CN114934821B - 一种安全性高的低热耗汽轮机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽轮机技术领域，具体公开了一种安全性高的低热耗汽轮机，包括汽轮机本体和用于汽轮机主系统，汽轮机主系统提供蒸汽进入汽轮机本体，汽轮机本体包括汽轮机主轴、对称设置在主轴上的叶轮、安装在叶轮上的叶片和套在汽轮机主轴外部的汽轮机壳体，汽轮机壳体的内部设有隔板，隔板上安装喷嘴，叶轮靠近喷嘴的一侧开有凹槽，凹槽内开有第一通槽和第二通槽，第一通槽的出口在叶片上，第二通槽的出口在叶轮的背面，汽轮机主轴的外端均设有轴瓦，轴瓦与汽轮机本体之间设有推力壳体，推力壳体的内部设有推力盘，推力盘套在汽轮机主轴上且推力盘与推力壳体之间设有弹簧，本装置解决了传统的汽轮机由于轴向间隙的问题导致整套装置不安全的问题。
Description
技术领域
本申请涉及汽轮机技术领域，具体公开了一种安全性高的低热耗汽轮机。
背景技术
汽轮机[1]是透平机械的一种(透平一词来源于英文Turbine的音译，其含义是一种旋转式的流体动力机械)，用于使气体热能与机械功发生相互转化。汽轮机是以蒸汽为工质并将蒸汽的热能转化为机械功的热力透平；
汽轮机最基本的原理就是把机体本身的热能转换成为机械能源，在现有技术中，我们可以清楚知道，汽轮机就是将蒸汽吸入，然后利用喷嘴喷到叶片，使得叶片转动，进而使得叶片带动输出轴转动，最终实现热能到机械能转动，这种形式是比较简单，但是在具体操作上，是非常困难的，首先，我们为了达到应该有的功率，会设置多层次的叶片，然后我们知道，为了推动叶片转动，我们设置了汽轮机喷嘴，汽轮机喷嘴的作用是把蒸汽的热能转变成动能，也就是使蒸汽膨胀降压，增加流速，按一定的方向喷射出来的推动动叶片而做功，这个时候就出现问题：叶片受热，会出现轴向方向的膨胀，而我们的喷嘴是安装隔板上的，由于是多层级的汽轮机，相邻的隔板和叶片之间的间隙就会越来越大，并且隔板为静止，叶片为动态，动静间隙太大,蒸汽不做功漏掉,不经济,汽轮机将热能转化为机械能的效率降低,也即每发一度电所耗的热能(热耗)，所需的蒸汽(汽耗)增加，动静间隙太小,容易发生动静摩擦，产生机组振动，严重时造成汽轮机汽封、大轴、叶片损坏事故，对此，我们提出一种安全性高的低热耗汽轮机。
发明内容
本发明的目的在于解决了传统的汽轮机由于轴向间隙的问题导致整套装置不安全的问题。
为了达到上述目的，本发明提供以下基础方案
一种安全性高的低热耗汽轮机，包括汽轮机本体和用于汽轮机主系统，所述汽轮机主系统提供蒸汽进入汽轮机本体；
汽轮机本体包括汽轮机主轴、对称设置在主轴上的叶轮、安装在叶轮上的叶片和套在汽轮机主轴外部的汽轮机壳体，所述汽轮机壳体与汽轮机主轴的连接处设有汽封结构，所述汽轮机壳体的内部设有隔板，所述隔板上安装喷嘴，所述喷嘴安装在叶轮的一侧，所述叶轮靠近喷嘴的一侧开有凹槽，所述凹槽内开有第一通槽和第二通槽，所述第一通槽的出口在叶片上，所述第二通槽的出口在叶轮的背面；
汽轮机主轴的外端均设有轴瓦，所述轴瓦与汽轮机本体之间设有推力壳体，所述推力壳体的内部设有推力盘，所述推力盘套在汽轮机主轴上且推力盘与推力壳体之间设有弹簧；
汽封结构包括供气腔和抽气腔，所述供气腔和抽气腔连通，所述抽气腔的一端设有抽气管，所述抽气管的输出端对准汽轮机壳体的外部，所述抽气管内设有抽气泵。
