一種汽輪機的汽缸的進、排汽結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種汽輪機的汽缸的進、排汽結構，包括外缸和內缸，外缸包括上、下半外缸，內缸包括上、下半內缸。下半內缸的水平中分面上伸出的若干貓爪并嵌在下半外缸的水平中分面相應的凹槽內，實現內缸的軸向定位；內缸的天、地方向分別開設一凹槽并與外缸的相應位置的凸臺配合，實現內缸的橫向定位；上半外缸和上半內缸上及下半外缸和下半內缸上分別對應地開設一個進汽口，該兩個進汽口以一高一低、一左一右地相對于汽缸的水平中分面與垂直中心線的交點中心對稱的方式布置；上半外缸的中部上端開設一與排汽腔室連通的排汽口。本實用新型的汽缸的進、排汽結構不僅可方便實現切向進汽，優化機組通流效率，而且能降低蒸汽流動及能量損失。
【專利說明】一種汽輪機的汽缸的進、排汽結構
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種汽輪機的汽缸的進、排汽結構。
【背景技術】
[0002] 汽輪機進汽、排汽布置方式決定了蒸汽流場特性，同時進汽口、排汽口與汽缸的連 接關系到汽缸本身的穩定性、可靠性，還對機組本身的安全性、機組效率有重要影響。目前 國內超超臨界600MW等級以上汽輪機有相當數量采用全周進汽方式，即汽缸的兩個進汽口 與機組垂直中心線左右對稱布置（參見圖la)，蒸汽對沖進入內缸12,影響機組模塊整體通 流的汽動性能，并且進汽腔室的流動阻力損失比較大，不利于機組熱效率的提升與優化。該 布置方式下的蒸汽經安裝在外缸13上的閥門后流經進汽插管進入內缸12,通過調整內缸 的進汽通道型線及橫截面大小實現蒸汽的預旋，兩側蒸汽在進入內缸過程中難以避免出現 對沖而形成渦流，使進汽通道的蒸汽流場比較紊亂，從而造成較大的能量損失，不利于機組 效率的提高。另外，該布置方式下的進汽閥門多采用立式布置，對閥門安裝、維修的廠房高 度有限制要求，并且需搭建相應的檢修平臺，拆裝與維修不便。
[0003] 專利文獻CN1420257A中公開了一種蒸汽輪機進汽口及其改造方法，其蒸汽腔室 的進汽結構參見圖lb :進汽流道中增設蒸汽引流板，在引流板作用下進入軸向通流各級， 但其結構比較復雜，安裝要求比較高，實際運行過程中引流板存在被蒸汽沖刷掉而損壞通 流葉片的風險，另外，蒸汽流動過程中的引流板引起的局部流動損失較大。
[0004] 另外，專利文獻CN102052107A中公開的一種汽輪機機殼系統（參見圖lc)和日本 專利文獻JP201194622A公開的汽輪機機殼，該汽輪機的進汽結構（圖lc)與圖la顯示的汽 缸相比，該進汽方式基本解決了比較大的進汽渦殼流動損失，但其結構方式存在如下弊端： 汽輪機的內、外機殼之間的三向定位比較復雜，制造、加工、安裝工作復雜，并且難以保證安 裝精度；尤其是進汽腔工質的溫度、壓力參數比較高，內外機殼所承受的壓力、熱膨脹比較 大，內外機殼之間溫差引起的熱應力也比較大，正如上述文獻所述，當內、外機殼之間完全 定位將不利于進汽腔熱應力的釋放，實際運行過程中高溫部件內部將產生較大的應力及應 變，從而降低了機組運行的安全性及使用壽命。 實用新型內容
[0005] 本實用新型的目的在于克服現有技術的缺陷而提供一種汽輪機的汽缸的進、排汽 結構，它不僅可方便實現切向進汽，優化機組通流效率，而且單獨采用一個大口徑排汽口， 從進汽及排汽兩個方面降低蒸汽流動及能量損失，優化進、排汽區域的流場分布，優化能量 轉換過程，從而提高汽輪機效率。
[0006] 本實用新型的目的是這樣實現的：一種汽輪機的汽缸的進、排汽結構，包括外缸和 內缸，所述外缸包括上半外缸和下半外缸，所述內缸包括上半內缸和下半內缸，所述內缸與 轉子之間構成環形進汽腔室，所述外缸與所述內缸之間為排汽腔室，其中，所述下半內缸的 水平中分面上伸出的若干貓爪并嵌在所述下半外缸的水平中分面相應的凹槽內，實現所述 內缸的軸向定位，這些貓爪布置在內缸的排汽區域；所述內缸的天、地方向分別開設一凹槽 并與所述外缸的相應位置的凸臺配合，實現所述內缸的橫向定位；所述上半外缸和上半內 缸以及下半外缸和下半內缸上分別對應地開設一個口徑相同且用于連接進汽插管的進汽 口，該兩個進汽口以一高一低、一左一右地相對于所述汽缸的水平中分面與垂直中心線的 交點中心對稱的方式開設；所述上半外缸的中部上端開設一與所述排汽腔室連通且口徑大 于所述進汽口的排汽口，該排汽口上連接一通向低壓缸的連通管；所述上半外缸的進汽口 外和下半外缸的進汽口外分別安裝一個進汽閥門。
