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CN108643978A - 一种新型调节级喷嘴 - Google Patents

一种新型调节级喷嘴 Download PDF

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CN108643978A CN201810786270.8A CN201810786270A CN108643978A CN 108643978 A CN108643978 A CN 108643978A CN 201810786270 A CN201810786270 A CN 201810786270A CN 108643978 A CN108643978 A CN 108643978A
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CN201810786270.8A
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刘建成
王峰
刘统章
付兴伟
徐巍
丁化文
刘子亘
宁德亮
张泰然
张宇
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703th Research Institute of CSIC
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703th Research Institute of CSIC
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/041—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector using blades

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Abstract

一种新型调节级喷嘴，它涉及汽轮机用调节级喷嘴。本发明为解决汽轮机调节级在工作过程中产生的鼓风效应带来能量损失，减少级前汽缸以及转子等部件的使用寿命；同时调节级级后的混合蒸汽进入高压缸后续的压力级组时，蒸汽的能量损失使压力级组的工作效率降低了的问题。本发明提供了一种新型调节级喷嘴，包括喷嘴叶片、喷嘴内环体、喷嘴外环体和蒸汽护板，喷嘴内环体处于喷嘴外环体内，多个喷嘴叶片周向设置在喷嘴外环体和喷嘴内环体所形成的半圆弧形孔内，多个喷嘴叶片之间形成导流流道，蒸汽护板为半圆弧形腔体，位于多个喷嘴叶片、喷嘴内环体和喷嘴外环体所形成的喷嘴进汽弧段的正下方。