本基础方案的原理及效果在于：
1.与现有技术相比，本装置结构简单，构思巧妙，本装置的创新点在于设置了推力盘，推力盘套在汽轮机主轴上且推力盘与推力壳体之间设有弹簧，在叶轮第一步受热时，减小隔板与叶轮之间的轴向间隙；通过叶轮靠近喷嘴的一侧开有凹槽，凹槽内开有第一通槽和第二通槽，所述第一通槽的出口在叶片上，第二通槽的出口在叶轮的背面，通过第一通槽和第二通槽的设计，使得叶轮正反两面受力均匀，轴向膨胀的发生率降低，进而解决了动静间隙太大,蒸汽不做功漏掉,不经济,汽轮机将热能转化为机械能的效率降低,也即每发一度电所耗的热能(热耗)，所需的蒸汽(汽耗)增加的问题。
2.与现有技术相比，本装置不仅在第一步受热膨胀下做出努力，还在第二步受热膨胀上做出改进，第二步受热膨胀：叶轮由于受热不均匀，发生轴轴向位移，汽轮机壳体由于内外壳体受热不均匀，同样发生受热膨胀，导致隔板和叶轮的之间的间隙变小，由此我们在传统的汽封上做出改进，汽封结构包括供气腔和抽气腔，供气腔和抽气腔连通，所述抽气腔的一端设有抽气管，抽气管的输出端对准汽轮机壳体的外部，所述抽气管内设有抽气泵，通过将热的蒸汽送到汽轮机壳体的外部，使得汽轮机壳体的内外受热均匀，进而避免汽轮机壳体发生间隙变化，进而解决了动静间隙太小,容易发生动静摩擦，产生机组振动，严重时造成汽轮机汽封、大轴、叶片损坏事故的问题。
进一步，所述汽轮机主系统包括锅炉、高压缸、低压缸、中压缸、再热器、回收系统和循环水冷却系统。
进一步，所述回收系统和循环水冷却系统连接，所述回收系统包括凝汽器、与凝汽器连接的除氧器重新进入锅炉。
进一步，为了加强所述汽轮机本体的功率，所述汽轮机壳体的内部设有若干隔板，所述汽轮机主轴套有若干叶轮和叶片。
进一步，所述轴瓦与汽轮机主轴的连接处通入有润滑油。
进一步，所述润滑油持续通入，不可间断，形成稳定油膜，实现油摩擦。
进一步，还包括超速保护设定，所述超速保护为103％超速:汽轮机转速超3090r/min，关闭高压缸和中压缸，待转速降到3000r/min以下时，重新打开各压缸。
进一步，所述汽封结构中的供气腔的供气不能间断，在供气腔与汽轮机主轴的连接处还设有轴封，防止外部空气进入缸内。
进一步，所述润滑油采用GB11120-89，选用国际一般水平一等品，40℃运动粘度中心值分为46。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请实施例提出的一种安全性高的低热耗汽轮机的结构示意图；
图2示出了本申请实施例提出的一种安全性高的低热耗汽轮机中叶轮的轴向膨胀图；
图3示出了本申请实施例提出的一种安全性高的低热耗汽轮机中叶轮的具体结构示意图；
图4示出了本申请实施例提出的一种安全性高的低热耗汽轮机中汽封结构的示意图；
图5示出了本申请实施例提出的一种安全性高的低热耗汽轮机中叶轮和汽轮机壳体的膨胀方向示意图；
图6示出了本申请实施例提出的一种安全性高的低热耗汽轮机中汽轮机主系统的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
说明书附图中的附图标记包括：汽轮机主轴1、汽轮机壳体2、隔板3、喷嘴4、叶轮5、叶片6、汽封结构7、轴瓦8、推力壳体9、推力盘10、弹簧11、第一通槽12、凹槽13、供气腔14、抽气腔15、第二通槽16。
