专利名称：轴流式汽轮机的制作方法
技术领域：
本发明是关于轴流式汽轮机，尤其是这样一种汽轮机，它改进了用来通过从蒸汽入口到汽轮机第一膨胀级的驱动蒸汽的喷咀组，以及提高其疲劳强度的方法。
用于发电的轴流式汽轮机一般具有一个转子，它置于汽缸内，而且最好是一个双层汽缸，即一个外缸和一个装有转子的内缸。这个双层汽缸能够减少各个汽缸横断面的温度梯度和压差，以便每个汽缸各自自由膨胀。喷咀室通常置于内缸中，它使进汽的方向从径向变为轴向，然后通过喷咀组去往汽轮机的动静叶片。
轴流式汽轮机运行时，进汽通过入口管咀充入到包括多个喷咀组的喷咀环。这些喷咀组具有控制使蒸汽流向去调节级或蒸汽第一膨胀级的叶片。这些喷咀的出汽边由于结构中发生的循环脉冲就会产生破裂或裂纹。在蒸汽以高速射出的地方，喷咀势必会产生裂纹和毛边，並同时产生损失。这个问题之所以产生是因为在喷咀的每一侧上存在压差。但是因为象钢屑之类的硬颗粒有时随蒸汽进入而增加了裂纹问题，使问题扩大。使用高抗腐蚀涂层来保护喷咀叶片是不可行的，因为由于膨胀系数不同使这样的涂层要剥落。再者，不能使用这样的涂层是因为它们会降低零件的疲劳强度。为了缓和裂纹问题，喷咀的出汽边经常做得比必要的或所需的要厚些。
对于喷咀来说裂纹问题的一个根源是在汽轮机运行中喷咀是受拉应力的。由于它的安装和设计，喷咀承受某种结构负载。如果喷咀不受拉应力，疲劳强度就会提高而且出汽边就可以减薄到效率较高的设计值。
本发明的主要目标是提供一种轴流式汽轮机，其中运行时喷咀上的拉应力被减小，从而提高喷咀的疲劳强度。
根据这个目标，本发明用于轴流式汽轮机，它有一个汽缸，一个支持在上述汽缸中转动的转子並至少在转子上装有一列叶片，一个入口喷咀环相对于上述的转子在上述汽缸中邻近上述那排叶片园周向布置，上述入口喷咀环包括径向间隔配置的内圈和外圈，其间形成两个相对的槽道，有多个喷咀室与所述的内圈和外圈之间的空间相连接;並且有多个喷咀组，它们具有径向的往里和往外伸展的法兰，置于上述入口喷咀环所述相对着的槽道中，其特点在于所述的喷咀叶片法兰是在上述喷咀环内外圈所施加的压力下夹在所谓相对着的槽道中。
喷咀组是在拉开内外圈时嵌入这间隔配置的入口喷咀内外圈之间的，这样喷咀组就在压力下夹在其中，这就减小了汽轮机运行时那上面的拉应力。
仅只通过举例的方法，按照附图中所示出的较佳实施例的以下描述，本发明就会变得更加显而易见，其中
图1是根据本发明设计的轴流式汽轮机的局部剖视图;
图2是放大了的类似于图1的横剖视图，示出了轴流式汽轮机喷咀室、喷咀组和调节级的区域;以及图3是沿图1的Ⅲ-Ⅲ线得到的横剖视图。
现参见这几张图，轴流式汽轮机1有一个外壳或外缸3，和一个内壳或内缸5，它装有一个转子7。在某些汽轮机实施例中，只设置外缸或外壳3。然而以下描述将参考这样的较佳实施例，其中在外缸3和转子7之间设有一个内缸5。设有多个入口管咀9，它们与一个入口喷咀环11相连。喷咀环11相对于转子7园周向布置並且包括多个入口喷咀室13，它们与入口管咀9相连，还有最后，在相对于转子7的轴向，作为喷咀组15，处于喷咀环的径向间隔配置的内外圈17、19之中。喷咀室13，一般设置约4到6个或更多，它们将通过入口管咀9进入的蒸汽分送到喷咀组15，蒸汽再通过喷咀组初次膨胀。每一个喷咀组15包括多个静叶片21(图2)。具有叶片21的喷咀组15控制蒸汽的膨胀並且在进入与转子相连的调节级动叶片23进一步膨胀之前赋于蒸汽以所需的流向。喷咀环11和转子7之间装有迷宫汽封25以减少其中的泄漏。
作为蒸汽通过汽轮机1流动的例子，该蒸汽从入口管咀9流至喷咀组15，並且通过喷咀组15去往调节级动叶片23。如箭头所示(图1)，然后汽流就反向並且流过一系列交替布置的喷咀静叶27和汽轮机动叶29，从而使转子7转动。然后蒸汽通过出口导管31排出汽缸，以便进行再热，而且在再热之后通过入口导管33返回，再热蒸汽再流过一系列交替布置的喷咀静叶35和动叶37，进一步驱动转子7。然后，蒸汽作为冷却介质，通过外缸3和内缸5之间的空隙39，最后经排汽管41从汽轮机排出。
