专利名称：汽轮机的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽轮机，特别是，涉及低压汽轮机，其中蒸汽通常轴向流过由叶片外环支撑的径向延伸的静止叶片和装在转子上的转动叶片列到达排汽导流通道将最后一列叶片的排汽引到排汽口。
一般来说，汽轮机的功率输出是一个主要包括蒸汽流量的几个已知变量的函数。因此，人们提出通过用较长叶片代替汽轮机最后一列的转动叶片来增加蒸汽流量，从而增加现有低压汽轮机的功率输出。通过用径向延伸超过静止叶片的转动叶片代替原来的转动叶片可以实现蒸汽流量的显著增加。然而，这要求支撑静止叶片的叶片外环的蒸汽导流面外延加工以提供一个较向外延伸的导流面把蒸气引到替代的转动叶片的顶端。外延加工现有汽轮机的叶片外环和通常支撑叶片外环的支撑环将去掉叶片外环和通常提供支撑的支撑环邻接的下游端以保证静叶和叶片外环不受作用于叶片上的轴向直接压力。另外，如果替代的动叶径向延伸超出支撑静叶的叶片外环，通常用螺栓连接到现有汽轮机支撑环上的排汽导流装置不能再和支撑环成一条直线。
因此，本发明的主要目的是向汽轮机提供具有引导蒸汽进入和离开动叶的导流面，其中动叶径向延伸超出支撑轴向相邻的上游静叶栅的叶片外环，并且本发明向汽流与相对较长的动叶连通的气体导流面提供支撑。
根据这一目的，本发明属于一台汽轮机，其中蒸汽沿一条通路通过在汽流通路中径向延伸的静叶和动叶，然后通过排汽导流通道轴向流动，该汽轮机具有一个汽缸，支撑一列径向延伸的静叶的一个叶片外环，叶片外环具有一个用于当蒸汽流过静叶栅时将该蒸汽向外引导的一个通常为锥形的导流面;而且一个支撑环固定地安装在汽缸内并且在叶片外环周围径向邻接以支撑叶片外环，该支撑环具有一个与叶片外环的导流面轴向相邻且由该导流面向外伸延的一个导流面;其特征在于一个隔环轴向与支撑环相邻设置，并且具有一个与支撑环导流面相邻且从该导流面向外延伸的导流面;一列动叶具有与隔环导流面相邻的端部，并且径向延伸到叶片外环之外和紧挨隔环轴向设置的排汽导流装置。
仅只通过举例的方式，对附图中示出的最佳实施例的下列描述将使本发明变得更加显而易见，其中
图1是采用本发明的轴流式蒸汽轮机的部分纵向剖视图;
图2是图1中以括号2概括地表示的最后一列静叶和动叶及其下游排汽导流装置的放大纵向剖视图;
图3是图2中以括号3概括地表示的汽轮机叶片和排汽导流装置的径向端部的放大纵向剖视图;
图4是大致表示支撑图3中所示结构的另一种装置的纵向剖视图;
图5是图3中所示汽轮机的主要结构的纵向剖视图，同时也以虚线示出了常规汽轮机叶片的相应位置。
图1通常表示一种采用本发明的多级双流低压蒸汽轮机。汽轮机10通常具有一个在汽缸14中，两端部16、18之间轴向延伸的转子结构12。常规地，一台发电机(未示出)或其它低压汽轮机与转子结构12的一端转动连接，高压或另一个低压汽轮机(未示出)转动地和转子结构12的另一端连接。汽缸14通常包括一个外缸19和一个内缸20。外缸19水平分成一个上半部21和一个下半部22。内缸20同样分成一个上半部23和一个下半部(未示出)。
蒸汽通过间隔的进汽管例如进汽管24到达整个包围转子结构12的一个中心设置的进气室26流入汽轮机10。蒸汽在隔开的缓冲撑杆27周围向内流动并且撞击由撑杆27通过臂29支撑的入口导流装置28。入口导流装置28使转子结构避受高速蒸汽的损坏并将蒸汽引至轴向。然后，蒸汽分成二股汽流30、32，一股汽流30通常沿着轴向通路通过几级汽轮机叶片34流向转子结构12的一端16，另一股汽流32通常沿着轴向通路通过相同级数的汽轮机叶片36流向转子结构12的另一端18。在所示的汽轮机10中，蒸汽流30、32通过在汽流通道中径向延伸的七级叶片流动。每级叶片通常包括牢固安装在汽缸14中的上游的一列静叶，和安装在转子结构上的下游的一列动叶。蒸汽30、32通常由静叶38、40表示的静叶最后一列和动叶42，44表示的动叶最后一列流出，通过一个由内壳50、52和排汽导流装置54、56确定的环形排汽导流通道46、48，进入排汽室58。然后，蒸汽流过外缸19下半部分22中的一个大的面向下的排汽连接部分60并进入一个冷凝器(未示出)。
