蒸汽轮机机罩系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种蒸汽轮机机罩系统。蒸汽轮机机罩系统包括构造成邻近蒸汽轮机的内壳体布置的下部部分和连接至下部部分和内壳体中至少一个的上部部分，上部部分成形为邻近蒸汽轮机的内壳体布置，上部部分大致限定围绕内壳体的流动路径。
【专利说明】蒸汽轮机机罩系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2012年10月31日提交的名称为“TURBINE COWLING SYSTEM”序列号为N0.61/720，822的美国临时申请的权益，其全部内容通过引用结合到本发明中。
【技术领域】
[0003]本发明中公开的主题涉及蒸汽轮机系统的外壳。更具体地，本发明中公开的主题涉及用于蒸汽轮机系统的低压内壳体的机罩系统(比如，制造的金属板外壳)，机罩系统构造为热(比如，热迟滞、绝热等等)和流动导向装置。
【背景技术】
[0004]蒸汽轮机外壳(Shell)是包围例如蒸汽轮机的高压(HP)、中压(IP)和/或低压(LP)节段(Sections)的部件。传统蒸汽轮机外壳/机罩(Cowling)包括可以永久地连接至涡轮的内壳体的多个部件。在实践中，所述多个部件辅助蒸汽轮机及蒸汽轮机部件的绝热(Insulating)。由于与蒸汽轮机和/或内壳体的永久连接以及每个部件相对于彼此的构造、定向和关系；机罩的围绕蒸汽轮机的制造和组装可能是劳动密集的工序，这必须在蒸汽轮机制造过程中执行以便提供足够的热迟滞和恰当的组装。但是，所述多个部件的组装及其与蒸汽轮机内壳体的永久连接可能使将来的维修操作和工序变得复杂，并且复杂化和延长蒸汽轮机建造和组装的时间。另外，围绕内壳体布置的这多个部件可能干涉和/或阻塞围绕内壳体的蒸汽流动路径通向蒸汽轮机系统的冷凝器的部分。
【发明内容】
[0005]公开了一种蒸汽轮机机罩系统。在一个实施例中，公开了一种蒸汽轮机机罩系统，其包括:构造成邻近蒸汽轮机的内壳体布置的下部部分；以及连接至下部部分和内壳体中至少一个的上部部分，上部部分构造成邻近蒸汽轮机的内壳体布置，上部部分大致限定围绕内壳体的流动路径。本发明的第一方面包括一种蒸汽轮机机罩系统，蒸汽轮机机罩系统包括:构造成邻近蒸汽轮机的内壳体布置的下部部分；和连接至下部部分和内壳体中至少一个并且邻近蒸汽轮机的内壳体布置的上部部分，该上部部分大致限定围绕内壳体的流动路径。
[0006]其中，所述上部部分和所述下部部分中至少一个构造为围绕所述内壳体的绝热体。
[0007]其中，所述下部部分永久地连接至所述内壳体。
[0008]其中，所述上部部分连接至所述内壳体或所述蒸汽轮机中的蒸汽导向件中至少一个。
[0009]其中，所述上部部分可释放地(releasably)联接至所述内壳体。
[0010]其中，所述上部部分和所述下部部分中至少一个包括大致平滑的径向向内的表面。[0011]其中，所述上部部分包括蒸汽入口。
[0012]其中，所述上部部分构造成朝向所述下部部分引导流动。
[0013]其中，所述上部部分和所述下部部分大致包围所述内壳体并且限定从所述内壳体的顶部至冷凝器的流动路径。
[0014]其中，所述上部部分是模块化的。
[0015]本发明的第二方面包括一种包括上部机罩部分的装置，上部机罩部分构造成连接至下部机罩部分并且大致补充蒸汽轮机的内壳体，上部机罩部分构造成邻近蒸汽轮机的内壳体布置并且大致限定围绕内壳体的流动路径。
[0016]其中，所述上部机罩部分构造为围绕所述内壳体的绝热体。
[0017]其中，所述上部机罩部分可释放地联接至所述内壳体。
[0018]其中，所述上部机罩部分大致包围所述内壳体的顶部节段，并且限定从所述内壳体的顶部至所述下部机罩部分的流动路径。
[0019]其中，所述上部机罩部分包括蒸汽入口并且被构造成向所述下部机罩部分引导流动。
[0020]其中，所述上部机罩部分是模块化的并且包括大致平滑的径向向内的表面。
[0021]本发明的第三方面包括一种蒸汽轮机系统，蒸汽轮机系统包括转子构件以及至少部分地包围转子构件的定子构件，定子构件包括外壳体、布置在外壳体内的内壳体以及布置在外壳体与内壳体之间的蒸汽轮机机罩系统，蒸汽轮机机罩系统包括:构造成邻近内壳体布置的下部部分；以及连接至下部部分和内壳体中至少一个并且构造成邻近蒸汽轮机的内壳体布置的上部部分，上部部分大致限定围绕内壳体的流动路径。