根据本发明，设计了喷咀室13，以保证喷咀组15处于一定的压力下。喷咀组15有一个径向往里伸出的法兰43，配上它是为了座入喷咀环11的内圈17形成的槽道45中，並且槽道45底部的喷咀环11中有第一个底面47。在喷咀组15上，有径向往外伸出的法兰49是为了座入喷咀环11的外圈19形成的槽道51中，並且在槽道51底部的喷咀环11中有第二个底面53。槽道45和51以及第一个和第二个底面47和53彼此相对。喷咀组15的径向宽度d，略大于喷咀环11的内外圈17和19之间的距离，以致于内外圈必须用力分开至比d大的距离，以在其中放入喷咀组15。当放松张开径向间隔配置的内外圈17和19的力时，喷咀组15就在喷咀环内外圈17和19施加的压力下被夹在中间，如图2中的箭头所示。所需的压力产生于喷咀环11的内圈17中的槽道45底部的第一个底面47对于内伸法兰43的抵触和喷咀环11的外圈19中的槽道51底部的第二个底面53对于外伸法兰49的抵触。由此产生的力然后就作为压力通过喷咀组15来传递。
为了嵌入喷咀，径向间隔配置的内外圈17和19必须径向彼此相对位移，比如用拉开的办法位移足够的距离，使喷咀法兰43和49能够进入相对着的槽道45和51中。可以在径向间隔配置的内外圈17和19上分别设置凸块55，而内外圈可以借助于上述凸块，用与图2所示的箭头反向的作用力拉开，以便喷咀能够沿轴向滑移到位。一旦放松这个力，喷咀环11的内外圈17和19就把压力加在喷咀组15上。
在另一种组装喷咀组的方法中，为了喷咀组处于来自喷咀环的压力下，径向间隔配置的内外圈17和19要加热而喷咀组15则要冷却。喷咀环内外圈上的热效应使彼此相对地径向位移同样的量，而喷咀组则收缩，结果喷咀组就能够被嵌入，当回复至常温度时，喷咀组15就会处于来自径向间隔配置的内外圈17和19的压力下。
在压力下嵌入喷咀组15之后，当蒸汽压力负载在起作用时，就有拉应力。喷咀就从一种曾经是高拉应力的设计转变成目前的一种低压应力或低拉应力的设计。疲劳强度由于这种拉应力的减小和消除的结果而增加。当该结构将较大的压应力加在喷咀室上时，因为它目前必须支承该压差，这个压应力就要通过加强喷咀室的设计计算来抵消，並且通过在喷咀的效率方面有较大的提高来证明是合理的。
本发明在汽轮机带负荷时在喷咀上设置了压力以取代拉力。因此增加了疲劳强度而且可以在喷咀上使用较薄的效率较高的出汽边。这种结构还将允许在喷咀上使用抗腐蚀涂层，因为不再有传统设计中流行的同种疲劳环境。
权利要求
1.轴流式汽轮机有一个汽缸(3)，一个支持在上述汽缸(3)中转动的转子(7)和至少有一列安装在转子上的叶片(23)，一个入口喷咀环(11)相对于上述的转子(7)在上述汽缸(3)内邻近上述那列叶片(23)园周向布置，上述入口喷咀环(11)包括径向间隔配置的内圈(17)和外圈(19)，它们具有在那里形成的相对着的槽道(45、51)，多个喷咀室(13)与所述的内外圈(17、19)之间的空间相连接；而多个喷咀组(15)具有径向内伸和外伸的法兰(43、49)，它们位于上述入口喷咀环(11)的所述相对着的槽道(45、51)中，其特点在于所述的喷咀组法兰(43、49)是在上述喷咀环内外圈(17、19)产生的压力下夹在所述相对着的槽道(45、51)中。
2.如权利1中所述的轴流式汽轮机，其特点在于所述的汽缸(3)包括一个外缸(3)和一个设在上述转子(7)和上述外缸(3)之间的内缸，以及所述的入口喷咀环(11)相对于上述转子(7)布置在所述的内缸(5)中。
3.如权利1或2中所述的轴流式汽轮机，其特点在于上述入口喷咀环(11)中的第一个底面(47)是在上述径向间隔配置的内圈(17)中的槽道(45)的底部形成的，而上述入口喷咀环(11)中的第二个底面(53)则在上述径向间隔配置的外圈(19)中的槽道(51)的底部形成的，这两个底面(47、53)分别在所述的喷咀组(15)的径向内伸法兰(43)和径向外伸法兰(49)上施加压力。
4.如权利3中所述的轴流式汽轮机，其特点在于每一个喷咀组中包括多个静叶(21)。
5.如权利1至4的任一个所述的轴流式汽轮机，其特点在于凸块(55)设在上述喷咀环(11)的所述径向间隔配置的内圈和外圈(17、19)的每一个上面，以便所述的内外圈(17、19)能够拉开以嵌子喷咀组(15)。
全文摘要
轴流式汽轮机有一个就其转子圆周向布置的喷嘴环(11)以及组成其中形成相对着的槽道(45，51)的喷嘴环(11)的内圈和外圈(17，19)，还有多个喷嘴组(15)，它们具有径向外伸和内伸的法兰，以这样一种方式置于入口喷嘴环槽道(45，51)中，即在喷嘴环内外圈(17，19)产生的压力下法兰被夹在其中，从而在汽轮机运行中减小喷嘴组(15)上的拉应力。
文档编号F01D9/04GK1041810SQ89107928
公开日1990年5月2日 申请日期1989年10月14日 优先权日1988年10月14日
发明者乔治·约瑟夫·西尔维斯特丽 申请人:西屋电气公司