的隱患。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是為汽輪機提供一種能冷卻汽輪機高溫轉子、減少漏汽能量損失、降低軸承和潤滑油溫度，同時調節控制自動化程度高、提高汽輪機的安全運行的汽輪機轉子冷卻系統。
[0004]本發明具體的技術方案如下:
[0005]一種利用汽封冷卻高溫汽輪機轉子的系統，其特征在于，包括汽輪機汽封、均壓箱、截止閥、調節閥、自力式壓力調節閥和多條管路組成的汽封系統，其中I號管路從汽輪機本體中壓力高于0.135MP的任一位置連接至均壓箱，I號管路上布置截止閥、調節閥、自力式壓力調節閥組成的調節裝置，保持均壓箱內壓力范圍在0.13?0.135MPa ；2號管路從均壓箱連接至汽輪機汽封前后兩側的次末檔腔室，作為汽輪機汽封的供汽管路。
[0006]優選的，多條管路中3號管路為減溫水管路，通入均壓箱，減溫水管路上設置調節閥控制噴水量，保持均壓箱內蒸汽溫度< 250°C。
[0007]優選的，多條管路中4號管路為空氣、蒸汽混合管路，從汽輪機汽封末檔腔室連接至汽封冷卻器。
[0008]優選的，多條管路中5號管路從汽輪機前側軸封腔室連接至汽輪機本體真空段。
[0009]優選的，多條管路中6號管路為蒸汽管路，從均壓箱連接至真空凝汽器，6號管路上設置自力式壓力調節閥控制蒸汽溢流，保持均壓箱內壓力范圍在0.13?0.135MPa。
[0010]優選的，I號管路從汽輪機本體中壓力在(λ 588MP至L 2MPa范圍內任一位置連接至均壓箱。
[0011]優選的，2號管路與汽輪機汽封前后兩側的次末檔腔室連接處的壓力高于5號管路與汽輪機前側軸封腔室連接處的壓力。
[0012]優選的，汽封冷卻器連接抽汽風機，真空凝汽器連接汽輪機本體排汽口。
[0013]一種利用汽封冷卻高溫汽輪機轉子的方法，包括以下步驟:
[0014]一、I號管路中，汽輪機本體中的蒸汽進入均壓箱，在均壓箱內擴容、減壓；經自立式壓力調節閥的調節，保持均壓箱壓力為0.13?0.135MPa ；
[0015]二、2號管路中，均壓箱來的低溫蒸汽與汽輪機汽封末檔腔室和次末檔腔室中的高溫轉子進行熱交換，降低汽輪機轉子溫度；
[0016]三、3號管路中，減溫水通過調節閥控制噴水量進入均壓箱，持續保持均壓箱蒸汽溫度≤250 ℃ ；
[0017]四、4號管路中，汽輪機汽封末檔腔室的蒸汽進入汽封冷卻器，汽封冷卻器通有冷卻水，并連接抽汽風機，降低汽輪機轉子溫度；
[0018]五、5號管路中，5號管路接入汽輪機本體真空段，管路中壓力為負壓，自2號管路來的均壓箱的蒸汽和汽輪機前端軸封漏氣都通過汽輪機汽封次末檔腔室、5號管路進入汽輪機本體真空段，自2號管路來的蒸汽在汽輪機汽封次末檔腔室中與高溫轉子進行熱交換，降低汽輪機轉子溫度；
[0019]六、6號管路中，均壓箱內多余蒸汽溢流進入真空凝汽器，通過調節系統控制蒸汽溢流量，保持均壓箱內壓力范圍在0.13~0.135MPa。
[0020]本發明通過在汽輪機高溫高壓汽封及汽輪機本體上設置多條管路，實現蒸汽雙向多路流動，結構器件包括汽封冷卻器、抽汽風機、均壓箱、管路、截止閥、自立式壓力調節閥與調節閥等組成的系統；汽封冷卻器為熱交換器，并通有冷卻水，汽封冷卻器通過管路與汽輪機汽封的末檔腔室連通，并保持與汽封冷卻器連接的汽輪機的汽封末檔腔室為微真空狀態(96KPa);使機房的空氣經最外面一段軸封漏入此腔室，同時由均壓箱來的蒸汽也漏入此腔室；汽封冷卻器上裝有抽汽風機，把末檔腔室來的汽封冷卻器中不凝結的蒸汽空氣混合物抽出，從而保持汽封冷卻器內為微真空。