[0022]其中，所述下部部分永久地连接至所述内壳体，所述上部部分可释放地连接至所述内壳体。
[0023]其中，所述上部部分和所述下部部分中至少一个构造为围绕所述内壳体的绝热体并且包括大致平滑的径向向内的表面。
[0024]其中，所述蒸汽轮机系统还包括操作地连接至所述定子的冷凝器，其中所述上部部分和所述下部部分大致包围所述内壳体并且限定从所述内壳体的顶部至所述冷凝器的流动路径。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]从结合描述本发明的各个实施例的附图的对本发明的各个方面的以下详细说明，将更容易地理解本发明的这些以及其他特征，在附图中:
[0026]图1是根据本发明的实施例的涡轮的一部分的三维局部剖切的透视图。
[0027]图2示出根据本发明的实施例的蒸汽轮机系统的一部分的三维透视图。
[0028]图3示出根据本发明的实施例的蒸汽轮机机罩外壳系统的三维透视图。
[0029]图4示出根据本发明的实施例的多轴组合循环发电站的部分的示意图。
[0030]图5示出根据本发明的实施例的单轴组合循环发电站的部分的示意图。
[0031]注意到，本发明的附图并不一定按比例绘制。附图旨在仅描述本发明的典型的方面，因此不应被认为限制本发明的范围。可以理解，附图之间类似地标注数字的元件可以如同彼此参照地说明的那样大致相似。另外，在参照图1-5示出和说明的实施例中，相同的数字代表相同的元件。为清楚起见这些元件的多余的说明已被省略。最后，可以理解，图1-5的部件及其伴随的说明可以应用于本发明中说明的任何实施例。
【具体实施方式】
[0032]本发明的各方面提供蒸汽轮机机罩系统(Steam turbine cowling system)。具体地，本发明中公开的主题涉及构造成对蒸汽轮机部件进行绝热(比如，提供热迟滞、隔离邻近蒸汽轮机的极热部分的不流动蒸汽、使排出蒸汽与内壳体分离等等)以及通过围绕蒸汽轮机的内壳体形成流动路径来用作通向蒸汽轮机系统中的冷凝器的流动导向件的蒸汽轮机机罩系统。所述机罩系统可以成形为隔离内壳体的邻近节段的蒸汽，所述机罩系统可以包括形成/成形为围绕内壳体以及通向冷凝器的蒸汽流动提供连续流动表面(例如，空气动力学表面)。
[0033]如本发明中所述，传统蒸汽轮机壳体包括布置在内壳体上以使涡轮部件绝热的多个部件。但是，这多个部件可以复杂化和延长蒸汽轮机系统的组装，需要与蒸汽轮机自身同时进行制造和组装(比如，定制)。另外，这多个部件可以阻止和/或阻碍蒸汽从内壳体的顶部流动至内壳体以下的冷凝器。另外，这多个部件由于结构和组装可以中断围绕蒸汽轮机的蒸汽流动和/或其间包含允许蒸汽在其间流动的间隙(gap)，由此使部件的绝热能力最小化。
[0034]与用于蒸汽轮机内壳体的传统壳体相比，本发明的各方面提供一种机罩，其构造成使蒸汽轮机的各部分绝热以及形成从内壳体的顶部到冷凝器的流动路径。机罩包括一组部件，所述一组部件大致围绕内壳体布置并且构造为用作来自壳体的顶部的蒸汽的流动引导件。在一些实施例中，机罩包括一组可拆卸部件(比如，上半部)，其可以以非永久方式围绕内壳体布置，由此允许技术人员进入(Access to)内壳体。
[0035]在一些实施例中，机罩系统包括连接(比如，永久地)至内部蒸汽轮壳体的下部部分(比如，半部)以及大致围绕内部蒸汽轮壳体布置并且可移除地(比如，可拆卸、可释放地联接等等)连接至蒸汽引导件和/或内壳体的上部部分(比如，半部)。在该实施例中，机罩系统可以大致邻近(比如，在热变化/膨胀间隙，尽可能近地由几何约束限制等等)内部蒸汽轮壳体布置。
[0036]在一个实施例中，所述机罩系统可以包括大致光滑的表面并且可以构造成引导蒸汽轮机的排气罩底流板外部的流动。在一个实施例中，机罩系统可以相对于蒸汽轮机内壳体以一定距离布置，使得技术人员能够进入内壳体(比如，通向水平连接螺栓、涡轮部件、内壳体拆卸等等)。本发明中说明的机罩系统和装置的技术效果在于提供涡轮部件的热绝缘(比如，热迟滞)以及形成朝向蒸汽轮机系统中的冷凝器的流动引导件。
