专利名称：汽轮机的制作方法
技术领域：
本发明属于汽轮机的范围，可用于驱动发电机的大功率汽轮机。
本发明的基本任务是建造这样一种汽轮机，在这种汽轮机中，调节阀室的安装方式可使作用于室壁上的压力差和温度差得以减小，从而延长阀室的使用期限，缩短汽轮机的起动时间，以及避免在阀室和喷嘴汽室之间存有大量的蒸汽，从而防止在甩负荷时发生事故状态。
汽轮机含装有工作叶轮的转子，该转子安装在包容它的固定汽缸内。高温高压蒸汽通过管道进入汽缸。进入的蒸汽作用于工作叶轮的叶片上，驱动汽轮机的转子作旋转运动。供给汽缸的蒸汽流量借助安装在调节阀室内的阀门进行调节。
在实践中，汽轮机常常采用双汽缸结构包容转子或转子一部分的内汽缸和包容内汽缸的外气缸。类似的结构用于回流式的大功率汽轮机，这时蒸汽首先推动装在内汽缸里具有较小直径的一部分工作叶轮，然后推动位于内汽缸外面，且装在外汽缸内的具有较大直径的其余的工作叶轮上。在必须将大直径的排汽管连接在外汽缸上的情况下，也采用双汽缸结构。通常双汽缸结构，用于工作在蒸汽具有超临界参数〔压力为24MПa(兆帕)，温度为540℃〕的汽轮机上，因为这种结构比单汽缸结构能够减小作用在汽轮机汽缸壁上的温度差和压力差。
有这样一种汽轮机(参看“汽轮机的构造及其零件的强度计算”一书的222页，著者Г.С.ЖИРИЧКИЙ，1960年国家动力出版社)，其中含装有工作叶轮的转子;包容转子上部分具有较较小直径的工作叶轮的内汽缸;包容内汽缸的外汽缸，后者还包容转子上位于内汽缸以外的其它具有较大直径的工作叶轮。在内汽缸中装有供给蒸汽的喷嘴汽室。内外汽缸之间用进汽套管相连接。用来调节蒸汽供给量的调节阀门的阀室安装在外汽缸的外面，并且通过进汽套管与喷嘴室的进汽管相连接。
在采用这种汽轮机结构的情况下，阀室将在大温度差和大压力差的条件下进行工作，这是由于阀室内的温度和压力是由蒸汽参数决定的，而阀室外面的温度和压力是由存在于外汽缸外面的温度和压力决定的，一般这种温度为50℃，压力为0.1MПa。在这种情况下，阀室壁内将产生很大的机械应力和热应力，这样将降低阀室的可靠性，并且缩短其使用期限。同时，更换阀室必须停机，而由于汽轮机停机，会导致发电不足，并造成巨大的经济损失。加厚阀室壁也不适宜，因为阀室是铸件，这样在制造过程中会增加其出现缺陷的概率。此外，在这种情况下，将增加制造阀室的劳动量和金属用量，同时还会增加汽轮机加热和进入稳定工况的时间，这也将导致电能的损失。如未将阀室从外面直接装在外汽缸上，则会显著增加汽轮机的高度，导致增大机房的尺寸。此外，把阀室装在汽轮机的汽缸上，将难以对阀室进行技术维护。
另外有一种汽轮机(SU，A，362938)，其中含有包容转子上部分较小直径工作叶轮的内汽缸;包容内汽缸和转子上其它具有较大直径工作叶轮的外汽缸;安装在内汽缸里的喷嘴室;安装在外汽缸外面，并且距外汽缸有一段距离的阀室，该阀室通过一条从外汽缸外面穿过的供汽管道与喷嘴室的进汽管相连接，最后还有安装在内外汽缸之间的进汽套管。
阀室与外汽缸之间的管道长度为7～10m。阀室这样安装可以避免显著增加汽轮机的外形尺寸，因而也可避免扩大机房的尺寸，并且还容易对阀室进行技术维护。此外，由于阀室的加热时间稍有缩短，所以汽轮机的启动时间也可减少一些。
但是，在这种情况下，阀室也在大压力差和大温度差的条件下进行工作，如上所述，这会导致降低阀室的可靠性和缩短其使用期限。此外，在阀室和喷嘴之间的进汽管道内存有大量的蒸汽，这对“汽轮机甩负荷超速时间”(“ВремяТурбины”)有不良影响，在甩掉负荷关闭阀门之后，会加速转子旋转，可能导致事故状态。
本发明的基本任务是建造这样一对汽轮机，在这种汽轮机中，阀室的安装方式可使作用于阀壁上的压力差和温度差得以减小，从而延长阀室的使用期限，缩短汽轮机的起动时间，以及避免在阀室和喷嘴室之间存有大量的蒸汽，从而防止在甩掉负荷时发生事故状态。