实施例如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示：
一种安全性高的低热耗汽轮机，包括汽轮机本体和用于汽轮机主系统，汽轮机主系统提供蒸汽进入汽轮机本体；
汽轮机主系统包括锅炉、高压缸、低压缸、中压缸、再热器、回收系统和循环水冷却系统，回收系统和循环水冷却系统连接，回收系统包括凝汽器、与凝汽器连接的除氧器重新进入锅炉，具体的：锅炉燃烧，产生大量蒸汽，蒸汽经过高压缸、低压缸、中压缸，实现压力变化，然后进入汽轮机本体，如图1所示，蒸汽从汽轮机本体的底部进入，使用后的蒸汽从右侧流出，如图6所示，还设置有回收系统，设置了凝汽器，然后将蒸汽经过轴加、低加，在经过除氧器后高加，重新投入锅炉中。
如图1和图2所示，汽轮机本体包括汽轮机主轴1、对称设置在主轴上的叶轮5、安装在叶轮5上的叶片6和套在汽轮机主轴1外部的汽轮机壳体2，汽轮机壳体2与汽轮机主轴1的连接处设有汽封结构7，汽轮机壳体2的内部设有隔板3，隔板3上安装喷嘴4，喷嘴4安装在叶轮5的左侧，如图3所示，叶轮5靠近喷嘴4的左侧开有凹槽13，凹槽13内开有第一通槽12和第二通槽16，第一通槽12的出口在叶片6上，第二通槽16的出口在叶轮5的背面；
具体的：为了加强汽轮机本体的功率，汽轮机壳体2的内部设有若干隔板3，汽轮机主轴1上套有若干叶轮5和叶片6，喷嘴4：把蒸汽的热能转换为动能，也就是蒸汽膨胀降压增速，按一定的方向喷射出来推动动叶片6而做功。
汽轮机主轴1的两端均设有轴瓦8，轴瓦8与汽轮机本体之间设有推力壳体9，推力壳体9的内部设有推力盘10，推力盘10套在汽轮机主轴1上且推力盘10与推力壳体9之间设有弹簧11，具体的：轴瓦8与汽轮机主轴1的连接处通入有润滑油，润滑油采用GB11120-89，选用国际一般水平一等品，40℃运动粘度中心值分为46，润滑油持续通入，不可间断，形成稳定油膜，实现油摩擦。
具体的：本装置的创新点在于设置了推力盘10，推力盘10套在汽轮机主轴1上且推力盘10与推力壳体9之间设有弹簧11，如图2所示，当叶轮5向右移动时候，汽轮机主轴1向右移动，推力盘10会接触弹簧11，弹簧11会抵抗叶轮5向右移动，进而避免叶轮5和隔板3之间的间隙继续增大。
具体的：如图3所示，凹槽13内开有第一通槽12和第二通槽16，第一通槽12的出口在叶片6上，第二通槽16的出口在叶轮5的背面，通过第一通槽12和第二通槽16的设计，使得蒸汽可以到达叶轮5的背面和叶片6上，这样对于叶轮5受热不均匀的受热运动就可以被规避，进而避免叶轮5和隔板3之间的间隙继续增大。
如图4所示，汽封结构7包括供气腔14和抽气腔15，供气腔14和抽气腔15连通，抽气腔15的一端设有抽气管，抽气管的输出端对准汽轮机壳体2的外部，抽气管内设有抽气泵，汽封结构7中的供气腔14的供气不能间断，在供气腔14与汽轮机主轴1的连接处还设有轴封，防止外部空气进入缸内。
本装置还包括超速保护设定，超速保护为103％超速:汽轮机转速超3090r/min，关闭高压缸和中压缸，待转速降到3000r/min以下时，重新打开各压缸。