[0037]参考附图，示出系统和装置的实施例，系统和装置的实施例构造成使蒸汽轮机部件绝热(比如，提供热迟滞)以及通过形成从内壳体到冷凝器的流动路径用作流动导向件。附图中的每一个部件均可以通过传统装置，比如通过共用管道(Common conduit)或如在图1-5中示出的其他已知装置连接。参照附图，图1示出燃气轮机或蒸汽轮机10的局部剖切的透视图。轮机10包括转子12，转子12包括旋转轴14和多个轴向间隔的转子轮18。多个旋转叶片(Blades)20机械地联接至每个转子轮18。更具体地，叶片20成排地布置成围绕每个转子轮18周向地(Circumferentially)延伸。多个固定轮叶(Vanes)22围绕轴14周向地延伸，轮叶22轴向地定位在相邻排的叶片20之间。固定轮叶22与叶片20配合以形成一级(a stage)以及限定通过轮机10的部分蒸汽流动路径。
[0038]操作中，燃气或蒸汽24进入轮机10的入口 26，并且通过固定轮叶22引导。轮叶22向下游对着叶片20引导燃气或蒸汽24。燃气或蒸汽24穿过其余级，在叶片20上施加力，使轴14旋转。轮机10的至少一个端部可以远离旋转轴12轴向地延伸，并且可以连接至负载或机器(未示出)，比如但不限于发电机和/或另一个轮机。
[0039]在一个实施例中，轮机10可以包括五级。五级表示为L0、L1、L2、L3和L4。级L4是第一级并且是五级中的最小的(沿径向方向)。级L3是第二级并且是沿轴向方向的下一级。级L2是第三级，并且示出在五级的中间。级LI是第四级并且是倒数第二级。级LO是最后一级并且是最大的(沿径向方向)。可以理解，五级被示出仅作为一个示例，每个涡轮可以具有多于或少于五级。此外，如本发明中说明的，本发明的教导不需要多级涡轮。
[0040]参考图2，示出根据实施例的包括机罩系统200的蒸汽轮机系统100的一部分的三维分解透视图。在该实施例中，蒸汽轮机系统100包括构造成连接和/或支承内壳体190的基部150。盖帽140可以连接至基部150并且围绕内壳体190布置，形成基本封闭的(Contained)蒸汽轮机系统100。内壳体190可以包括下半壳体170和构造成连接至和/或补充下半壳体170的上半壳体160，内壳体190限定大致围绕/穿过一组涡轮部件174(比如，转子、轮叶、密封件、流动路径等等)的流动路径“A”(以虚线示出)。在实施例中，机罩系统200可以设置在内壳体190与基部150和盖帽140之间。机罩系统200可以大致围绕内壳体190设置并且构造成使蒸汽轮机系统100的部件和/或部分绝热(比如，在热上)。在一个实施例中，机罩系统200可以大致围绕内壳体190 (比如，在机罩系统200与内壳体190之间)限定流动路径192。流动路径192可以从内壳体190的顶部延伸至布置在基部150中和/或连接至基部150的冷凝器。在一个实施例中，机罩系统200可以构造为用于流动路径192的流动导向件(比如，平滑路径、空气动力路径等等)。流动路径192可以包括在上半内壳体160上的光滑表面，该光滑表面成形为引导从蒸汽路径排出的蒸汽退回至冷凝器。在一个实施例中，流动路径192的光滑表面可以减小压力需求。与用于内壳体节段(t匕如，内壳体190)的传统壳体系统相比，本发明中所示出和说明的机罩系统200提供绝热以及限定围绕内壳体190的流动路径192。另外，机罩系统200可以包括可拆卸部件(比如，上部部分110)。
[0041]在一个实施例中，机罩系统200可以包括构造成相互补充以及形成围绕内壳体190的机罩系统200的上部部分(Upper portion) 110和下部部分(Lower portion) 120。上部部分110和/或下部部分120可以布置成邻近内壳体190，以便在其间限定流动路径192。在一个实施例中，下部部分120可以永久地连接(比如,焊接、一体栓接等等)至内壳体190。上部部分110可以可拆卸地连接(比如，螺栓连接、可释放地联接等等)至内壳体190、流动引导件和/或盖帽140。在一个实施例中，上部部分110可以是模块化的和/或构造成能可拆的以用于维护过程/工序。在一个实施例中，上部部分110和下部部分120可以布置在相对于内壳体190的热变化间隙处(比如，以便避免部件之间由于热膨胀的差异而发生接触/受应力的安全距离)。在一个实施例中，上部部分110和/或下部部分120可以布置在相对于内壳体190 —定距离处，以便允许技术人员/使技术人员能够通向内壳体190和其中的部件。[0042]在一个实施例中，机罩系统200包括大致限定流动路径192 (比如，用作流动引导件)的一组大致平滑的径向向内的表面(Inward facing surfaces) 198。这些大致平滑的径向向内的表面198与传统壳体结构的用于内壳体节段的径向向内的表面不同，由于包括永久地连接至内壳体节段的多个部件的传统壳体结构可能阻塞或干涉围绕其的流动。