[0007] 上述的汽輪機的汽缸的進、排汽結構，其中，所述進汽插管為水平方向布置。
[0008] 上述的汽輪機的汽缸的進、排汽結構，其中，所述上半內缸和下半內缸之間及上半 外缸和下半外缸之間均采用法蘭螺栓連接。
[0009] 上述的汽輪機的汽缸的進、排汽結構，其中，所述進汽閥門與下半外缸的進汽口之 間及進汽閥門與上半外缸的進汽口之間均采用法蘭螺栓連接。
[0010] 上述的汽輪機的汽缸的進、排汽結構，其特征在于，所述上半內缸和下半內缸和所 述上半外缸和下半外缸以中心對稱的方式開設螺栓孔，使所述上半內缸和下半內缸及所述 上半外缸和下半外缸通過一對從相對側旋入的法蘭螺栓連接成一體。
[0011] 上述的汽輪機的汽缸的進、排汽結構，其中，所述進汽插管與上半內缸的進汽口之 間及進汽插管與下半內缸的進汽口之間均采用螺紋環連接。
[0012] 本實用新型的汽輪機的汽缸的進、排汽結構的技術方案具有以下特點：
[0013] 1)該結構中的左、右進汽口采用高、低錯位及中心對稱布置，有利于實現切向進 汽；
[0014] 2)該結構使得進汽、排汽流場的分布更加均勻，使流場的穩定性提高；
[0015] 3)該結構降低了進汽腔中汽流流動阻力損失，使通流的汽動性能得到提升與優 化；該結構采用一個大口徑排汽口，使流動阻力損失降低，這兩方面均有利于提高汽輪機的 整體熱效率；
[0016] 4)該結構的內、外缸之間的三向定位位于機組通流的下游，即溫度及壓力相對進 汽區比較低，并接近排汽區，使進汽腔室的渦殼區域、內、外缸之間均自由膨脹，以便其熱應 力釋放，從而降低高溫高壓部件應力及應變水平，保證機組安全可靠運行及壽命控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖la是第一種現有的汽輪機的汽缸的進、排汽結構的示意圖；
[0018] 圖lb是第二種現有的汽輪機的汽缸的進汽結構的示意圖；
[0019] 圖lc是第三種現有的汽輪機的汽缸的進汽結構的示意圖；
[0020] 圖2a是本實用新型的汽輪機的汽缸的進、排汽結構的示意圖；
[0021] 圖2b是本實用新型的汽輪機的汽缸的進、排汽結構的蒸汽流向示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面將結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0023] 請參閱圖2a和圖2b，本實用新型的一種汽輪機的汽缸的進、排汽結構，包括外缸、 內缸、兩根進汽插管7、4、兩個進汽閥門8、3及一根連通管9,其中：
[0024] 外缸包括上半外缸1和下半外缸5,上半外缸1和下半外缸5之間采用法蘭螺栓連 接；
[0025] 內缸包括上半內缸2和下半內缸6,上半內缸2和下半內缸6之間采用法蘭螺栓連 接；
[0026] 內缸與轉子之間構成環形進汽腔室10 ;外缸與內缸之間為排汽腔室11 ;
[0027] 下半內缸6的水平中分面上伸出的四個貓爪并嵌在下半外缸5的水平中分面相應 的凹槽內，實現內缸的軸向定位，該四個貓爪布置在內缸的排汽區域；內缸的天、地方向分 別開設一凹槽并與外缸上相應位置的凸臺配合，實現內缸的橫向定位；
[0028] 上半外缸1和上半內缸2、下半外缸5和下半內缸6上分別對應地開設一個用于連 接進汽插管7、4的進汽口，該兩個進汽口的口徑相同且以一高一低、一左一右地相對于汽 缸的水平中分面與垂直中心線的交點中心對稱的方式開設；兩根進汽插管7、4為水平方向 布置，并且，進汽插管7與上半內缸2的進汽口之間及進汽插管4與下半內缸6的進汽口之 間均采用螺紋環連接；內缸的進汽腔室10類似渦殼結構，可通過選取合適的偏心圓及進汽 腔截面型線進行構造與實現；
[0029] 上半外缸1的中部上端開設一與排汽腔室11連通的排汽口；
[0030] 連通管9連接在上半外缸1的排汽口上并通向低壓缸；
[0031] 兩個進汽閥門8、3--對應地安裝在上半外缸1的進汽口外和下半外缸5的進汽 口外，且進汽閥門8與上半外缸1之間及進汽閥門3與下半外缸5之間均采用法蘭螺栓連 接。