图2-5通常显示汽轮机叶片的最后一列38、42和靠近转子结构12的一端16的下游排汽导流通道46。汽轮机叶片最后一列40、44和靠近转子结构12另一端18的下游排汽导流通道48的结构布置是相同的，不必再进行讨论。
静叶38从转子结构12，在叶片内环62和同心的叶片外环64之间径向延伸。该静叶38被焊接到环62、64上以形成一个通常由一个支撑环66支撑的静叶组件。支撑环66是与汽缸14整体铸造或焊接装配，而因此由二个半环组成，其一个半环与内缸20的上半部分23形成一体，其另一半环与内缸20的下半部分形成一体。叶片内环62支撑一个汽封件68，例如所示的小直径汽封。
叶片外环64具有一个锥形导流面70，用来向外引导蒸汽30通过静叶38流往动叶42。支撑环66具有一个轴向与叶片外环导流面70相邻并且由导流面70向外延伸的导流面72，以便当蒸汽从静叶38流往动叶42时引导蒸汽30。叶片外环64通过与导流面70、72隔开的一个舌槽配合固定到支撑环66上。如图所示，叶片外环64具有一个装配到支撑环66内的槽76中的舌74，并且舌74和槽76在一个托住支撑环66的、径向延伸的汽缸壁78的上游侧和下游侧轴向延伸。支撑环槽76的下游壁80是一个支承面，该面对由蒸汽30施加到静叶38上的轴向直接压力起作用。另一种舌-槽配合可以包括一个径向延伸到叶片外环槽(未示出)内的支撑环舌(未示出)，并且在这一种布置中，支承壁可以是支撑环舌的上游壁，叶片外环64通过填隙金属(图3)82紧紧顶着支撑环槽壁80，在装配过程中金属82填入由叶片外环64和支撑环66所确定的空隙时是可以塑性变形的。
轴向与支撑环66相邻的隔环84具有一个从支撑环66的导流面72向外延伸的蒸汽导流面86用来引导蒸汽去往动叶42的端部88。隔环84具有一个切口部分90，用于和支撑环66的外圆周表面相配合以使支撑环66的气体导流面72和隔环84的气体导流面86成一条直线。另一方面，隔环84和支撑环66可以由一个轴向延伸的舌槽配合对准(未示出)。动叶42安装在静叶38下游的转子结构12上。正如图上所示，叶片42的端部88径向延伸到支撑静叶38的叶片外环64之外，而且叶片外环64、支撑环66和隔环84的蒸汽导流面70、72和86分别引导蒸汽30流过动叶42的整个长度。
排汽导流装置54具有一个通常为锥形的从法兰94延伸的外壳92，该法兰94设置在动叶栅42的周围，且与隔环84轴向相邻，以便轴向引导离开叶栅42的蒸汽30。正如在图3中可以非常清楚看出，排汽导流法兰94和隔环84由螺栓96固定到凸台上，例如凸台98;凸台被焊接到径向汽缸壁78上。最好是使用角焊缝100，以便长焊缝不出现热变形的迹象。凸台98最好是用螺栓，例如螺栓102，可靠地紧固到径向汽缸壁78上以在由于废劳、腐蚀、应力腐蚀或其它原因使角焊缝100脱落的情况下固定凸台98。隔环84的切口部分90为排汽导流法兰94的定位以及可靠地托住支撑环66抵抗蒸汽流的压力提供了一个方便的结构。
图4显示了将法兰94，隔环84以及凸台98紧固到径向汽缸壁78的另一种结构，其中从法兰94上延伸的较长螺栓104如图所示与径向汽缸壁78螺纹啮合。最好提供一条连续的锁定焊缝106以在螺纹108不能保持紧固的情况下锁住螺纹啮合以及防止螺纹108腐蚀。另外，和图3所示的结构相比，图4所示的结构要求的焊接较少。
本发明对于改造现有的汽轮机以增加其功率输出特别有用。图5是概略地将图1-3的汽轮机10改造后的情况与其原设计进行比较，原设计用虚线表示。正如上面所讨论的，改型后的汽轮机10通常具有一列静叶，例如安装在一个支撑环66内的叶片38，在相邻的下游侧还有一列相对较长的动叶，例如在排汽导流装置54内的叶片42。汽轮机10原来采用较短的动叶，如叶片130，它设置在较小的排汽导流装置132内，排汽导流装置直接用螺栓固定到支撑环66相邻的下游端134上，而不是固定到更远的径向汽缸壁78上来支撑排汽导流装置132。支撑环66相邻的下游端134原来还有一个支承壁136，以将原静叶138固定到位。正如在图5中可以看到，支撑环66的下游端134和其原支承壁136必须从支撑环66上加工掉，以使较长的动叶42的上游有一个取向适当的蒸汽导流面72。因此，原静叶组件不设置槽76就不能牢固地安装于支撑环66内。