机罩系统200可以覆盖内壳体结构的全部特征和表面(比如，外部凸缘、突出部等等)。如图2所示，上半壳体160和下半壳体170包括多个蒸汽流动通道178，多个蒸汽流动通道178围绕转子设备(为了例示清晰其间而省略)大致环形地延伸。换而言之，图2中示出的蒸汽流动通道178在下半壳体170与上半壳体160之间延伸，以便在壳体节段邻接时提供沿着和/或围绕流动路径A (虚线示出)的蒸汽流动路径。与传统壳体系统相比，本发明的各方面允许通过本发明中说明的机罩系统200(包括，比如可拆卸的上部部分110和/或下部部分120)进行流动路径引导/限定和绝热(比如，热迟滞)。例如，如图2-3所示，机罩系统200可以以大致限定流动路径192和提供与蒸汽轮机系统100绝热的距离围绕内壳体190布置。机罩系统200可以包括制造的金属板。在一个实施例中，蒸汽可以围绕192行进，使得蒸汽的第一部分可以从下半壳体170直接通过至冷凝器，蒸汽的第二部分可以在上半壳体160中旋流以及然后向下排放至冷凝器。
[0043]参考图3，示出根据本发明的实施例的蒸汽轮机机罩系统240的三维透视图。在该实施例中，机罩系统240包括上部部分210 (比如，构造成与图2的上半壳体160 (比如，内壳体)匹配的上半部壳体)和下部部分220 (比如，构造成与图2的下半壳体170 (比如，内壳体)匹配的下半部壳体)。在一个实施例中，下部部分220可以包括成形为包围下半壳体170 (比如，内壳体)的几何形状的通道250。上部部分210可以包括构造成接收和/或补充流动供给管道(为清晰起见未示出)的流动孔216。在一个实施例中，上部部分210可以包括成形为容纳内壳体190的结构中的突出部的一组盖218。上部部分210可以包括围绕上部部分210周向地布置并且构造成匹配地接合内壳体190和/或盖帽140的一组连接器212。一组连接器212可以围绕内壳体190和邻近部件固定和/或定向上部部分210。
[0044]在一个实施例中，下部部分220和/或上部部分210可以包括大致围绕内壳体190限定流动路径192的一组大致平滑的径向向内的表面198。下部部分220和上部部分210可以在一组水平结合部/表面280处连接。
[0045]参考图4，示出多轴组合循环发电站500的示意性视图。组合循环发电站500可以包括，例如操作地连接至发电机570的燃气轮机580。发电机570和燃气轮机580可以通过轴515机械地联接，从而可以在燃气轮机580的驱动轴(未示出)与发电机570之间传递能量。还如图4中所示，热交换器586操作地连接至燃气轮机580和蒸汽轮机592。热交换器586可以通过传统管道(标号略去)流体地连接至燃气轮机580和蒸汽轮机592。燃气轮机580和/或蒸汽轮机592可以连接至图2的机罩系统200或本发明中说明的其他实施例。热交换器586可以是传统的热回收蒸汽发生器(HRSG),比如用于传统组合循环发电系统的那种。如在发电领域所已知的，HRSG586可以利用来自燃气轮机580的热排气与水供给结合以产生供给至蒸汽轮机592的蒸汽。蒸汽轮机592可以选择地联接至第二发电机系统570 (通过第二轴515)。可以理解，发电机570和轴515可以是本领域已知的任意尺寸和类型，并且可以根据其应用或与其连接的系统而不同。发电机和轴的共用标记是为了清晰起见，而并不一定表明这些发电机或轴是相同的。在另一实施例中，如图5所示，单轴组合循环发电站590可以包括通过单轴515联接至燃气轮机580和蒸汽轮机592两者的单个发电机570。蒸汽轮机592和/或燃气轮机580可以连接至图2的机罩系统200或本发明中说明的其他实施例的机罩系统200。
[0046]本发明中使用的术语仅用于描述具体实施例的目的，并非旨在限制本发明。如本发明中使用的，单数形式“一”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中清晰地做出相反表示。将进一步理解的，术语“包括”和/或“包含”当用于该说明书中时指定所阐述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或增加。
