专利名称：带冲击转子的汽轮机的操作方法和实现该方法的汽轮机的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽轮机的领域。其涉及根据权利要求1的前序部分用于操作汽轮机的方法。其还涉及实现该方法的汽轮机。
背景技术：
应力腐蚀开裂(SCC)是一种损坏工艺，其根源为拉伸应力、腐蚀的环境和经受它的材料的同时出现。这三个因素之一的消除或改变经常能够消除应力腐蚀开裂本身，或减少对它的敏感性并因此实际构成控制应力腐蚀开裂的明显方法。应力腐蚀开裂是亚临界裂缝生长现象，其包括在特定点处的裂缝萌生、裂缝扩展和最后的最终过载断裂。作为应力腐蚀开裂的结果的故障经常出现在表面上中性的化学环境中，拉伸应力远低于相应金属的屈服点。应力腐蚀开裂因此也持续是重大机器故障的原因。在汽轮机中，应力腐蚀开裂特定地出现在潮湿蒸汽条件下。实际经验显示应力腐蚀开裂或者出现在叶片的紧固区域(在销孔的边缘，在杉形根，或在“跨越根部”)，或者出现在从转子盘到转子轴的过渡处。以前为了阻止或至少减少在汽轮机中的应力腐蚀开裂已提出了大量的提议。在 DE-Al 102004028395中提出了通过用惰性金属涂抹处于危险的汽轮机的零件来减少应力腐蚀开裂(也参见JP-A602U603)。为了防止应力腐蚀开裂，在DE-A1102006013139中提出了在相对在前级的最终涡轮级的区域中增加转子的屈服点。为了应力腐蚀开裂的应力最小化，在EP-A12143884中公开了在所述转子的轮盘的前侧设置热障涂层。JP-A61149501提出了为了减少变成水的蒸汽中的氧将胼注入蒸汽。根据JP-A6U61605，蒸汽的pH值保持在预定范围内，以便避免应力腐蚀开裂。所有所述技术方案提议对于生产工程原因或对于操作和技术原因都是非常昂贵的。最后，JP-A60209602提出通过以窄缝隙(图6中的D)节流使潮湿蒸汽变干(图 6中的C)，以便导引随后干燥的蒸汽在转子轴和收缩转子盘之间在每种情况下穿过缝隙按照轴向方向经过转子。整体结构或组装结构的冲击转子不能按照这种方式阻止应力腐蚀开裂，冲击转子中轴和轮子之间不存在对应间隔。具体地，在组装冲击转子的情况下只有在转子和轮盘之间的缝隙能够按照这种方法被保护，但不能保护维持的轮盘轮廓。
发明内容
因此本发明的目的是公开一种用于操作带冲击转子的汽轮机的方法，通过该方法在轮盘区域的应力腐蚀开裂能够以简单有效的方式被防止，另一目的是产生一种用于实现该方法的汽轮机。该目的通过权利要求1和9的特征的全部来实现。对于根据本发明的方法重要的是，干燥的过热蒸汽给送到汽轮机，并且重要的是，为了减少或避免暴露在潮湿蒸汽危险中的冲击转子的轮盘上的应力腐蚀开裂，干燥的过热蒸汽用于处于危险的冲击转子的轮盘的清洗。应力腐蚀开裂(SCC)要求液体介质的影响。鉴于热力学的观点，在膨胀管线进入所谓潮湿蒸汽区域(=穿过作为干燥过热蒸汽和潮湿蒸汽之间的边界线的威尔森 (Wilson)线)时在蒸汽-水循环中形成蒸汽潮湿。为了可靠地阻止冲击转子轮盘的应力腐蚀开裂，扫过它们的蒸汽必须是干燥过热的。为了实现这点，干燥过热泄漏蒸汽流沿轮盘导引朝向隔膜封垫(packing) 0根据本发明的方法的一种设计，干燥过热蒸汽通过单独的给送管线从外部蒸汽源给送到冲击转子。作为外部蒸汽源，例如高压涡轮部分或中级压力涡轮部分或外部蒸汽线在这种情况下都是可行的。然后外部蒸汽导向尤其在钻孔的轮盘之前的级1。这种设计当汽轮机将全部在潮湿蒸汽区域中操作时将是权宜之计。本发明的另一设计，其特征在于干燥过热蒸汽通过入口管道给送到汽轮机并由于在蒸汽通道内的增大膨胀从干燥蒸汽区域转换到潮湿蒸汽区域，并且其特征在于为了减少或避免暴露在潮湿蒸汽危险中的冲击转子的轮盘上的应力腐蚀开裂，干燥过热泄漏蒸汽流从干燥过热蒸汽流出，并用于处于危险的冲击转子的轮盘的清洗。