[发明专利]一种640℃~650℃汽轮机内部冷却的高温转子

说明书

本发明提供了一种640℃～650℃汽轮机内部冷却的高温转子，采用焊接转子结构，母材为铁素体钢，焊材化学成分与母材化学成分相近；在转子工作温度处于620℃～650℃的高温段设置内部冷却结构，以降低转子高温段的工作温度使其不超过620℃；所述内部冷却结构包括设于所述高温段内的内部腔室、用于冷却介质进入所述内部腔室的均匀布置的轴向圆孔、用于冷却介质流出所述内部腔室的均匀布置的径向圆孔。本发明采用铁素体钢锻件与内部冷却结构替代奥氏体钢或镍基合金大型锻件，降低了640℃～650℃汽轮机高温转子锻造与焊接的技术难度与造价，保障了640℃～650℃汽轮机高温转子的服役安全性。

技术领域

本发明涉及一种640℃～650℃汽轮机内部冷却的高温转子，属于汽轮机技术领域。

背景技术

对于主蒸汽或再热蒸汽温度为640℃～650℃、功率为600MW～1500MW的汽轮机，二次再热汽轮机的超高压转子、高压转子与中压转子，一次再热汽轮机的高压转子和中压转子，均为高温转子。

对于进汽温度为640℃～650℃汽轮机，在汽轮机第1级静叶片、第1级动叶片和第2级静叶片对应的转子高温段，转子工作温度为620℃～650℃。锻造与焊接性能好的FB2铁素体钢的工作温度的上限为620℃，FW3铁素体钢的工作温度的上限为630℃，无法在汽温度为640℃～650℃的汽轮机高温转子上使用。

640℃～650℃汽轮机高温转子的现有技术方案，是采用奥氏体钢或镍基合金焊接转子结构。采用奥氏体钢或镍基合金制造640℃～650℃汽轮机的高温转子，面临的技术难题有：奥氏体钢或镍基合金大型锻件的锻造与焊接技术难度大，造价昂贵；奥氏体钢的线膨胀系数大，瞬态热应力大，影响汽轮机运行安全性；镍基合金属于700℃等级汽轮机高温转子使用材料，640℃～650℃汽轮机高温转子采用镍基合属于选材等级偏高，性价比差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于640℃～650℃汽轮机的高温转子。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种640℃～650℃汽轮机内部冷却的高温转子，其特征在于：采用焊接转子结构，母材为铁素体钢，焊材化学成分与母材化学成分相近；在转子工作温度处于620℃～650℃的高温段设置内部冷却结构，以降低转子高温段的工作温度使其不超过620℃；所述内部冷却结构包括设于所述高温段内的内部腔室、用于冷却介质进入所述内部腔室的均匀布置的轴向圆孔、用于冷却介质流出所述内部腔室的均匀布置的径向圆孔。

优选地，所述640℃～650℃汽轮机是指主蒸汽或再热蒸汽温度为640℃～650℃、功率为600MW～1500MW的汽轮机。

优选地，所述高温转子包括以下单流高温转子与双流高温转子：

1)主蒸汽或再热蒸汽温度为640℃～650℃、功率为600MW～1500MW的二次再热汽轮机的超高压单流高温转子；

2)主蒸汽或再热蒸汽温度为640℃～650℃、功率为600MW～1500MW的一次再热汽轮机的高压单流高温转子；

3)主蒸汽或再热蒸汽温度为640℃～650℃、功率为600MW～1500MW的二次再热汽轮机的高压双流高温转子、中压双流高温转子；

4)主蒸汽或再热蒸汽温度为640℃～650℃、功率为600MW～1500MW的一次再热汽轮机的中压双流高温转子。

优选地，对于单流高温转子，焊缝设置于第1级动叶片与转子平衡活塞之间，且靠近第1级动叶片进汽侧；

对于双流高温转子，焊缝设置于两个双流第1级动叶片进汽侧之间，且靠近右侧第1级动叶片的进汽侧。