所提出的任务是这样解决的根据本发明，将调节汽阀室布置在汽轮机的内外汽缸之间，并与外汽缸是固定连接。该汽轮机含装有工作叶轮的转子;至少包括部分工作叶轮的内汽缸;包容内汽缸的外汽缸;安装在内汽缸里用于向内汽缸供给蒸汽的喷嘴室;以及用于调节进入内汽缸蒸汽量的阀室，后者与喷嘴室进汽管呈动连接。
在这种情况下，该阀室将在大大小于原型阀室的压力差和温度差下进行工作，这样，将降低阀室壁内的热应力和机械应力，增加阀室的可靠性和延长其使用期限。此外，借助缩短阀室和汽轮机汽缸的加热时间，可以减少汽轮机的起动时间。在喷嘴室进汽管与阀室之间不可控制的蒸汽量不复存在，这就消除了在甩负荷时发生事故状态的可能性。因为内外汽缸的外形尺寸是以内外汽缸工作容积之间所需的压力差值和温度差值，以及排汽管的尺寸决定的，所以对于大功率，例如超过300000KW的汽轮机，在内外汽缸之间的空间内可以布置下调节阀室，而无须扩大汽轮机的外形尺寸。
在下文里，利用本发明实施例的详细说明，对本发明在说明过程中，要引证所提供的根据本发明设计的汽轮机的纵向剖示图。
该汽轮机含装有工作叶轮2的转子1，而且叶轮上配有叶片3;包容部分工作叶轮2的内汽缸4;配有叶片6的隔板5，后者装在内汽缸4里两工作叶轮2之间，装在内汽缸4里带有进汽管8的喷嘴室7;包容内汽缸4和转子上其余工作叶轮2的外汽缸，这部分工作叶轮装在内汽缸外面，並且比装在内汽缸里面的工作叶轮具有较大的直径。在内汽缸4外面的工作叶轮2之间，也装着配有叶片6，并固定在座圈10上的隔板5，而座圈从里面固定在外汽缸9上。排汽管11从外面与外气缸9的一部分相连接，在外汽缸的这一部分安装有位于内汽缸4外面的工作叶轮2。在转子1的轴穿过外汽缸9轴孔的地方装着密封环12。在转子1的轴从位于内汽缸4外面的工作叶轮一侧穿过内汽缸4轴孔的地方装着密封环13。隔板5上的导向叶片6和位于内汽缸4中的工作叶轮2上的工作叶片3形成汽轮机的通流部分14。隔板5上的导向叶片6和布置在内汽缸4外面的工作叶轮2上的工作叶片3形成汽轮机的通流部分15。
在外汽缸9和内汽缸4之间装着调节阀门的阀室16，阀门含阀碟17和装在阀室16套管19中的阀座18。阀室16的端面20焊牢在外汽缸9的内表面21上。阀杆22用于移动阀碟17，此阀杆穿过固定在进汽管道24壁上的压盖23的孔，而进汽管道与外汽缸9的上部相连接。
阀室的套管19装在喷嘴室7的进汽管8内，並可相对移动。在套管19和进汽管8之间装有密封活塞环25，用来减少蒸汽从喷嘴室7漏入内汽缸4和外汽缸9所夹的空间。把套管19活动地装在喷嘴室的进汽管内，可以保证补偿外汽缸9相对内汽缸4的温度位移。阀室16通过进汽孔26与进汽管道24相连通。
该汽轮机是这样工作的具有所需工作参数，例如;温度为540℃和压力为24MПa的蒸汽沿进汽管道24通过进汽孔26供给阀室16。汽轮机的起动是通过阀碟17脱开阀座18而实现的，与此同时，蒸汽进入喷嘴室7，继而进入内汽缸4的通流部分14。隔板5保证把蒸汽连续不断地导向工作叶轮2的叶片3。当蒸汽沿着内汽缸4的通流部分14流过时，汽轮机的转子便旋转。
在汽轮机工作过程中，供给工作叶轮2的蒸汽，进而转子1的旋转速度可由控制系统(图中未标出)来调节，该系统利用阀杆22改变阀碟17相对阀座18的位置进行调节。在甩掉汽轮机的负荷时，例如切除由汽轮机驱动的正在发电的发电机，阀碟17在控制系统的作用下落到阀座18上，阀门便关闭，停止继续向喷嘴室7供给蒸汽，从而防止转子1的转速升高，以及由此引起的事故状态。
随着蒸汽沿着通流部分14的流动，蒸汽的参数在被内汽缸包容的空间的出口处将下降，例如下降到320℃和16MПa。