Description

一种新型调节级喷嘴
技术领域
本发明属于汽轮机设备领域，尤其涉及一种汽轮机用焊接式调节级喷嘴。
背景技术
在汽轮机中调节级作为第一级承担较大的焓降，机组中调节级在各种工况下的效率对于整个装置的经济性、安全性都具有十分重要的作用。在船用汽轮机中，为了适应机组的多工况调节特性,同时克服调节级自身小展弦比、端部二次流损失大的缺陷，通常会在机组中设置带有一定部分进汽度的调节级。当汽轮机处于常用工况时，蒸汽流过调节级，由于部分进汽的存在会产生鼓风摩擦损失，降低调节级的作功能力。而当汽轮机处于额定工况时，依据某些船用汽轮机自身的结构特点，大部分蒸汽直接由外部阀门进入调节级汽室后与少部分流过调节级的蒸汽混合进入高压缸后续压力级组，在这个过程中调节级会产生更严重的鼓风效应,从而产生更大的鼓风损失,鼓风损失是当叶轮转至没有喷管叶栅的喷嘴非进汽弧段时，动叶片不进行蒸汽的动能转换成机械能的工作，而是像鼓风机那样，将那些不工作的蒸汽从一侧鼓到另一侧，从而消耗了蒸汽的能量，同时两股蒸汽在调节级级后腔室混合再进入高压缸后续的压力级组时,蒸汽的能量损失也会使得压力级组的工作效率降低。当动叶片旋转时,喷嘴非进汽弧段后的蒸汽与旋转的动叶片摩擦产生热量，当流过的低温蒸汽不足以冷却级内鼓风摩擦带来的温升时，就会减少级前汽缸以及转子等部件的使用寿命。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是：汽轮机中带有部分进汽度的调节级在工作过程中产生的鼓风摩擦效应带来能量损失会降低级的作功能力，并且在额定工况时鼓风摩擦损失造成的级内温升会减少级前汽缸以及转子等部件的使用寿命；同时调节级级后的混合蒸汽进入高压缸后续的压力级组时，蒸汽的能量损失使压力级组的工作效率降低了。进而提供了一种改进的能避免鼓风效应和减少鼓风摩擦损失的新型调节级喷嘴。
本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：
所述的新型调节级喷嘴包括包括多个喷嘴叶片、喷嘴内环体和喷嘴外环体；喷嘴内环体处于喷嘴外环体内，多个喷嘴叶片周向设置在喷嘴外环体和喷嘴内环体所形成的半圆弧形孔内，多个喷嘴叶片之间形成导流流道，喷嘴外环体和喷嘴内环体固定在汽缸壳体上，多个喷嘴叶片、喷嘴内环体和喷嘴外环体形成喷嘴进汽弧段；所述的新型调节级喷嘴还包括蒸汽护板，蒸汽护板为半圆弧形腔体，蒸汽护板位于喷嘴进汽弧段正下方，蒸汽护板的腔体处于喷嘴进汽弧段的出汽测,蒸汽护板固定在汽缸壳体上。
优选地，所述的蒸汽护板为折板，蒸汽护板包括固定片、弧形横板和弧形护板，固定片的下端与弧形横板长度方向的一个弧形边缘垂直固定连接，护板长度方向的下端边缘与横板长度方向的另一个弧形边缘垂直固定连接，蒸汽护板上的固定片通过沉头螺钉与汽缸壳体进行固定，固定片所固定的汽缸壳体表面、弧形横板和弧形护板形成一个腔体；转子处于非进汽弧段的部分动叶片处于蒸汽护板的空腔中。
优选地，所述的新型调节级喷嘴还包括隔离桥架，隔离桥架设置在多个喷嘴叶片之间，形成喷嘴叶片组。
优选地，所述的新型调节级喷嘴还包括定位销，蒸汽护板上的固定片通过定位销与汽缸壳体进行定位。
有益效果是：设置蒸汽护板将调节级非进汽弧段部分的动叶片包围在蒸汽护板的腔体中，避免了非进汽弧段蒸汽的鼓风效应，从而消除了鼓风效应带来的损失；在消除了鼓风效应的同时，也减少了鼓风摩擦所产生的热量，级前汽缸以及转子等部件的使用寿命增加；鼓风摩擦损失减少55.6％，蒸汽的能量相对于不设置蒸汽护板提高了,当调节级级后的混合蒸汽进入高压缸后续的压力级组时，压力级的工作效率提高了。
附图说明
图1为汽轮机调节级喷嘴结构主视图；
图2为汽轮机调节级喷嘴与转子结合使用的A-A处的剖面图；
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案：
具体实施方式一：结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式所述的新型调节级喷嘴，包括多个喷嘴叶片1、喷嘴内环体3和喷嘴外环体2；喷嘴内环体3处于喷嘴外环体2内，多个喷嘴叶片1周向设置在喷嘴外环体2和喷嘴内环体3所形成的半圆弧形槽内，多个喷嘴叶片1之间形成导流流道，喷嘴外环体2和喷嘴内环体3固定在汽缸壳体8上，多个喷嘴叶片1、喷嘴内环体3和喷嘴外环体2形成喷嘴进汽弧段11；所述的新型调节级喷嘴还包括蒸汽护板7，蒸汽护板7为半圆弧形腔体，蒸汽护板7位于喷嘴进汽弧段11正下方，蒸汽护板7的腔体处于喷嘴进汽弧段11的出汽测,蒸汽护板7固定在汽缸壳体8上。
蒸汽从多个喷嘴叶片1、喷嘴内环体3和喷嘴外环体2所形成的板体的一侧，通过导流流道进入到另一侧，高速流动的蒸汽利用冲动力和反动力作用着转子的动叶片，致使转子转动。
具体实施方式二：结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式所述的蒸汽护板7为折板，蒸汽护板7包括固定片7-1、弧形横板7-2和弧形护板7-3，固定片7-1的下端与弧形横板7-2长度方向的一个弧形边缘垂直固定连接，护板7-3长度方向的下端边缘与横板7-2长度方向的另一个弧形边缘垂直固定连接，蒸汽护板7上的固定片7-1通过沉头螺钉9与汽缸壳体8进行固定，固定片7-1所固定的汽缸壳体表面、弧形横板7-2和弧形护板7-3形成一个空腔体；转子5非进汽弧段12中的部分动叶片4处于蒸汽护板7的空腔中。
蒸汽经过导流流道导流后进入转子所处的汽室中，由于转子非进汽弧段12中部分动叶片被蒸汽护板包围住，蒸汽护板所形成的腔体中的蒸汽在动叶片的旋转作用下不会产生鼓风效应，即很大程度上减少了喷嘴后非进汽弧段12中动叶片在不流动蒸汽中的鼓风损失，调节级的作功能力提高了，蒸汽的能量相对于不设置蒸汽护板提高了，压力级的工作效率也相对提高了。
其他组成及连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式所述的新型调节级喷嘴还包括隔离桥架6，隔离桥架6设置在多片喷嘴叶片1之间，形成喷嘴叶片组。
其他组成及连接方式与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式所述的新型调节级喷嘴还包括定位销10，蒸汽护板7上的固定片7-1通过定位销10与汽缸壳体8进行定位。
其他组成及连接方式与具体实施方式三相同。
工作原理：蒸汽从多个喷嘴叶片1、喷嘴外环体3和喷嘴内环体2所形成的板体的一侧，通过导流流道进入到另一侧，蒸汽经过导流流道导流后进入转子所处的汽室中，高速流动的蒸汽冲击着转子的动叶片，致使转子转动。由于转子非进汽弧段12中部分动叶片被蒸汽护板包围住，蒸汽护板所形成的腔体中的蒸汽在动叶片的旋转作用下不会产生鼓风效应，即很大程度上减少了喷嘴后非进汽弧段12中动叶片在不流动蒸汽中的鼓风损失，调节级的作功能力提高了，蒸汽的能量相对于不设置蒸汽护板提高了，压力级的工作效率也相对提高了。

