[发明专利]高温径向供给轴向蒸汽涡轮

说明书

技术领域

本公开大体涉及高温径向供给轴向蒸汽涡轮。更具体地，本公开涉及由高温蒸汽引起的转子的热应力。

整个本说明书中关于蒸汽和蒸汽涡轮的“高温”限定为650℃或更高的温度。

背景技术

由于对改进蒸汽涡轮装置的效率的持续努力，可希望在高温下操作涡轮。然而，传统材料在高于650℃以及最特殊地高于700℃表现出较差性能。为此，涡轮部分诸如转子、罩壳以及叶片典型地由更加昂贵的稀有合金制成。美国专利申请2004/0253102A1描述一个这种合金的例子。然而，由于成本原因，可有益地通过传统材料至少部分地制造任何构件，该优点对于诸如转子的较大构件以及诸如叶片的复杂构件尤其显著。

解决方案是使构件部分对高温的暴露最小化。例如，美国专利申请US2007/0207032A1描述一种布置，其提供横跨第一级的较大温度下降并且因此仅仅第一级以及该级上游的任何转子构件暴露于高温。

另一个解决方案是提供冷却介质到高温区域。然而，可能在技术上难以提供足够的冷却到较大涡轮构件诸如转子。

发明内容

提供具有以下特征的高温径向供给轴向蒸汽涡轮，该特征在一方面中涉及在供给流穿过第一叶片排并且热能被移除之前解决区域中蒸汽涡轮的转子的热应力的问题。

本发明通过独立权利要求的主题解决该问题。在从属权利要求中给出有利的实施例。

一方面提供高温径向供给轴向蒸汽涡轮，其包括转子、罩壳、轴向移位的叶片和导叶排以及热进口导管。转子是可旋转的并且具有在轴向方向上延伸的表面。罩壳包围转子以在转子和罩壳之间形成环形空间，叶片和导叶排安装在环形空间中。用于接收热蒸汽的热进口导管在转子的部分上方轴向延伸到在叶片和导叶排上游并且紧接地(immediate)邻近叶片和导叶排的出口端。热进口导管的目的是将热蒸汽引到叶片和导叶排。蒸汽涡轮还包括冷进口导管，其连接到冷进口螺旋(spiral)的下游端并且从热进口导管轴向移位，使得热进口导管比冷进口导管更靠近第一叶片轴向定位。冷进口螺旋适合于接收比热蒸汽更冷的冷蒸汽。冷进口导管具有进口端和在转子与热进口导管出口端之间形成的出口端。在出口端的区域中，冷进口导管平行于转子周向表面。因此，冷蒸汽可在转子周向表面的部分上方通过同时从冷进口导管的出口端穿过热进口导管到叶片和导叶排。

在热进口导管中在转子周向表面的部分上方冷蒸汽的提供确保转子不暴露于热蒸汽温度，因此使转子能够由具有更低热强度的材料制成。

在另一方面中，通过提供紧凑设计，冷进口导管因此在径向方向上平行于热进口导管。

在又一方面中，蒸汽涡轮包括围绕转子轴线周向延伸的热进口螺旋。该热进口螺旋连接到热进口导管的进口端。

在又一方面中，蒸汽涡轮还包括热进口管道和冷进口管道。热进口管道连接到热进口螺旋，因此使热蒸汽的流能够顺序地穿过热进口管道、热进口螺旋以及热进口导管至散置的叶片和导叶。同时，冷进口管道连接到冷进口螺旋，因此使冷蒸汽的流能够顺序地穿过冷进口管道、冷进口螺旋以及冷进口导管至热进口导管。在一个布置中冷进口管道平行于热进口管道，而在另一个布置中冷进口管道在径向方向上与热进口管道成至少90°的角度。在另外布置中，它以提供紧凑设计的任何合适角度进行布置。这些布置分别在轴向蒸汽涡轮长度和/或阀配置方面提供优点。

在又一方面中，蒸汽涡轮包括多个热进口管道和多个冷进口管道。

另一个方面是克服或至少改善现有技术的缺点和不足或者提供有用的替代。

本发明的其它方面和优点将通过连同附图进行的以下描述变得显而易见，其中，通过示图和示例公开本发明的实施例。

附图说明

通过示例，参考附图在下文中更完整地描述本公开的实施例，在附图中：

图1是根据示例性实施例的径向供给轴向蒸汽涡轮的截面图；

图2是根据另一个示例性实施例的径向供给轴向蒸汽涡轮的截面图；

图3是示出进口管道的示例性布置的穿过图1的III-III的截面图；以及

图4是示出进口管道的另一个示例性布置的穿过图1的III-III的截面图。

部件列表

1     径向供给轴向蒸汽涡轮

5     转子

6     周向表面

8     活塞区域

10    罩壳

25    叶片和导叶排

30    热进口导管

31    进口端

32    出口端

35    热蒸汽

36    热进口螺旋

37    热进口管道