[实用新型]一种中部进汽双向流动结构的汽轮机转子冷却系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及汽轮机技术领域，是一种中部进汽双向流动结构的汽轮机转子冷却系统。

背景技术

现代大功率汽轮机经常采用汽缸中部进汽双向流动结构。由于直接来自锅炉的蒸汽温度很高，亚临界机组中可达538℃，在超临界机组中和超超临界机组中，进汽温度可高达566℃甚至600℃。汽轮机转子材料长期处于如此高温环境下容易发生蠕变、持久及屈服强度下降，而且随着温度升高下降幅度急剧增大，转子使用寿命大幅降低，对汽轮机的长期安全运行不利。因此设计时需要采取冷却系统降低进汽段转子的温度。

目前常用的技术是在进汽段引入一股来自其他途径的低温冷却汽体9，低温冷却汽体9的流动方向如图1所示，该低温冷却汽体9可以使中压转子6表面温度降低，使中压转子6材料的强度等级大幅度提高，以提高中压转子6的使用寿命，提高安全性。

上述常用技术的不足之处在于：

1)需要增加额外的管道来引入其他途径的低温冷却汽体9；

2)引入的低温蒸汽量在运行中难以准确控制；

3)所引入的低温冷却汽体9必须来自更高压力段节流得到，浪费了一定的做功能力；

4)在工况变化时引入蒸汽的温度难以控制；

5)用低温冷却汽体9来冷却中压转子6，还要考虑到转子内部温度应力的影响，引入的低温冷却汽体9温度太低，使中压转子6温差太大，会导致转子内部热应力太大，往往难以找到温度合适的汽源。在实际运行中中压转子6发生弯曲的情况时有发生。

实用新型内容

本实用新型的目的是公开一种中部进汽双向流动结构的汽轮机转子冷却系统，是用于大功率汽轮机中部进汽双向流动结构的进汽段转子冷却系统，不引入外来汽源，无需运行控制，既能冷却转子，又不引起太大的温差，由此提高转子的强度和寿命。同时，大幅度简化冷却系统结构，消除引入外部冷却蒸汽带来的结构复杂、流量和温度不可控、浪费做功能力以及克服了大温差导致转子弯曲和汽缸变形等弊端。

为达到上述目的，本实用新型采取的技术措施是：

一种中部进汽双向流动结构的汽轮机转子冷却系统，包括中压外缸1、中压内缸2、分流环3、中压转子6、正向喷嘴7、反向喷嘴8、夹层12；其中：

正向喷嘴7和反向喷嘴8为非对称设计，即正向喷嘴7的通流面积与反向喷嘴8的通流面积不同。

所述的汽轮机转子冷却系统，其所述通流面积由下式确定：A＝лdLsinα_1j

其中：A-通流面积；d-节圆直径；L-喷嘴高度；α_1j---喷嘴出气角；

其通流面积的非对称性，包括下列方式：

a)由两侧喷嘴叶片型线的不一致产生，即出气角α_1j不同；

b)由两侧喷嘴叶高L不一致产生；或

c)由两侧喷嘴型线和叶高均不一致产生，即出气角α_1j和L均不同而产生。

所述的汽轮机转子冷却系统，其工作流程为：

(a)来自锅炉的高温蒸汽从汽缸中部进入，经第一级正向喷嘴7、反向喷嘴8后，蒸汽膨胀，焓值降低，温度降低；

(b)由于第一级正向喷嘴7与反向喷嘴8为非对称设计，使两侧焓降、压降不同，正向喷嘴7后压力比反向喷嘴8后压力稍高，或反向喷嘴8后压力比正向喷嘴7后压力稍高，汽流由高压力区流向低压力区；

(c)通过喷嘴后降温的低温蒸汽11沿着分流环3与中压转子6之间的夹层12从压力高的一侧向压力低的一侧流动，将分流环3与中压转子6隔开，一方面低温蒸汽11隔开由分流环3传导和辐射来的高温蒸汽的热量，另一方面带走中压转子6旋转鼓风产生的热量。

所述的汽轮机转子冷却系统，其所述正向喷嘴7后压力比反向喷嘴8后压力稍高，为高0.01-0.03MPa；或反向喷嘴8后压力比正向喷嘴7后压力稍高，为高0.01-0.03MPa。

本实用新型的优点是：

1)取消汽缸进汽段引入低温冷却蒸汽的低温蒸汽进汽管4，从而取消了来自更高压力段的冷却蒸汽以及由此带来的外部引汽管路及附属阀门等，简化了汽轮机的汽水管路系统，提高了可靠性。

2)取消进汽分流环3上通过低温蒸汽的钻孔13以及转子密封圈5，使结构简化。