具体地，在这种情况下的干燥过热泄漏蒸汽流直接在干燥蒸汽区域的冲击转子的第一级(N)的下游流出，并给送到一个或多个后续级的轮盘。如果干燥过热泄漏蒸汽流直接从蒸汽通道流出，就尤其简单。本发明的另一设计，其特征在于干燥过热泄漏蒸汽流的给送通过在轮盘中对应的泄漏蒸汽孔或开口来执行。具体地，为此对于每个轮盘多个优选轴向定向的泄漏蒸汽孔或开口在轮盘的圆周上以分布方式布置。具体地，汽轮机能够设计为双流向低压汽轮机。但是，本方法也能够用于单流向低压汽轮机。在这种情况下，泄漏蒸汽孔也能够方便地用于轴向推力补偿的目的。根据本发明的汽轮机包括沿机器轴线依次地布置的多个级，以及在每种情况下装配有对应转子叶片的轮盘与此相连，其中各个级的转子叶片伸进蒸汽通过入口管道进入其中的公共的轴向蒸汽通道，并且在级之间在每种情况下布置隔膜，其中为了减少或避免在危险处的轮盘上的应力腐蚀开裂，提供了用于将干燥过热蒸汽给送到危险处的轮盘的装置，其中汽轮机的转子设计为冲击转子，并且给送装置包括多重在轮盘中的泄漏蒸汽孔或开口。根据本发明的汽轮机的一种设计，为了给送干燥过热蒸汽，提供了连接到外部蒸汽源的单独的给送管线。根据本发明的汽轮机的另一设计，其特征在于对于每个轮盘，多个优选轴向定向的泄漏蒸汽孔或开口在轮盘的圆周上以分布方式布置。另一设计，其特征在于汽轮机设计为双流向低压汽轮机。
随后将参照附图更详细地基于例示的实施例说明本发明。在附图中图1详细示出了经过双流向低压汽轮机的一个流向的纵向剖面，干燥蒸汽根据本发明的一个例示实施例利用泄漏蒸汽流清洗轮盘；以及
图2相对于图1示出了本发明的另一例示实施例，其中通过单独的给送管线提供外部干燥蒸汽用于清洗。附图标记列表10汽轮机(带冲击转子的低压)11冲击转子lla-e 轮盘12机器轴线13入口管道14，25干燥的过热蒸汽15蒸汽通道16a导向叶片16b-e 隔膜17a-e转子叶片18泄漏蒸汽流(干燥过热的)19威尔森线20，21，22泄漏蒸汽孔23，M剩余蒸汽26给送管线27 开口DS干燥蒸汽区域N，N+1，· · ·，N+4 级WS潮湿蒸汽区域
具体实施例方式用于避免在汽轮机的冲击转子的轮盘中的应力腐蚀开裂的提出的技术方案目的在于消除作为在轮盘区域的应力腐蚀开裂的原因的潮湿蒸汽状况。这通过将干燥过热泄漏蒸汽从位于上游的汽轮机级导向位于下游的级来优选地实现，否则将暴露到潮湿蒸汽状况。通过设在轮盘中的特定尺寸的孔或开口，并且这些孔或开口沿轮子圆周以分布方式布置，这以尤其简单有效的方式执行。图1示出的是用于根据本发明的汽轮机的一个例示实施例。在这种情况下图1示出了带冲击转子的双流向低压汽轮机的一个流向的细节。汽轮机10包括冲击转子11，其围绕机器轴线12可旋转地被支撑，并具有多个级N，N+l,N+2, N+3, N+4 ( 一般地，N+x)。级N， N+l，N+2, N+3, N+4的每个由对应的轮盘lla_e形成，在轮盘的外周布置汽轮机的转子叶片 17a_e。隔膜16b_e定位在带转子叶片17a_e的轮盘lla_e之间。转子叶片17a_e和隔膜 16b-e径向伸进蒸汽通道15，驱动汽轮机的蒸汽流过蒸汽通道。蒸汽作为干燥过热蒸汽14 通过入口管道13导入蒸汽通道15。在入口管道13的端部，传统地在第一级N的前面设有第一组导向叶片16a。通过入口管道13导入汽轮机的干燥过热蒸汽14在蒸汽通道15中相继膨胀，并在覆盖一定的轴向距离(在相位图中)之后因此从干燥蒸汽区域DS变化为潮湿蒸汽区域WS，这两个区域由所谓的威尔森线19彼此分离。在潮湿蒸汽区域WS，轮盘由于湿气暴露于应力腐蚀开裂。为了确保所述轮盘(图1中这些为轮盘lib和后面的轮盘)的干燥环境，优选地在第一级N之后立即将干燥过热泄漏蒸汽流18从仍然干燥过热的主蒸汽流流出，并在转子叶片17a和隔膜16b之间并围绕隔膜16b的内周径向向内导向，以便然后撞击在下一级 N+1的轮盘lib上。