[0021]供應軸封系統的汽源和漏入均壓箱的汽源在均壓箱內擴容減壓均衡到所需要壓力溫度(壓力:0.13~0.135MPa，溫度≤250°C )后給軸封供汽，為維持均壓箱溫度≤250°C，在均壓箱中設置了噴水減溫系統，減溫水通過調節閥控制噴水量達到控制均壓箱蒸汽溫度的目的。
[0022]把接均壓箱端的前、后兩側軸封均設計成低于均壓箱壓力的結構，使前、后兩側出口壓力存在壓差，在該壓差作用下均壓箱中的蒸汽通過汽封齒與轉子之間的間隙流向壓力低的一側。來自汽輪機本體的蒸汽經自立式壓力調節閥后進入均壓箱。另一路自均壓箱來經過自力式壓力調節閥后接入真空凝汽器，用于溢流多余的蒸汽。通過該系統把均壓箱壓力控制在0.13~0.135MPa,溫度控制在< 250°C，均壓箱來的低溫蒸汽一方面可避免前端汽封外漏的高溫蒸汽外流，另一方面均壓箱來的低溫蒸汽在汽封體內能充分與高溫轉子換熱，達到對高溫轉子冷卻的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1本發明熱力系統圖；
[0024]圖2本發明局部結構示意圖。
[0025]圖中:1-1號管路、2-2號管路、3-3號管路、4_4號管路、5_5號管路、6_6號管路、7-轉子、8-均壓箱、9-汽封冷卻器、10-抽汽風機、11-真空凝汽器、12-自力式壓力調節閥、13-汽輪機汽封、14-末檔腔室、15-次末檔腔室、16-前側軸封腔室。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述。
[0027]一種利用汽封冷卻高溫汽輪機轉子的系統，包括汽輪機汽封13、均壓箱8、截止閥、調節閥、自力式壓力調節閥12和多條管路組成的汽封系統，其中I號管路從汽輪機本體中壓力在0.588MPa至1.2MPa的任一位置連接至均壓箱8，I號管路上布置調節裝置，保持均壓箱8內壓力范圍在0.13~0.135MPa ；2號管路從均壓箱8連接至汽輪機前后汽封次末檔腔室15，作為汽輪機汽封的供汽管路；3號管路為減溫水管路，通入均壓箱8，減溫水管路上設置調節閥控制噴水量，保持均壓箱8內蒸汽溫度< 250°C;4號管路為空氣、蒸汽混合管路，從汽輪機汽封末檔腔室14連接至汽封冷卻器9 ；5號管路從汽輪機前側軸封腔室16連接至汽輪機本體真空段，使汽輪機前側軸封腔室16處為真空；6號管路為蒸汽管路，從均壓箱8連接至真空凝汽器11，6號管路上設置調節控制閥，使均壓箱8內多余的蒸汽溢流到真空凝汽器11，保持均壓箱8內壓力范圍在0.13~0.135MPa。
[0028]其中，2號管路與汽輪機汽封前后兩側的次末檔腔室15連接處的壓力高于5號管路與汽輪機前側軸封腔室16連接處的壓力；汽封冷卻器9連接抽汽風機10，真空凝汽器11連接汽輪機本體排汽口。
[0029]上述利用汽封冷卻高溫汽輪機轉子的系統的冷卻方法，包括以下步驟:
[0030]一、I號管路中，汽輪機本體中的高溫蒸汽進入均壓箱8，在均壓箱8內擴容、減壓，經自力式壓力調節閥12的調節，保持均壓箱8壓力為0.13~0.135MPa ；