[0032] 為考慮內缸和外缸在進汽口區域的中分面螺栓的安裝、維修及拆卸空間要求，內 缸和外缸的中分面法蘭上的螺栓孔反向布置，即上半內缸2和下半內缸6以及上半外缸1 和下半外缸5均以中心對稱的方式開設螺栓孔，即上半內缸2和上半外缸1的一邊的螺栓 孔為由上半內缸2和上半外缸1的法蘭外表面垂直通向其水平中分面的通孔，上半內缸2 和上半外缸1的另一邊的螺栓孔為垂直開設在其水平中分面上的螺紋盲孔，相應地，下半 內缸6和下半外缸5的一邊的螺栓孔為垂直開設在其水平中分面上的螺紋盲孔，下半內缸 6和下半外缸5的另一邊的螺栓孔為由下半內缸6和下半外缸5的法蘭外表面垂直通向其 水平中分面的通孔，使上半內缸2和下半內缸6及上半外缸1和下半外缸5分別通過一對 從相對側旋入的法蘭螺栓連接成一體。
[0033] 本實施例為一種典型布置方式：從機組調閥端向電機端看，左側的進汽閥門8高 位布置在上半外缸1上，右側的進汽閥門3低位布置在下半外缸5上。上半內缸2和上半外 缸1的右邊的螺栓孔為由上半內缸2和上半外缸1的法蘭外表面通向汽缸中分面的通孔， 上半內缸2和上半外缸1的左邊的螺栓孔為開設在汽缸中分面上的螺紋盲孔，相應地，下半 內缸6和下半外缸5的右邊的螺栓孔為開設在汽缸中分面上的螺紋盲孔，下半內缸6和下 半外缸5的左邊的螺栓孔為由下半內缸6和下半外缸5的法蘭外表面通向汽缸中分面的通 孔，使左側的法蘭螺栓垂直至下而上擰入汽缸中分面法蘭，以避開左側高位布置的進汽閥 門8 ;右側的法蘭螺栓垂直至上而下擰入汽缸中分面法蘭，以避開右側低位布置的進汽閥 門3。
[0034] 本實用新型的一種汽輪機的汽缸的進、排汽結構的工作原理是：蒸汽通過進汽插 管7、4切向或近切向進入內缸與轉子組成的環形進汽腔室10,積聚在該環形進汽腔室10的 蒸汽形成蒸汽渦流，渦流方向與轉子的旋轉方向一致并徑向進入通流第一級，而后軸向沖 刷各級靜葉柵、動葉柵而膨脹做功；外缸與內缸之間的夾層形成排汽腔室11，完成膨脹做 功后的排汽經過居中布置的中低壓連通管9進入低壓缸后繼續膨脹做功。
[〇〇35] 以上實施例僅供說明本實用新型之用，而非對本實用新型的限制，有關【技術領域】 的技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因 此所有等同的技術方案也應該屬于本實用新型的范疇，應由各權利要求所限定。
【權利要求】
1. 一種汽輪機的汽缸的進、排汽結構，包括外缸和內缸，所述外缸包括上半外缸和下半 外缸，所述內缸包括上半內缸和下半內缸，所述內缸與轉子之間構成環形進汽腔室，所述外 缸與所述內缸之間為排汽腔室，其特征在于， 所述下半內缸的水平中分面上伸出的若干貓爪并嵌在所述下半外缸的水平中分面相 應的凹槽內，實現所述內缸的軸向定位，這些貓爪布置在內缸的排汽區域；所述內缸的天、 地方向分別開設一凹槽并與所述外缸的相應位置的凸臺配合，實現所述內缸的橫向定位； 所述上半外缸和上半內缸以及下半外缸和下半內缸上分別對應地開設一個口徑相同 且用于連接進汽插管的進汽口，該兩個進汽口以一高一低、一左一右地相對于所述汽缸的 水平中分面與垂直中心線的交點中心對稱的方式開設； 所述上半外缸的中部上端開設一與所述排汽腔室連通且口徑大于所述進汽口的排汽 口，該排汽口上連接一通向低壓缸的連通管； 所述上半外缸的進汽口外和下半外缸的進汽口外分別安裝一個進汽閥門。
2. 根據權利要求1所述的汽輪機的汽缸的進、排汽結構，其特征在于，所述進汽插管為 水平方向布置。
3. 根據權利要求1所述的汽輪機的汽缸的進、排汽結構，其特征在于，所述上半內缸和 下半內缸之間及上半外缸和下半外缸之間均采用法蘭螺栓連接。
4. 根據權利要求1所述的汽輪機的汽缸的進、排汽結構，其特征在于，所述進汽閥門與 下半外缸的進汽口之間及進汽閥門與上半外缸的進汽口之間均采用法蘭螺栓連接。
5. 根據權利要求4所述的汽輪機的汽缸的進、排汽結構，其特征在于，所述上半內缸和 下半內缸和所述上半外缸和下半外缸以中心對稱的方式開設螺栓孔，使所述上半內缸和下 半內缸及所述上半外缸和下半外缸通過一對從相對側旋入的法蘭螺栓連接成一體。
6. 根據權利要求1所述的汽輪機的汽缸的進、排汽結構，其特征在于，所述進汽插管與 上半內缸的進汽口之間及進汽插管與下半內缸的進汽口之間均采用螺紋環連接。
【文檔編號】F01D25/26GK203867639SQ201420234170
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月8日 優先權日:2014年5月8日
【發明者】陽虹, 康明, 華文祥, 高清輝, 王爭艷 申請人:上海電氣電站設備有限公司