在该轮盘lib中设置第一(优选轴向的)泄漏蒸汽孔20，流出的干燥过热泄漏蒸汽能够通过其进入两个级N+1和N+2的轮盘lib和Ilc之间的间隔，并也确保那里的干燥环境。在另外轮盘Ilc和Ild中的另外泄漏蒸汽孔21，22跟随，将干燥过热泄漏蒸汽导入轮盘的另外间隔，并阻止那里的潮湿蒸汽导致的应力腐蚀开裂。作为泄漏蒸汽孔和隔膜封垫的特定尺寸的结果，过剩的泄漏蒸汽出现(对于轮盘11c，扫过轮子两侧的过剩蒸汽例示地由图1中的标号23和M表示)，其在重新进入主流之前扫过入口侧和出口侧轮盘。主蒸汽流的膨胀保持几乎不受其影响。出于同样原因，汽缸的总效率保持几乎不受影响，或由于泄漏蒸汽孔21，22，23的合适尺寸以与其关联的效率损失使泄漏蒸汽再进入主流最小化的事实，甚至能够增加效率。本发明的另一例示实施例在图2中示出。在此，要求用于保护轮盘的干燥过热蒸汽25不从蒸汽通道15流出，而是通过(示意地示出的)单独的给送管线沈从外部蒸汽源提供。外部蒸汽源，例如高压涡轮部分或中级压力涡轮部分或外部蒸汽线在这种情况下都是可行的。然后外部蒸汽导向至尤其在设有开口 27的轮盘Ila的前面的级1或N。当汽轮机将全部在潮湿蒸汽区域操作或全部轮盘必须都被保护时这种构造是有利的。所述类型的泄漏蒸汽孔能够在本发明的保护范围内设在一个或多个轮盘中，以便为位于下游的期望轮盘或转子轴的区域产生干燥过热蒸汽条件，假定即使在更高轮盘温度和存在孔的情况下(但是，盘温度在下游降低)仍然确保了机械完整性。在更新工艺的范围内新转子或替换转子的情况下，当设计所述轮盘时能够考虑这些附加机械负载。在转子已被使用的情况下，为了验证转子的完整性，机械特征必须被重定义。总之，可以说(按照例示实施例)在级N的出口处的干燥过热泄漏蒸汽流从级N+1 的隔膜之前的主流引出，并沿轮盘导向隔膜封垫。N+1级的泄漏蒸汽孔20沿着随后级N+2 的方向实现该干燥过热泄漏蒸汽流的定向导向。如果没有孔，在隔膜(导向叶片16b)之后， 该干燥过热泄漏蒸汽流将沿级N+1的轮盘再次返回在级N+1的转子叶片行之前的蒸汽通道 15中的主流，并将与主流混合。如果没有孔，级N+2和那些后续级的接着的轮盘将继续处于潮湿蒸汽区域。泄漏蒸汽孔和隔膜封垫通过计算定尺寸，以致经过它们的泄漏蒸汽流至少相当于级N+2要求的泄漏质量流加上在重新进入主流之前扫过级N+1的入口侧和出口侧轮盘的少量余量。这阻止从级N+2之前的主流引起附加的载有湿气的泄漏质量流。依据应力状态和温度，后续级N+3，N+4等的轮盘也能够设计有泄漏蒸汽孔，以便在布置在那里的轮盘区域中确保干燥过热蒸汽状态。
权利要求
1.一种用于操作带冲击转子(11)的汽轮机(10)的方法，该汽轮机包括沿机器轴线 (12)串联布置的多个级(N，...，N+4)，并且装配有对应转子叶片(17a-e)的轮盘(lla-e) 在所有情况下与所述多个级相关联，其中各个级(N，. . .，N+4)的转子叶片(17a-e)伸进公共的轴向蒸汽通道(15)，蒸汽(14)通过入口管道(13)进入蒸汽通道中，并且隔膜(16b-e) 在所有情况下布置在级(N，. . .，N+4)之间，其特征在于干燥过热蒸汽(14,2 给送到汽轮机(10)，并且为了减少或避免暴露在潮湿蒸汽危险中的冲击转子(11)的轮盘(lla-e) 上的应力腐蚀开裂，干燥过热蒸汽(14，25)用于清洗处于危险中的冲击转子(11)的轮盘 (lla-e)ο
