专利名称：汽轮机蒸汽过滤器的制作方法
本申请是1994年11月25日提交的序号为08/344862的未决申请的部分继续申请。
本发明涉及汽轮机和用于阻止蒸汽中携带的大的颗粒物质进入汽轮机的装置。
所有的汽轮机都有蒸汽过滤器，用于捕捉锅炉供给的蒸汽中携带的颗粒物质，防止其进入汽轮机，以免造成汽轮机的严重损坏。
现有汽轮机通常使用两种类型之一的蒸汽过滤器。
第一种类型是一个带有一些大孔的圆筒，这些大孔设置成使得带有小孔的滤网环绕圆筒一周布置。这种类型的过滤器可以过滤掉蒸汽中大于约1/8英寸大小的粒子。这类系统还可以暂时加装一更细的滤网，在已知锅炉产生颗粒物质严重情况下短期使用。这类过滤器出现的一个小缺陷是滤网本身将随运行和使用时间的推移而失效，从而造成汽轮机内部严重的损坏。同时蒸汽通过必经的滤网和过滤器的孔时，增加了蒸汽的压力降。
第二种类型的过滤器是一个简单的圆筒，带有许多小孔。这些孔允许蒸汽通过但阻止比孔大的粒子通过。孔的选择因汽轮机的设计不同而异。有的设计选用大约1/4英寸的孔，而另一些则选用大约3/32英寸的孔。这类过滤器的孔采用方形的直切式的导口，这样，流量系数相对地小，从而引起较大的进汽压降。这些孔很容易被高速运动的粒子损坏，进而减少汽流的有效流通面积并增加不必要的压降。
本发明的目的是消除在上述第一种类型的过滤器中出现的滤网失效问题；进一步的目的是减小通过过滤器粒子的最大尺寸；更进一步的目的是减少蒸汽经过任何过滤器时均产生的工作压降。此外，简化过滤器的使用和保养。
图1是实施本发明的安装在汽轮机止动阀壳体内的一个过滤器的局部横截面图2是图1中过滤器的立体图；图3是显示呈非卷绕或展开状态的图2中过滤器平面图；图4是横向穿过图2中过滤器所取的剖开的横截面的部分放大图；图5是横向穿过一改进形式的过滤器所取的部分放大剖开的横截面图；图6是图5中安装于汽轮机止动阀壳体中的改进的过滤器的局部横截面图；以及图7是图5中的改进的过滤器的立体图，为清楚起见而去掉了滤网。
图1是一汽轮机止动阀壳体11的局部横截面图。蒸汽由进汽道14进入阀壳体，箭头S表示汽流方向。
阀壳体11中包含的是一圆筒形的蒸汽过滤器13，即体现了本发明的优选形式。蒸汽过滤器13有多行相隔一定间距平行排列的孔，通常用17表示，这些孔沿水平方向延伸穿过过滤器筒壁。
全部蒸汽都必须通过过滤器筒壁上的孔17，设置孔的目的是阻止来自锅炉的大的金属颗粒(未图示)进入汽轮机(未图示)。
当蒸汽通过过滤器13上的孔17后，流过阀排出管12，然后进入汽轮机(未图示)。过滤器的上端与阀壳体的盖接触，下端与阀壳体的内表面接触，这种两端金属与金属的接触防止了汽流旁漏。
在阀壳体11内，一环形通道26环绕过滤器13。该通道让汽流在阀壳体与过滤器之间通过，使蒸汽通过过滤器上所有的孔17。通过在环形通道26中正对进汽道14的位置设置一凸台27，形成一局部阻塞，使蒸汽或粒子的循环运动减至最低限度。
正如图4所示，每个孔17在过滤器圆筒的外壁上都有一外口或导入端X，而在过滤器圆筒的内壁上有一个内口或导出端Y，在导入端X与导出端Y之间是中间部分W。
每个孔17的直径在从导入端X到中间部分W的沿长度的大约中心的位置时，是基本不变的，而由该中心位置到孔的内端有一均匀的锥度Z，提供一铃形的内端或导出端Y。因此导出端Y处孔径比中间部分W大。
由于导向导出端Y的锥度Z形成了一放射状通道，孔17的这种结构减少了蒸汽通过过滤器13时产生的压降。
放射状通道的目的是在孔的导出端反向地减慢蒸汽流速以提高蒸汽压力。这样减少了在孔17的压降，也减少了将汽流转向90度而引起的压降，这样汽流被导向汽轮机止动阀(未图示)，从而改善了汽轮机的工作性能。
孔17的锥度和角度是可以改变的以适应不同的应用需要。有人建议锥度的半角为3.5度，锥长应取足以增加孔的流通面积两倍。
图2为一圆筒形蒸汽过滤器13的立体图。孔17分布在过滤器筒壁圆周的大部分区域上。然而，对于过滤器上受到由蒸汽进入通道14进入的高速汽流冲击的部分16，在纵向延伸的圆周区域内并未布孔。该区域在圆周方向上用a-a’表示。
在有一定间距的纵向延伸的圆周区域b-d内，设置不同直径的孔17b-17d。在过滤器圆周上其余的有一定间距的纵向延伸的圆周区域b’-d’内，设置不同直径的孔17b’-17d’。
在分别位于部分16和区域a及a’两边的区域b和b’中，孔17b和17b’的孔径都相对较大，为1/4英寸的数量级。
在分别位于区域b和b’两侧的区域c和c’，孔17c和17c’稍小，为适中孔径1/8英寸。
