[发明专利]用于最小化蒸汽涡轮中的固体颗粒侵蚀的设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于最小化蒸汽涡轮构件中的固体颗粒侵蚀的设备，并且特别地涉及用于从蒸汽流动路径去除固体颗粒以最小化对例如涡轮动叶的损害的设备。

背景技术

蒸汽涡轮构件的固体颗粒侵蚀由于颗粒从涡轮上游的蒸汽锅炉和管道转移(carryover)而发生。固体颗粒变成夹带在蒸汽流动路径中。当它们穿过蒸汽涡轮时，颗粒导致对涡轮的静止和旋转部件两者的损害，这降低蒸汽涡轮性能和机械可靠性。固体颗粒可遍及蒸汽路径沉淀，或者可离开蒸汽路径进入供给循环的给水加热器的蒸汽提取物。然而，因为颗粒由主蒸汽流输送穿过蒸汽涡轮蒸汽路径，所以在它们从主蒸汽流沉淀或排出之前，它们有机会造成沿蒸汽路径的相当大损害。该损害可包括分别地旋转动叶和静止分隔件的侵蚀、旋转末端盖或榫接件的侵蚀、末端密封装置(诸如，溢流带(spill strip))的侵蚀和旋转动叶的末端上方的静止结构的侵蚀。

参考图1，示出常规蒸汽涡轮的典型蒸汽涡轮级，并且其大体以10表示。示出蒸汽涡轮的两级，例如，大体以12表示的第一级和大体以14表示的第二级。第一级12包括隔板16，其具有内腹板(web)18、外环20和它们之间的多个周向隔开的定子导叶或分隔件22。第一级还包括固定于转子26的动叶24。动叶24的末端旋转经过形成在外环20的轴向延伸附件30上的密封装置28。第一级隔板的内腹板18包括密封节段32，在该例子中，其安装用于密封在转子26周围的迷宫式密封齿34。第二级14为相似的并且包括隔板36、内腹板38、外环40、互相周向隔开并配置在内腹板与外环之间的分隔件42，外环40具有覆盖安装在转子26上的动叶46的末端的附件44。将认识到，蒸汽沿箭头48的方向流经示出的级而使转子26旋转，由此使得能够从蒸汽涡轮得到有用功。

各种设备和方法已被提出并且用于最小化固体颗粒对蒸汽涡轮的旋转和静止部件的影响。例如，在美国专利No. 4,776,765中，保护装置配置在分隔件的吸入侧的一部分上方，以防止分隔件的后缘由于颗粒从动叶的前缘回弹而产生的固体颗粒侵蚀。用于最小化或消除蒸汽涡轮中的固体颗粒侵蚀的其它设备和方法包括诸如美国专利No. 4,704,336和No. 4,615,734中公开的防固体颗粒侵蚀涂层。

在图2和图3中示出附加常规设备，其中，同样的附图标记应用于与图1中示出的常规蒸汽涡轮结构中同样的部件。该设备提供用于从主蒸汽流去除固体颗粒的一部分以便最小化对下游蒸汽路径构件的损害。大体上，孔和通道设置在构件中，以使蒸汽的一部分和因此蒸汽携带的固体颗粒绕着旋转部件转向。特别地，一个或更多个孔60设置在附件30中用于通过孔60使流经蒸汽路径的蒸汽的一部分转向。孔60包括在第一级的动叶24上游的入口开口64和在密封装置68的相对侧的第二部分66。通路70穿过密封节段68延伸成与孔部分64、66连通，由此在附件30中构成贯通通道用于使蒸汽绕着旋转部件绕开。如示出的，孔部分66离开(exit)到延伸穿过第二级的外环40并到蒸汽提取通路73上的通道72中。

与该布置相关的一个缺点是颗粒不容易进入入口开口64。换言之，邻近入口开口的隔板表面的形状不将颗粒有效地引导到入口开口。因此，通过离心作用被迫在入口开口附近的颗粒通常仍沉淀在旋转动叶的盖下方，这降低旋转动叶的机械完整性。

此外，即使在颗粒成功地进入入口开口64时，它们也不容易穿过孔60。离心作用使颗粒朝向入口开口64径向向外移动；然而，孔60垂直于入口开口64定位，由此需要颗粒急转到孔60中。就此而言，该构型妨碍颗粒穿过孔60。

虽然过去已尝试这些和其它用以最小化或消除固体颗粒侵蚀的努力中的许多，但是蒸汽涡轮中的固体颗粒侵蚀仍然继续是沿蒸汽路径的各种部件的问题。因此，存在对有效地最小化蒸汽涡轮构件的固体颗粒侵蚀的装置的需要。

发明内容

在一个示例性但非限制性的实施例中，提供了一种蒸汽涡轮，其包括：第一级，其包括隔板，该隔板具有内腹板、外环和它们之间的多个定子导叶；外环具有覆盖形成涡轮级的一部分的动叶的末端的轴向下游附件，动叶具有上游侧和下游侧，其中，蒸汽沿从动叶的上游侧朝向下游侧的第一方向流经级；以及至少一个凹部，其形成在附件的表面中，用于使涡轮级的动叶上游的蒸汽流动路径中的蒸汽的一部分转向并绕开所述第一级的动叶。