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于干燥过热蒸汽0 通过单独的给送管线 (26)从外部蒸汽源给送到冲击转子(11)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于干燥过热蒸汽(14)通过入口管道(13) 给送到汽轮机(10)并由于在蒸汽通道(1 内的增大膨胀从干燥蒸汽区域(此)转换到潮湿蒸汽区域(WS)，并且为了减少或避免暴露在潮湿蒸汽危险中的冲击转子(11)的轮盘 (llb-e)上的应力腐蚀开裂，干燥过热泄漏蒸汽流(18)从干燥过热蒸汽(14)流出，并用于清洗处于危险中的冲击转子(11)的轮盘(llb-e)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于干燥过热泄漏蒸汽流(18)直接在位于干燥蒸汽区域(此)中的冲击转子(11)的第一级(N)的下游流出，并给送到一个或多个随后级(N+1，· · ·，N+4)的轮盘(llb-e)。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于干燥过热泄漏蒸汽流(18)直接从蒸汽通道(15)流出。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于干燥过热泄漏蒸汽流(18)的给送通过在轮盘(lla-d)中对应的泄漏蒸汽孔O0，21，22)或开口、2 )来进行。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于对于每个轮盘(lla-d)，多个优选轴向定向的泄漏蒸汽孔O0，21，22)或开口 (XT)在轮盘(lla-d)的圆周上以分布方式布置。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于汽轮机(10)设计为双流向低压汽轮机。
9.一种用于实现如权利要求1-7之一的方法的汽轮机(10)，其包括沿机器轴线(12) 串联布置的多个级(N，...，N+4)，并且装配有对应转子叶片(17a-e)的轮盘(lla-e)在所有情况下与所述多个级相关联，其中各个级(N，. . .，N+4)的转子叶片(17a-e)伸进公共的轴向蒸汽通道(15)，蒸汽(14)通过入口管道(13)进入蒸汽通道中，并且隔膜(16b-e)在所有情况下布置在级(N，. . .，N+4)之间，其中为了减少或避免处于危险中的轮盘(lla-e)上的应力腐蚀开裂，提供了用于将干燥过热蒸汽(18，25)给送到处于危险中的轮盘(lla-e) 的给送装置O0，21，22 ；25，27)，其特征在于汽轮机(10)的转子设计为冲击转子(11)，并且给送装置包括多个在轮盘(lla-d)中的泄漏蒸汽孔O0，21，22)或开口 07)。
10.根据权利要求9所述的汽轮机，其特征在于为了给送干燥过热蒸汽(25)，提供了连接到外部蒸汽源的单独的给送管线06)。
11.根据权利要求9或10所述的汽轮机，其特征在于对于每个轮盘(lla-d)，多个优选轴向定向的泄漏蒸汽孔O0，21，22)或开口 (XT)在轮盘(lla-d)的圆周上以分布方式布置。
12.根据权利要求9-11的任一项所述的汽轮机，其特征在于汽轮机(10)设计为双流向低压汽轮机。
全文摘要
本发明涉及一种用于操作带冲击转子(11)的汽轮机(10)的方法，该汽轮机包括沿机器轴线(12)串联布置的多个级(N，...，N+4)，并且装配有对应转子叶片(17a-e)的轮盘(11a-e)在每种情况下与此相关联，其中各个级(N，...，N+4)的转子叶片(17a-e)伸进公共的轴向蒸汽通道(15)，蒸汽(14)通过入口管道(13)进入蒸汽通道，并且隔膜(16b-e)在每种情况下布置在级(N，...，N+4)之间。简单有效的防止轮盘应力腐蚀开裂通过以下来实现将干燥过热蒸汽(14)给送到汽轮机(10)，并且为了减少或避免暴露在湿汽危险中的冲击转子(11)的轮盘(11b-e)上的应力腐蚀开裂，干燥过热蒸汽(14)用于清洗处于危险的冲击转子(11)的轮盘(11b-e)。
文档编号F01D5/28GK102200029SQ201110075600
公开日2011年9月28日 申请日期2011年3月23日 优先权日2010年3月23日
发明者A·诺维 申请人:阿尔斯通技术有限公司