气流从被内汽缸4包容的空间流出以后，便进入内汽缸4和外汽缸9之间的空间，並且反转180°，流向下一个通流部分15，并且作用于装在那里的工作叶轮2上的工作叶片3，将附加的能量传给转子1，从而提高转子3的转速。固定在外汽缸9内面的座圈10防止蒸汽绕过通流部分15，然后蒸汽进入排汽管11。
在所述汽轮机的结构中，当汽轮机工作时，作用于阀室16壁上的压力差和温度差将分别等于下列两处蒸汽的压力差和温度差进入喷嘴室7的蒸汽和内汽缸4及外汽缸9之间的蒸汽。虽然在上述两缸之间空腔并的蒸汽压力和温度要比外汽缸9外面的压力值和温度值大很多，但是以上所指的压力差和温度差与阀室16装在外汽缸9外面时(如在常见的汽轮机结构中那样)所具有的压力差和温度差相比，将是相当小的。这样，在所举的实例中，作用在阀室16壁上的压力差和温度差将分别为24-16＝8MПa及540-320＝220℃，而不是常见的汽轮机结构中分别为24MПa和540-50＝490℃的情况(取外汽缸9外面的压力值和温度值分别为0.1MПa和50℃)。
以上指出的作用于阀室16壁上的压力差与温度差的减小将降低阀室壁内的机械应力和热应力，从而可提高阀室的可靠性，並可延长其使用期限。这样便可延长因需要修理或更换阀室所引起的汽轮机两次停机的时间间隔。在采用大功率汽轮机的情况下，停机免不了造成发电的巨大损失，并可能打乱电力用户的正常工作。
此外，在汽轮机的起动过程中，供给汽轮机的蒸汽不仅从里面，而且还从外面加热阀室，阀室外面由进入内汽缸4和外汽缸9所夹空间的蒸汽进行加热，所以在汽轮机起动过程中，阀室的加热要比将阀室装在外汽缸9外面的情况快得多。结果，汽轮机的起动时间将缩短，这样可以减少汽轮机起动过程中的发电损失。
因为阀室16直接连接着喷嘴室7，所以在两室之间便不存在不可控制的蒸汽量，如以上所指出的那样，在甩掉负荷和关闭阀门的情况下，该蒸汽量会促使转子加速旋转，並引起事故状态，这样便提高了汽轮机工作的安全性。
确定外汽缸9尺寸的根据是，保证蒸汽从内汽缸4的空间流出时，有所要求的温度和压力的下降率和排汽管11的尺寸。当采用功率超过300，000KW巨型汽轮机时，汽轮机外汽缸的尺寸足以将阀室布置在内外汽缸之间的空间内，而无须加大汽轮机的外形尺寸。
在内外汽缸之间的空间内安置阀室也可在转子的全部工作叶轮都布置在内汽缸里的条件下加以实现;在这种情况下，从内汽缸空间中流出的蒸汽，通过内外汽缸之间的空间直接流向排汽管。
应用所提供的本发明，可以延长阀室的使用期限，缩短汽轮机的起动时间;也可以避免在阀室和喷嘴室之间存留大量的蒸汽，防止在甩掉负荷时发生事故状态。
权利要求
本汽轮机含装有工作叶轮(2)的转子(1)；至少包容部分工作叶轮(2)的内汽缸(4)；包容内汽缸(4)的外汽缸(9)；装在内汽缸(4)里，用于向内汽缸(4)供给蒸汽的喷嘴室(7)；调节供给内汽缸(4)蒸汽量的阀室(16)，该阀室与喷嘴室(7)的进汽管(8)呈动连接。本汽轮机的特点是，阀室(16)布置在内汽缸(4)与外汽缸(9)之间，而且与外汽缸(9)呈固定连接。
全文摘要
本汽轮机含装有工作叶轮2的转子1；至少包容部分工作叶轮2的内汽缸4和包容内汽缸4的外汽缸9。在内汽缸4上，装有向内汽缸供给蒸汽的喷嘴室7。在汽轮机的内汽缸4和外汽缸9之间，还装有用于调节蒸汽供给量的调节阀室16。阀室16与外汽缸9的内面21呈固定连接，而与喷嘴室7的进汽管8呈动连接。
文档编号F01D15/00GK1033676SQ87101158
公开日1989年7月5日 申请日期1987年12月18日 优先权日1987年12月18日
发明者尼科拉·尼科拉维奇·古德科夫 申请人:涡轮机制造生产联合企业“列宁格勒金属厂”