[0047]本书面描述采用示例公开本发明，包括最佳方式，以及还使得本领域技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置和系统以及执行任何结合的方法。本发明的可获得专利权的范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想得到其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的文字表述没有不同的结构元件或者如果这些其他示例包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构元件，则这些其他示例旨在在权利要求的范围内。
【权利要求】
1.一种蒸汽轮机机罩系统，其包括: 构造成邻近蒸汽轮机的内壳体布置的下部部分；以及 连接至所述下部部分和所述内壳体中至少一个的上部部分，所述上部部分成形为邻近所述蒸汽轮机的所述内壳体布置并且大致限定围绕所述内壳体的流动路径。
2.根据权利要求1所述的蒸汽轮机机罩系统，其特征在于，所述上部部分和所述下部部分中至少一个构造为围绕所述内壳体的绝热体。
3.根据权利要求1所述的蒸汽轮机机罩系统，其特征在于，所述下部部分永久地连接至所述内壳体。
4.根据权利要求1所述的蒸汽轮机机罩系统，其特征在于，所述上部部分连接至所述内壳体或所述蒸汽轮机中的蒸汽导向件中至少一个。
5.根据权利要求4所述的蒸汽轮机机罩系统，其特征在于，所述上部部分可释放地联接至所述内壳体。
6.根据权利要求1所述的蒸汽轮机机罩系统，其特征在于，所述上部部分和所述下部部分中至少一个包括大致平滑的径向向内的表面。
7.根据权利要求1所述的蒸汽轮机机罩系统，其特征在于，所述上部部分包括蒸汽入□。
8.根据权利要求1所述的蒸汽轮机机罩系统，其特征在于，所述上部部分构造成朝向所述下部部分引导流动。`
9.根据权利要求1所述的蒸汽轮机机罩系统，其特征在于，所述上部部分和所述下部部分大致包围所述内壳体并且限定从所述内壳体的顶部至冷凝器的流动路径。
10.根据权利要求1所述的蒸汽轮机机罩系统，其特征在于，所述上部部分是模块化的。
11.一种装置，包括: 上部机罩部分，所述上部机罩部分成形为连接至下部机罩部分并且大致补充蒸汽轮机的内壳体，所述上部机罩部分构造成邻近所述蒸汽轮机的所述内壳体布置并且大致限定围绕所述内壳体的流动路径。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述上部机罩部分构造为围绕所述内壳体的绝热体。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述上部机罩部分可释放地联接至所述内壳体。
14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述上部机罩部分大致包围所述内壳体的顶部节段，并且限定从所述内壳体的顶部至所述下部机罩部分的流动路径。
15.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述上部机罩部分包括蒸汽入口并且被构造成向所述下部机罩部分引导流动。
16.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述上部机罩部分是模块化的并且包括大致平滑的径向向内的表面。
17.一种蒸汽轮机系统，其包括: 转子构件；以及 至少部分地包围所述转子构件的定子构件，所述定子构件包括:外壳体； 布置在所述外壳体内的内壳体；以及 布置在所述外壳体与所述内壳体之间的蒸汽轮机机罩系统，所述蒸汽轮机机罩系统包括: 构造成邻近所述内壳体布置的下部部分；以及 连接至所述下部部分和所述内壳体中至少一个的上部部分，所述上部部分成形为邻近所述蒸汽轮机的所述内壳体布置并且大致限定围绕所述内壳体的流动路径。
18.根据权利要求17所述的蒸汽轮机系统，其特征在于，所述下部部分永久地连接至所述内壳体，所述上部部分可释放地连接至所述内壳体。
19.根据权利要求17所述的蒸汽轮机系统，其特征在于，所述上部部分和所述下部部分中至少一个构造为围绕所 述内壳体的绝热体并且包括大致平滑的径向向内的表面。
【文档编号】F01D25/24GK103790655SQ201310529732
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2012年10月31日
【发明者】E.E.罗佩斯帕蒂达, R.J.舍伍德, D.R.普雷德莫, A.A.科拉蒂 申请人:通用电气公司