一種汽輪機中壓夾層冷卻結構的制作方法

本發明涉及汽輪機中壓汽缸，具體地講是一種汽輪機中壓夾層冷卻結構。

背景技術：

為提高汽輪機的經濟性，汽輪機的蒸汽參數不斷提高，由亞臨界發展到超臨界，再到超超臨界，蒸汽溫度逐漸升高。而且為了進一步提高汽輪機效率，再熱機組已普遍得以應用，中壓進汽溫度水平也進一步升高，這就需要重新考慮中壓進汽夾層汽缸的材料是否滿足高溫度下的強度要求。顯然之前的亞臨界機組材料顯然已不能滿足要求，因此要么更換高性能的高溫材料，要么采用冷卻方式對夾層進行冷卻達到材料要求的溫度范圍。更換材料必然會大大提高汽輪機的成本，因此目前大多采用冷卻方式，如附圖1所示，中壓隔熱層與夾層之間的冷卻腔室通入冷卻蒸汽將夾層隔離，冷卻后蒸汽通過隔熱層上的小孔流入主流，帶走熱量，達到冷卻的目的。采用這種冷卻方式需要抽取低溫蒸汽，而且冷卻后的蒸汽與主流混合，這些必然會對汽輪機的效率造成一定影響，而且冷卻蒸汽量越大，對汽輪機效率的影響就越大。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決上述技術問題，提供一種汽輪機中壓夾層冷卻結構，采用該結構在達到冷卻效果的前提下，能大大減小冷卻蒸汽量，減小冷卻對汽輪機效率的影響。

實現本發明的技術方案是：一種汽輪機中壓夾層冷卻結構，包括中壓外缸、中壓隔熱層；所述中壓外缸、中壓隔熱層之間形成冷卻腔室；所述冷卻腔室有冷卻蒸汽入口和冷卻蒸汽出口，分別處于中壓進氣中心線兩側；其特征在于：所述中壓隔熱層為雙層結構。

所述中壓隔熱層為隔熱罩。

本發明的有益效果是：

1、本發明提出的雙層隔熱層結構，在原來單層隔熱罩的基礎上設置雙層隔熱罩，結構形式簡單，易實現，且在達到冷卻效果的前提下，能大大減小冷卻蒸汽量，減小冷卻對汽輪機效率的影響。

2、本發明不僅僅適用于中壓夾層冷卻，其他類似的結構也可同樣適用。

3、雙層冷卻方式與單層冷卻相比，冷卻目標溫度越高，雙層冷卻方式所需的冷卻蒸汽流量越小。如僅考慮導熱，冷卻流量減小了將近一半，如僅考慮熱輻射，冷卻流量約只有單層導熱的1/10。而實際過程是導熱和熱輻射同時存在，也就是說雙層冷卻方式所需冷卻蒸汽量更小，這就大大減小了冷卻對汽輪機效率的影響。

附圖說明

圖1 單層隔熱層冷卻結構示意圖；

圖2 雙層隔熱層冷卻結構示意圖；

圖3 不同冷卻方式所需冷卻蒸汽對比圖。

圖中標號： 1—中壓外缸，2—中壓隔熱層，3—冷卻腔室，4—中壓進汽，5—中壓進汽中心線，6—轉子中心線，7—冷卻蒸汽入口，8—冷卻蒸汽出口。

具體實施方式

如圖2所示，一種汽輪機中壓夾層冷卻結構，包括中壓外缸1、中壓隔熱層2；所述中壓外缸1、中壓隔熱層2之間形成冷卻腔室3；所述冷卻腔室3有冷卻蒸汽入口7和冷卻蒸汽出口8，分別處于中壓進氣中心線5兩側；所述中壓隔熱層2為雙層結構。圖2只反映轉子中心線6上方的汽輪機中壓夾層冷卻結構的情形。

本發明針對超臨界機組提出采用雙層隔熱層的形式對中壓進汽夾層進行冷卻，進一步減小冷卻所需的蒸汽流量。

設定夾層溫度為冷卻目標溫度，如腔內溫度低于該值，則達到冷卻夾層的要求，極限情況就是冷卻蒸汽溫度在冷卻腔室內溫度達到了設定的目標溫度，此時冷卻蒸汽流量最小，因此已知目標溫度的情況下可求得所需冷卻蒸汽的最小流量。

如圖3所示，以某一典型機組為例，計算所需幾何參數根據機組實際尺寸，冷卻蒸汽來自于高壓抽汽，抽汽溫度低于中壓進汽溫度，設定不同目標冷卻溫度，計算單層和雙層隔熱罩冷卻所需最小冷卻蒸汽流量，如附圖3所示為不同情況下所需冷卻蒸汽流量與目標溫度的變化曲線。

從附圖3可以看出，冷卻目標溫度越高，所需的冷卻蒸汽流量越小。雙層冷卻方式與單層冷卻相比，如僅考慮導熱，冷卻流量減小了將近一半，如僅考慮熱輻射，冷卻流量約只有單層導熱的1/10。而實際過程是導熱和熱輻射同時存在，也就是說雙層冷卻方式所需冷卻蒸汽量更小，這就大大減小了冷卻對汽輪機效率的影響。

以上應用了具體個例對本發明進行闡述，只是用于幫助理解本發明，并不用以限制本發明。對于本發明所屬技術領域的技術人員，依據本發明的思想，還可以做出若干簡單推演、變形或替換。