权利要求
1.一台汽轮机(10)，其中，蒸汽沿一条通路(30)通过汽流通路中径向延伸的静叶(38)和动叶(42)，然后通过一个排汽导流通道(46)轴向流动，汽轮机(10)具有一个汽缸(14)，一个支撑一列径向延伸的静叶(38)的叶片外环(64)，叶片外环(64)具有一个通常为锥形的导流面(70)，以便当蒸汽流过静叶栅(38)时将其向外引导；以及一个支撑环(66)，该支撑环固定地安装于汽缸(14)中并在叶片外环(64)周围径向邻接以支撑叶片外环(64)，支撑环(66)具有一个导流面(72)，该导流面轴向与叶片外环(64)的导流面(70)相邻并从该导流面(70)向外延伸；其特征在于一个隔环(84)与支撑环(66)轴向相邻设置，并且具有一个与支撑环(66)的导流面(72)相邻并从其向外延伸的导流面(86)；一列动叶42，具有与隔环导流面(86)相邻的端部(88)，且径向延伸到叶片外环(64)之外以及与隔环(84)轴向相邻设置的排汽导流通道(46)。
2.根据权利要求1所述的汽轮机，其特征在于叶片外环(64)具有一个舌(74)，该舌装配于支撑环(66)内形成的槽(76)中。
3.根据权利要求2所述的汽轮机，其特征在于支撑环(66)与一个径向延伸的汽缸壁(78)整体形成，并且叶片外环(64)的舌(74)轴向顶着径向延伸的汽缸壁(78)下游的支撑环(66)。
4.根据权利要求1、2或3所述的汽轮机，其特征在于隔环(84)具有一个切口部分(90)，适合于装配到支撑环(66)上以使它们的导流面(70、72)成一条直线。
5.根据权利要求1～4中任何一项所述的汽轮机，其特征在于支撑环(66)与一个径向延伸的汽缸壁(78)整体形成，并且排气导流装置(54)具有一个与隔环(84)轴向相邻和与动叶(42)径向相邻的法兰(94)，而凸台(98)设置在隔环(84)和径向延伸的汽缸壁(78)之间支撑环(66)的径向，排汽导流装置(54)的法兰(94)通过隔环(84)和凸台(98)紧固到径向延伸的汽缸壁(78)上以支撑排汽导流装置(54)和支撑环(66)。
6.根据权利要求5所述的汽轮机，其特征在于法兰(94)和隔环(84)通过螺栓(96)紧固到凸台(98)上，螺栓(96)与凸台(98)螺纹啮合并且凸台(98)通过角焊缝(100)固定到径向延伸的汽缸壁(78)上。
7.根据权利要求6所述的汽轮机，其特征在于焊接的凸台(98)通过螺栓(102)固定到径向延伸的汽缸壁(78)上，其中螺栓(102)与凸台(98)螺纹啮合。
8.根据权利要求5所述的汽轮机，其特征在于法兰(94)用从法兰(94)上延伸出的螺栓(104)紧固到径向延伸的汽缸壁(78)上从而与壁(78)螺纹啮合。
9.根据权利要求8所述的汽轮机，其特征在于螺栓(104)被焊接到径向延伸的汽缸壁(78)上。
全文摘要
在具有支撑一列静叶(38)的叶片外环(64)和下游相邻的一列长动叶(42)的一台汽轮机(10)中，叶片外环(64)具有一个通常为锥形的导流面(70)并由一个径向邻接的支撑环(66)支撑，支撑环(66)具有一个与叶片外环(64)的导流面(70)轴向相邻并从其向外延伸的导流面(72)，一个隔环(84)与支撑环(66)轴向相邻布置并且具有一个从支撑环(66)的导流面(72)向外延伸的导流面(86)，从而与引导动叶(42)排汽的相邻的排汽导流装置(54)相接合。
文档编号F01D9/04GK1045152SQ90100850
公开日1990年9月5日 申请日期1990年2月21日 优先权日1989年2月21日
发明者小约翰·柯姆贝·格罗内恩达尔 申请人:西屋电气公司