[0031]二、2號管路中，均壓箱8來的低溫蒸汽與汽輪機汽封末檔腔室14和次末檔腔室15中的高溫轉子7進行熱交換，降低汽輪機轉子7溫度；
[0032]三、3號管路中，減溫水通過調節閥控制噴水量進入均壓箱8，持續保持均壓箱8蒸汽溫度≤250 0C ；
[0033]四、4號管路中， 汽輪機汽封末檔腔室14的蒸汽進入汽封冷卻器9，汽封冷卻器9通有冷卻水，并連接抽汽風機10，使汽輪機汽封末檔腔室14保持微真空，次末檔腔室15的蒸汽在流入末檔腔室14時與汽輪機轉子進行熱交換降低汽輪機轉子7溫度；
[0034]五、5號管路中，自2號管路來的蒸汽和前端軸封漏氣都接入汽輪機本體真空段后再做功，經2號管路來的蒸汽在汽輪機汽封次末檔腔室15中與高溫轉子7進行熱交換，降低汽輪機轉子7溫度，同時因5號管路接入汽輪機本體真空級后，使其管路中壓力為負壓，致使均壓箱8內蒸汽進入其中降溫；
[0035]六、6號管路中，均壓箱8內多余蒸汽溢流進入真空凝汽器11，通過調節裝置控制蒸汽溢流，保持均壓箱8內壓力范圍在0.13~0.135MPa ；
[0036]圖1中，I號管路是汽輪機本體中的蒸汽進入均壓箱8，通過調節閥和自力式壓力調節閥12的調節，使均壓箱8內蒸汽壓力維持在0.13~0.135MPa。
[0037]2號管路為均壓箱8來的低溫蒸汽與汽輪機汽封末檔腔室14和次末檔腔室15中的高溫轉子7進行熱交換，降低汽輪機轉子7溫度；
[0038]3號管路為減溫水管路，減溫水通過調節閥控制噴水量，從而使得均壓箱8內蒸汽溫度控制在≤250°C。
[0039]4號管路為空氣、蒸汽混合管路，汽輪機的汽封末檔腔室14為微真空(96KPa)狀態，因此會有外界空氣及均壓箱8來的低溫蒸汽漏入此腔室，通過4號管路使末檔腔室14內的空氣、蒸汽混合物進入汽封冷卻器9，汽封冷卻器9內有冷卻水，通過熱交換使空氣、蒸汽混合物凝結成水，同時汽封冷卻器9接有抽汽風機10，抽汽風機10將汽封冷卻器9內未凝結成水的蒸汽、空氣混合物抽出。
[0040]5號管路從汽輪機前側軸封腔室16連接汽輪機本體真空段后，使其管路中壓力為負壓，致使均壓箱8內蒸汽進入其中降溫，同時自2號管路來的蒸汽和前端軸封漏氣都接入汽輪機本體真空段后做功，經2號管路來的蒸汽在汽輪機汽封次末檔腔室15中與高溫轉子7進行熱交換，降低汽輪機轉子7溫度。
[0041]6號管路為蒸汽管路，均壓箱8內的蒸汽通過6號管路及調節裝置進入真空凝汽器11，用于溢流多余的蒸汽。同時自力式壓力調節閥12也保證了均壓箱8內的壓力維持在0.13 ?0.135MPa。
[0042]綜上，實現圖2中末檔腔室14壓力為微真空及前側軸封腔室16通過管路5連接汽輪機本體真空段后，2號管路來的低溫蒸汽與汽輪機汽封末檔腔室14和次末檔腔室15中的高溫轉子7進行熱交換，達到冷卻汽輪機高溫轉子7的目的。
[0043]汽封末檔腔室14為微真空狀態，機房大氣側有空氣漏入此腔室，通過2號管路來自均壓箱8的低溫蒸汽會漏入此腔室，末檔腔室內的空氣、蒸汽混合物通過4號管路流入汽封冷卻器9 ;同時2號管路來自均壓箱8的低溫蒸汽的壓力高于前側軸封腔室16的壓力，因此低溫蒸汽也會流向前側軸封，低溫蒸汽在流向末檔腔室14及前側低壓軸封的過程中，與高溫轉子7充分換熱，從而達到冷卻高溫轉子7的目的。
【權利要求】