具体的：本装置不仅在第一步受热膨胀下做出努力，还在第二步受热膨胀上做出改进，第二步受热膨胀：叶轮5由于受热不均匀，发生轴轴向位移，汽轮机壳体2由于内外壳体受热不均匀，同样发生受热膨胀，导致隔板3和叶轮5的之间的间隙变小，由此我们在传统的汽封上做出改进，汽封结构7包括供气腔14和抽气腔15，供气腔14和抽气腔15连通，抽气腔15的一端设有抽气管，抽气管的输出端对准汽轮机壳体2的外部，抽气管内设有抽气泵，通过将热的蒸汽送到汽轮机壳体2的外部，使得汽轮机壳体2的内外受热均匀，进而避免汽轮机壳体2发生间隙变化，进而解决了动静间隙太小,容易发生动静摩擦，产生机组振动，严重时造成汽轮机汽封结构7、汽轮机主轴1、叶片6损坏事故的问题。
本装置解决了传统的汽轮机由于轴向间隙的问题导致整套装置不安全的问题。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种安全性高的低热耗汽轮机，其特征在于：包括汽轮机本体和用于汽轮机主系统，所述汽轮机主系统提供蒸汽进入汽轮机本体；
汽轮机本体包括汽轮机主轴、对称设置在主轴上的叶轮、安装在叶轮上的叶片和套在汽轮机主轴外部的汽轮机壳体，所述汽轮机壳体与汽轮机主轴的连接处设有汽封结构，所述汽轮机壳体的内部设有隔板，所述隔板上安装喷嘴，所述喷嘴安装在叶轮的一侧，所述叶轮靠近喷嘴的一侧开有凹槽，所述凹槽内开有第一通槽和第二通槽，所述第一通槽的出口在叶片上，所述第二通槽的出口在叶轮的背面；
汽轮机主轴的外端均设有轴瓦，所述轴瓦与汽轮机本体之间设有推力壳体，所述推力壳体的内部设有推力盘，所述推力盘套在汽轮机主轴上且推力盘与推力壳体之间设有弹簧；
汽封结构包括供气腔和抽气腔，所述供气腔和抽气腔连通，所述抽气腔的一端设有抽气管，所述抽气管的输出端对准汽轮机壳体的外部，所述抽气管内设有抽气泵。
2.根据权利要求1所述的一种安全性高的低热耗汽轮机，其特征在于，所述汽轮机主系统包括锅炉、高压缸、低压缸、中压缸、再热器、回收系统和循环水冷却系统。
3.根据权利要求2所述的一种安全性高的低热耗汽轮机，其特征在于，所述回收系统和循环水冷却系统连接，所述回收系统包括凝汽器、与凝汽器连接的除氧器重新进入锅炉。
4.根据权利要求1所述的一种安全性高的低热耗汽轮机，其特征在于，为了加强所述汽轮机本体的功率，所述汽轮机壳体的内部设有若干隔板，所述汽轮机主轴套有若干叶轮和叶片。
5.根据权利要求1所述的一种安全性高的低热耗汽轮机，其特征在于，所述轴瓦与汽轮机主轴的连接处通入有润滑油。
6.根据权利要求5所述的一种安全性高的低热耗汽轮机，其特征在于，所述润滑油持续通入，不可间断，形成稳定油膜，实现油摩擦。
7.根据权利要求2所述的一种安全性高的低热耗汽轮机，其特征在于，还包括超速保护设定，所述超速保护为103％超速:汽轮机转速超3090r/min，关闭高压缸和中压缸，待转速降到3000r/min以下时，重新打开各压缸。
8.根据权利要求1所述的一种安全性高的低热耗汽轮机，其特征在于，所述汽封结构中的供气腔的供气不能间断，在供气腔与汽轮机主轴的连接处还设有轴封，防止外部空气进入缸内。
9.根据权利要求1所述的一种安全性高的低热耗汽轮机，其特征在于，所述抽气管为折角抽气管，所述抽气管的输出端对准汽轮机壳体的底角。
10.根据权利要求5所述的一种安全性高的低热耗汽轮机，其特征在于，所述润滑油采用GB11120-89，选用国际一般水平一等品，40℃运动粘度中心值分为46。
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