[发明专利]一种汽轮机低压进汽方式及装置

说明书

技术领域

本发明涉及大功率汽轮机低压缸结构设计技术，具体是一种大功率汽轮机低压进汽方式及装置。

背景技术

汽轮机是一种将蒸汽热能转化为机械能的旋转类动力机械，是热电厂的重要动力设备之一。提高汽轮机效率是有效提高电厂整体效率，降低煤耗，节能减排的重要手段之一。而对于汽轮机来说，低压缸效率相对较低，对整个机组经济性影响也较大，通过提高低压缸效率，可有效提高汽轮机效率，降低汽机热耗。

对于低压缸来说，不仅排汽部分损失较大，低压进汽的温度、压力损失也较大，传统的低压进汽结构如图1所示，由于进汽流道型线是简单的环形结构，汽流沿转子中心轴向进汽，向两侧分流后，沿进汽流道环绕的同时进入第一级做功，分流时因流道突然扩容，汽体体积骤然膨胀，温度、压力急剧下降；且由于进汽装置采用焊接件焊接而成，流道内出现尖角区域，流道不光滑，容易形成漩涡，进一步增加进汽损失，随着汽缸尺寸的增加，焊接件结构焊接量极大，费工费时。同时，进汽汽流在环形流道各截面的流速分布不均匀，导致低压第一级级效率也随之下降，低压缸整体效率下降，汽轮机热耗上升，经济性下降。

针对以上问题，有人发明了螺旋进汽结构，如图2所示，该结构采用整体铸造式内缸，进汽流道型线是一条阿基米德旋线，且流道截面积沿进汽方向单调减小，使得主流在进入腔室后，旋转流动的同时不断有流体从主流中分离后进入流道中。这种结构流道光滑，不会形成漩涡，极大地减小了进汽损失，提高了低压缸的效率。

但是，该结构仍还有一个缺陷，即进汽在流动过程中，不断有流体分离出主流，汽流在流道各截面的流速分布不均匀，尽管采用流道截面积沿进汽方向单调减小的结构设计，可以改善流速分布不均匀的状况，但因汽道需环绕一周，仍不足以使进汽的流速分布均匀，仍有进汽损失；进汽量在低压第一级周向分布不均匀，对低压第一级级效率带来不利影响，有待进一步改进。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种汽轮机低压进汽方式及装置，可使进汽汽流在流道各截面的流速分布均匀，进一步减小低压进汽的温度、压力损失，提高低压第一级的效率。其技术解决方案是：

一种汽轮机低压进汽方式，所述汽轮机的低压进汽流道型线是阿基米德螺线，进汽流道截面积沿进汽方向单调减小，蒸汽沿该阿基米德螺线进汽流道由外向内流动，从汽轮机转子的切向进入低压缸，所述阿基米德螺线进汽流道是双螺旋结构，具有内侧流道和外侧流道，所述内侧流道和外侧流道的进汽角度相差π弧度，一部分蒸汽在内侧流道形成绕流的同时流向低压通流级内，另一部分蒸汽在外侧流道形成环绕流半周后，形成绕流的同时流向低压通流级内；使得蒸汽在流道各截面的流速分布均匀，从而减小进汽的温度、压力损失，进汽量在低压第一级周向分布趋于均匀，提高低压第一级的效率。

所述阿基米德螺线流道型线满足关系式：

r=A*t（1）

Theta=α+t*360*R（2）

式中：

r—螺线特定截面的半径，mm；

A—螺线的起始半径，mm，[0，3000]；

t—参数；

theta—螺线特定截面的角度；

α—起始角度，[-360°，360°]；

a—螺线的起始角度，[-2π，2π]；

R—螺线的圈数，[-2，2]。

一种汽轮机低压进汽装置，该装置是蜗壳结构，其进汽流道型线是阿基米德螺线，所述阿基米德螺线流道型线满足关系式：

r=A*t（1）

Theta=α+t*360*R（2）

式中：

r—螺线特定截面的半径，mm；

A—螺线的起始半径，mm，[0，3000]；

t—参数；

theta—螺线特定截面的角度；

α—起始角度，[-360°，360°]；

a—螺线的起始角度，[-2π，2π]；

R—螺线的圈数，[-2，2]；

所述阿基米德螺线流道型线是双螺线结构，在流道中设有若干分隔板，沿汽流方向分布，所述分隔板自身型线及其连线也是一条阿基米德螺线，将进汽装置的流道划分为内侧流道和外侧流道，所述内侧流道和外侧流道的进汽角度相差π弧度。

该低压进汽装置具有水平中分面，将装置分为上、下两半，上、下两半通过连接件结合为整体。

该低压进汽装置采用铸钢材料，用精密铸造工艺成型。

本发明的有益效果：