[发明专利]一种向心式汽轮机可调喷嘴

说明书

本发明公开了一种向心式汽轮机可调喷嘴，包括汽轮机蜗壳、可调喷嘴叶栅、调节机构和汽轮机叶轮；可调喷嘴叶栅由喷嘴安装盘以及沿周向均匀布置的多个喷嘴叶片构成，喷嘴安装盘与汽轮机蜗壳固定；在喷嘴安装盘相对于喷嘴叶片的另一侧安装有调节机构，调节机构由调节环、拨销、柱销和驱动机构构成；其中拨销固定于喷嘴叶片靠近尾缘的位置并嵌套于调节环滑槽中，柱销和喷嘴安装盘固定，并穿过喷嘴叶片靠近前缘处的定位孔；驱动机构与汽轮机蜗壳固定，并通过齿轮来驱动调节环转动。本发明能够通过调节喷嘴安装角，使向心式汽轮机进气流量在偏离设计流量时，仍然保持高运行效率，从而适应汽轮机变工况时流量的变化，实现较好的可调节性。

技术领域

本发明属于叶轮机械及动力设备的技术领域。具体地，本发明涉及一种向心式汽轮机可调喷嘴。

背景技术

随着国家制订了越来越严格的控制空气污染的政策，各式各样的高耗能燃煤工业锅炉亟待加以改造升级。这些锅炉广泛分布在造纸、印染、纺织、化工、石油等行业中，为生产过程提供蒸汽，平均蒸发量仅为约11吨每小时，实际运行效率只有65%左右。在很多情况下锅炉所产生的蒸汽需要进行减温减压以满足下游生产要求，使得高压蒸汽较高品位的能量并未得到利用而直接降至较低压力，形成严重浪费。

针对上述工业锅炉的改造升级需求，一种能显著提高能源利用率并产生良好经济效益的热电联产方式是将工业锅炉产生的蒸汽经背压式汽轮机发电后，再以用户需要的背压输送至下游生产过程。目前此类背压式汽轮机多为多级轴流式结构，其结构与大功率机型相似，由于工业锅炉的蒸发量和对应发电量较低，这类机型单位千瓦制造成本较高。此外，在各类生产过程中下游用汽量通常存在较大波动，为实现汽轮机流量的对应调节，轴流式背压汽轮机第一级往往为调节级，该级效率较低，从而限制了背压式汽轮机的整体运行效率。

除了轴流式背压汽轮机外，另一种结构较为简单，制造成本较低的方式为采用向心背压式汽轮机，整机体积小，安装布置灵活，土建工作量小。但由于向心式汽轮机多为单级结构，其喷嘴和叶轮造型的设计都基于设计点参数。当用气量出现波动时，适应性较差。如采用进口调节阀节流的方式来改变流量，又会由于阀门的减压造成蒸汽做功能力大幅下降，影响汽轮机整体效率。因此，要想实现向心背压式汽轮机配合工业锅炉这种热电联产方式的高效可靠运行并具备广泛推广意义，就需要发展新的向心背压式汽轮机流量调节方式，从而在保持汽轮机转速不变的情况下，当下游用气量出现波动时，汽轮机能够及时适应流量变化并仍能保持较高的整体运行效率。

发明内容

本发明提供一种向心式汽轮机可调喷嘴，其目的是通过改变喷嘴叶片安装角来调整喷嘴喉部面积，从而实现向心式汽轮机的流量调节并保持汽轮机较高的运行效率。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：本发明的向心式汽轮机可调喷嘴，包括汽轮机蜗壳、可调喷嘴叶栅、调节机构和汽轮机叶轮；可调喷嘴叶栅由喷嘴安装盘以及沿周向均匀布置的多个喷嘴叶片构成，喷嘴安装盘与汽轮机蜗壳固定；在喷嘴安装盘相对于喷嘴叶片的另一侧安装有调节机构，调节机构由调节环、拨销、柱销和驱动机构构成；其中拨销固定于喷嘴叶片靠近尾缘的位置并嵌套于调节滑槽中，柱销和喷嘴安装盘固定，并穿过喷嘴叶片靠近前缘处的定位孔；驱动机构与汽轮机蜗壳固定，通过齿轮来驱动调节环转动；每个喷嘴叶片通过柱销与喷嘴安装盘固定，并能够绕柱销转动；拨销和调节环的调节滑槽构成摩擦副，驱动机构通过齿轮驱动调节环转动，调节环转动后，通过调节滑槽驱动拨销及喷嘴叶片共同绕柱销转动，从而实现调节喷嘴叶片相对于圆周切线方向安装角的目的。

所述的可调喷嘴叶栅存在最大和最小开度；所述可调喷嘴叶栅的最大和最小开度分别对应喷嘴叶片相对于圆周切线方向安装角的最大值和最小值；所述可调喷嘴叶栅的最大和最小开度状态下，拨销应分别位于调节滑槽的两端位置。

所述的可调喷嘴叶栅在最大开度下，其尾缘位置相对向心式汽轮机轴心的直径不小于汽轮机叶轮进口直径的1.015倍，以保证喷嘴和叶轮之间有足够间隙；所述的可调喷嘴叶栅在最大开度下，其前缘位置相对向心式汽轮机轴心的直径不大于汽轮机蜗壳的排气出口处直径，以保证喷嘴叶片在旋转时不会受到汽轮机蜗壳的阻挡。