在分别位于区域c和c’两侧的区域d和d’，孔17d和17d’的孔径最小，为3/22英寸的数量级。
从各区域a-d和a’-d’的变化关系图示于图3，其中，过滤器的壁被展开了。
基于这种分区布置，相对较大的孔17b和17b’用在区域b和b’，粒子几乎没有机会进入该区。而小孔17d和17d’用在区域d和d’该区粒子活跃，容易入孔。邻近区域b和b’的粒子经环形通道26在通常平行于孔17的轴线的方向上进入孔17。邻近区域d和d’的粒子跳跃并被汽流搅动以在随机方向运动，因此，这些粒子更易在这些区域内进入孔17，尤其是当这些孔较大时。
图5-7说明实施本发明的过滤器113的一种改进的形式。
在这个实施例中，将一细的滤网122安装在过滤器113外面，其入口在123处焊接，并/或加铆钉或锣钉(未图示)；并且过滤器113取代阀壳体11中央的过滤器13。
带有细滤网112的过滤器113，在存在来自在锅炉的粒子可能性较大的情况下，可暂时使用。图中的突肩128用以保护细滤网。
正如图1-4中的过滤器13一样，过滤器113的筒壁圆周的大部分区域都布有孔117。而在过滤器承受由进汽通道14进入的高速汽流冲击的一个沿纵向延伸的圆周部分或区域116未布孔。
在过滤器113上，具有不同直径的孔117b-117d和孔117b’-117d’，它们以一定间距在纵向延伸方向圆周区域贯穿过滤器壁的其余部分设置。
正如图5所最清楚地显示的，孔117是圆形的，正如外入口端X’一样，在124处过滤器壁的外形也是圆形的，用以减少蒸汽压降和因粒子撞击对孔的损坏。
此外，每个孔117在过滤器圆筒内壁上都有一内端或导出端Y’，及在导入端X’与导出端Y’之间的中间部分W’。
每个孔117的直径从圆形的导入端X’到中间部分W’的长度的近似中心的位置是基本不变的。由此近似中心位置到孔的内端则有逐渐增大的锥度Z，以形成一铃形的内端或导出端Y’。因此在导出端Y’处的孔径较中间部分W’处大。
与图1-4中的实施例一样，孔117的这种结构减少了蒸汽通过过滤器113时产生的压降。引导至导出端Y’的锥度Z’形成一放射状通道，目的是在孔的导出端反向地减慢蒸汽流速，提高蒸汽压力。同时减少在孔117产生的压降和为了将汽流导向汽轮机的止动阀(未图示)所需的将汽流转向90度引起的压降。从而改善了汽轮机的工作性能。
需指出，本发明的蒸汽过滤器适用于高压汽轮机，也适用于再加热式汽轮机的进汽系统。
权利要求
1.一种蒸汽过滤器，固定地装于汽轮机进汽系统中，用以阻止蒸汽中大的金属粒子进入汽轮机，其特征在于在过滤器圆周的大部分区域布置有多个有一定间距的通孔，通孔的直径各不相同，同类直径的孔位于同一纵向延伸的圆周区域内，最大直径的孔布置在金属粒子极少可能进入的区域，小直径的孔布置在金属粒子最可能进入的区域；并且过滤器中有一个没有孔的纵向延伸的圆周区域，在此处由于粒子的运动速度和方向，对位于此区域的任何孔都会造成损坏；每个通孔在过滤器圆筒外壁都有一导入端Y，在过滤器圆筒内壁则有一个导出端，并且在导入端与导出端之间有中间部分，导出端的直径比中间部分大，用以反向减慢蒸汽流速并降低蒸汽压降。
2.根据权利要求1所述的一种改进的过滤器，其特征在于，每个通孔的中间部分在一部分长度上有锥度，该锥度在导出端结束。
3.根据权利要求2所述的一种改进的过滤器，其特征在于，其锥度的半角是3.5度，锥形的长度足以使孔的流通面积增加到两倍。
4.根据权利要求1所述的一种改进的过滤器，其特征在于，细滤网位于外部并用以保护过滤器上各区域的孔。
5.根据权利要求1所述的一种改进的过滤器，其特征在于，孔有圆形导入端，以使蒸汽压降和粒子对孔的损坏程度减至最低限度。
全文摘要
在汽轮机进汽系统中装有一种蒸汽过滤器，用以阻止蒸汽中大的金属粒子进入汽轮机。在该过滤器圆周的大部分区域布置的多个有一定间距的不同直径的通孔，同类直径的孔位于同一纵向延伸的圆周区域内，最大直径的孔布置在金属粒子极少可能进入的区域，小直径的孔布置在金属粒子最可能进入的区域；并且过滤器中有一个没有孔的纵向延伸的圆周区域；每个通孔在过滤器圆筒外壁都有一导入端Y，在过滤器圆筒内壁则有一个导出端，导出端的直径比中间部分大，用以反向减慢蒸汽流速并降低蒸汽压降。
文档编号F01D25/00GK1156212SQ9612065
公开日1997年8月6日 申请日期1996年11月1日 优先权日1995年11月27日
发明者罗纳德·E·布兰登, 戴维·E·布兰登 申请人:罗纳德·E·布兰登, 戴维·E·布兰登