Claims (4)

1.一种新型调节级喷嘴，包括多个喷嘴叶片(1)、喷嘴内环体(3)和喷嘴外环体(2)；喷嘴内环体(3)处于喷嘴外环体(2)内，多个喷嘴叶片(1)周向设置在喷嘴外环体(2)和喷嘴内环体(3)所形成的半圆弧形孔内，多个喷嘴叶片(1)之间形成导流流道，喷嘴外环体(2)和喷嘴内环体(3)固定在汽缸壳体(8)上，多个喷嘴叶片(1)、喷嘴内环体(3)和喷嘴外环体(2)形成喷嘴进汽弧段(11)，其特征在于：所述的新型调节级喷嘴还包括蒸汽护板(7)，蒸汽护板(7)为半圆弧形腔体，蒸汽护板(7)位于喷嘴进汽弧段(11)正下方，蒸汽护板(7)的腔体处于喷嘴进汽弧段(11)的出汽测,蒸汽护板(7)固定在汽缸壳体(8)上。
2.根据权利要求1所述的新型调节级喷嘴，其特征在于：所述的蒸汽护板(7)为折板，蒸汽护板(7)包括固定片(7-1)、弧形横板(7-2)和弧形护板(7-3)，固定片(7-1)的下端与弧形横板(7-2)长度方向的一个弧形边缘垂直固定连接，护板(7-3)长度方向的下端边缘与横板(7-2)长度方向的另一个弧形边缘垂直固定连接，蒸汽护板(7)上的固定片(7-1)通过沉头螺钉(9)与汽缸壳体(8)进行固定，固定片(7-1)所固定的汽缸壳体表面、弧形横板(7-2)和弧形护板(7-3)形成一个腔体；转子(5)处于非进汽弧段(12)的部分动叶片(4)处于蒸汽护板(7)的空腔中。
3.根据权利要求2所述的新型调节级喷嘴，其特征在于：它还包括隔离桥架(6)，隔离桥架(6)设置在多个喷嘴叶片(1)之间，形成喷嘴叶片组。
4.根据权利要求3所述的新型调节级喷嘴，其特征在于：它还包括定位销(10)，蒸汽护板(7)上的固定片(7-1)通过定位销(10)与汽缸壳体(8)进行定位。
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