一种汽轮机中压夹层冷却结构的制作方法

本发明涉及汽轮机中压汽缸，具体地讲是一种汽轮机中压夹层冷却结构。

背景技术：

为提高汽轮机的经济性，汽轮机的蒸汽参数不断提高，由亚临界发展到超临界，再到超超临界，蒸汽温度逐渐升高。而且为了进一步提高汽轮机效率，再热机组已普遍得以应用，中压进汽温度水平也进一步升高，这就需要重新考虑中压进汽夹层汽缸的材料是否满足高温度下的强度要求。显然之前的亚临界机组材料显然已不能满足要求，因此要么更换高性能的高温材料，要么采用冷却方式对夹层进行冷却达到材料要求的温度范围。更换材料必然会大大提高汽轮机的成本，因此目前大多采用冷却方式，如附图1所示，中压隔热层与夹层之间的冷却腔室通入冷却蒸汽将夹层隔离，冷却后蒸汽通过隔热层上的小孔流入主流，带走热量，达到冷却的目的。采用这种冷却方式需要抽取低温蒸汽，而且冷却后的蒸汽与主流混合，这些必然会对汽轮机的效率造成一定影响，而且冷却蒸汽量越大，对汽轮机效率的影响就越大。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种汽轮机中压夹层冷却结构，采用该结构在达到冷却效果的前提下，能大大减小冷却蒸汽量，减小冷却对汽轮机效率的影响。

实现本发明的技术方案是：一种汽轮机中压夹层冷却结构，包括中压外缸、中压隔热层；所述中压外缸、中压隔热层之间形成冷却腔室；所述冷却腔室有冷却蒸汽入口和冷却蒸汽出口，分别处于中压进气中心线两侧；其特征在于：所述中压隔热层为双层结构。

所述中压隔热层为隔热罩。

本发明的有益效果是：

1、本发明提出的双层隔热层结构，在原来单层隔热罩的基础上设置双层隔热罩，结构形式简单，易实现，且在达到冷却效果的前提下，能大大减小冷却蒸汽量，减小冷却对汽轮机效率的影响。

2、本发明不仅仅适用于中压夹层冷却，其他类似的结构也可同样适用。

3、双层冷却方式与单层冷却相比，冷却目标温度越高，双层冷却方式所需的冷却蒸汽流量越小。如仅考虑导热，冷却流量减小了将近一半，如仅考虑热辐射，冷却流量约只有单层导热的1/10。而实际过程是导热和热辐射同时存在，也就是说双层冷却方式所需冷却蒸汽量更小，这就大大减小了冷却对汽轮机效率的影响。

附图说明

图1 单层隔热层冷却结构示意图；

图2 双层隔热层冷却结构示意图；

图3 不同冷却方式所需冷却蒸汽对比图。

图中标号： 1—中压外缸，2—中压隔热层，3—冷却腔室，4—中压进汽，5—中压进汽中心线，6—转子中心线，7—冷却蒸汽入口，8—冷却蒸汽出口。

具体实施方式

如图2所示，一种汽轮机中压夹层冷却结构，包括中压外缸1、中压隔热层2；所述中压外缸1、中压隔热层2之间形成冷却腔室3；所述冷却腔室3有冷却蒸汽入口7和冷却蒸汽出口8，分别处于中压进气中心线5两侧；所述中压隔热层2为双层结构。图2只反映转子中心线6上方的汽轮机中压夹层冷却结构的情形。

本发明针对超临界机组提出采用双层隔热层的形式对中压进汽夹层进行冷却，进一步减小冷却所需的蒸汽流量。

设定夹层温度为冷却目标温度，如腔内温度低于该值，则达到冷却夹层的要求，极限情况就是冷却蒸汽温度在冷却腔室内温度达到了设定的目标温度，此时冷却蒸汽流量最小，因此已知目标温度的情况下可求得所需冷却蒸汽的最小流量。

如图3所示，以某一典型机组为例，计算所需几何参数根据机组实际尺寸，冷却蒸汽来自于高压抽汽，抽汽温度低于中压进汽温度，设定不同目标冷却温度，计算单层和双层隔热罩冷却所需最小冷却蒸汽流量，如附图3所示为不同情况下所需冷却蒸汽流量与目标温度的变化曲线。

从附图3可以看出，冷却目标温度越高，所需的冷却蒸汽流量越小。双层冷却方式与单层冷却相比，如仅考虑导热，冷却流量减小了将近一半，如仅考虑热辐射，冷却流量约只有单层导热的1/10。而实际过程是导热和热辐射同时存在，也就是说双层冷却方式所需冷却蒸汽量更小，这就大大减小了冷却对汽轮机效率的影响。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。