1.一種利用汽封冷卻高溫汽輪機轉子的系統，其特征在于，包括汽輪機汽封、均壓箱、截止閥、調節閥、自力式壓力調節閥和多條管路組成的汽封系統，其中I號管路從汽輪機本體中壓力高于0.135MP的任一位置連接至均壓箱，I號管路上布置截止閥、調節閥、自力式壓力調節閥組成的調節裝置，保持均壓箱內壓力范圍在0.13~0.135MPa ；2號管路從均壓箱連接至汽輪機汽封前后兩側的次末檔腔室，作為汽輪機汽封的供汽管路。
2.根據權利要求1所述的利用汽封冷卻高溫汽輪機轉子的系統，其特征在于，多條管路中3號管路為減溫水管路，通入均壓箱，減溫水管路上設置調節閥控制噴水量，保持均壓箱內蒸汽溫度≤250°C。
3.根據權利要求1所述的利用汽封冷卻高溫汽輪機轉子的系統，其特征在于，多條管路中4號管路為空氣、蒸汽混合管路，從汽輪機汽封末檔腔室連接至汽封冷卻器。
4.根據權利要求1所述的利用汽封冷卻高溫汽輪機轉子的系統，其特征在于，多條管路中5號管路從汽輪機前側軸封腔室連接至汽輪機本體真空段。
5.根據權利要求1所述的利用汽封冷卻高溫汽輪機轉子的系統，其特征在于，多條管路中6號管路為蒸汽管路，從均壓箱連接至真空凝汽器，6號管路上設置自力式壓力調節閥控制蒸汽溢流，保持均壓箱內壓力范圍在0.13~0.135MPa。
6.根據權利要求1所述的利用汽封冷卻高溫汽輪機轉子的系統，其特征在于，I號管路從汽輪機本體中壓力在0.588MP至1.2MPa范圍內任一位置連接至均壓箱。
7.根據權利要求3所述的利用汽封冷卻高溫汽輪機轉子的系統，其特征在于，汽封冷卻器連接抽汽風機， 真空凝汽器連接汽輪機本體排汽口。
8.根據權利要求4所述的利用汽封冷卻高溫汽輪機轉子的系統，其特征在于，2號管路與汽輪機汽封前后兩側的次末檔腔室連接處的壓力高于5號管路與汽輪機前側軸封腔室連接處的壓力。
9.權利要求1-8任一項所述的利用汽封冷卻高溫汽輪機轉子的系統的冷卻方法方法，包括以下步驟: 一、I號管路中，汽輪機本體中的蒸汽進入均壓箱，在均壓箱內擴容、減壓；經自立式壓力調節閥的調節，保持均壓箱壓力為0.13~0.135MPa ； 二、2號管路中，均壓箱來的低溫蒸汽與汽輪機軸封末檔腔室和次末檔腔室中的高溫轉子進行熱交換，降低汽輪機轉子溫度； 三、3號管路中，減溫水通過調節閥控制噴水量進入均壓箱，持續保持均壓箱蒸汽溫度(250 0C ； 四、4號管路中，汽輪機軸封末檔腔室的蒸汽進入汽封冷卻器，汽封冷卻器通有冷卻水，并連接抽汽風機，降低汽輪機轉子溫度； 五、5號管路中，5號管路接入汽輪機本體真空段，管路中壓力為負壓，自2號管路來的均壓箱的蒸汽和汽輪機前端軸封漏氣都通過汽輪機軸封次末檔腔室、5號管路進入汽輪機本體真空段，自2號管路來的蒸汽在汽輪機軸封次末檔腔室中與高溫轉子進行熱交換，降低汽輪機轉子溫度； 六、6號管路中，均壓箱內多余蒸汽溢流進入真空凝汽器，通過調節系統控制蒸汽溢流量，保持均壓箱內壓力范圍在0.13~0.135MPa。
【文檔編號】F01D11/02GK104074552SQ201410295728
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月26日 優先權日:2014年6月26日
【發明者】范長政, 馮明飛, 郁盛楠 申請人:江蘇金通靈流體機械科技股份有限公司