[发明专利]蒸汽轮机汽流方向控制系统

说明书

本发明涉及蒸汽轮机特别是用于减小汽机叶片的过热和由此而造成的疲劳损坏的方法和系统，这种过热和疲劳损坏的发生是因为再热汽轮机跳闸后汽轮机的鼓风加热。

随着汽轮机的“跳闸”，也即切断从锅炉输往汽轮机冲动室的高压蒸汽，在一次再热的汽轮机中的高压部分的汽流在不到1秒钟的时间内就能产生反向流。产生这样的反向流的原因是：蒸汽截止阀的关闭保持高压部分排汽压力在一个升高的水平，此时高压部分入口的压力由于汽轮机轴的周围的泄漏，和通过疏水系统汽流的排放而下降。在二次再热的汽轮机中同样的情况也会发生在两次再热之间。

众所周知，当存在反向或逆向汽流时，产生的鼓风加热在汽机叶片正常正向旋转时要大于反向或逆向旋转时的情况。也已确定，在反向流动和正向或正常旋转时产生的鼓风损失最大，此时汽流沿着叶片通道的抽吸侧或凸面侧。在这现象中汽流沿着通道壁面偏离汽流方向，称为附壁效应。（正常的正向流动通常趋向于随着形成汽流的通道壁並沿叶片通道的凹面侧或压力侧。）在反向流动工况期间发生的附壁效应，由于鼓风加热的增加，使损失进一步增大。

鼓风加热问题常规的解决办法一直是通过提供足够的通流蒸汽把热量带走以控制温度，这样就不会发生叶片的疲劳破坏。然而很难估计正向旋转与反向汽流的工况，並且尽管详细调查了这个问题，根据推算正向旋转，正向汽流数据的计算预计的温度过分保守。分析的不精确性顺蒸汽通过的每一级依次增大，因为每一级在前一级的温度上加上某些不正确的温度增量。这些过分保守的预计导致设计时通流系统选用的通流或疏水阀门大于实际需要，增加了费用。防止反向汽流能减少鼓风加热的问题，从而可以降低通流系统的要求和费用，並且可以使用已从正向旋转，正向汽流工况获得的经验数据来较精确地预计鼓风加热。

因此本发明的主要目的是：在汽轮机跳闸之后，通过控制蒸汽流动的方向和消除附壁效应以减小汽轮机叶片的鼓风加热。

带着这个考虑的目的，本发明用于一台再热蒸汽轮机，至少有一个带有冲动室和一个排汽段的汽轮机部件，该汽轮机还有另外的部件和区段，那里的压力低于排汽段，一个用于减小鼓风加热的系统，其特征为：出口装置位于排汽段的上游，用于通流蒸汽的抽出;第一导管装置连接所说的出口装置至一个低压区;第一阀门装置连接至所说的导管装置，用于控制流过所说的出口装置的蒸汽流量;入口装置进入到冲动室，用来引导从排汽段排出蒸汽;第二导管装置在所说的入口装置和排汽段之间连接;而第二阀门装置与所说的第二导管装置相连，用于控制进入冲动室的排汽流量。

本发明提供一种用于在再热汽轮机跳闸后维持正向汽流方向和控制汽流路线的方法和系统，通过维持压力差去控制汽流的方向和路线。在汽轮机跳闸之后，通过正好在排汽上游的一点抽出蒸汽並将它排至一个低压区、给水加热器、或冷凝器，使得排汽段的压力降低。此外通过把高压排汽引入冲动室使入口处的压力升高。其次，在凹面即汽轮机排汽附近的汽轮机叶片的压力侧，压力被降低，这是通过把抽吸作用应用到沿其压力面长度方向的集汽槽，从而保持汽流路线和叶片的压力面接触。

仅只用举例的方法，结合附图，通过对其中所示的较佳实施例的以下叙述，本发明将变得更加显而易见，其中：

图1A和1B示出了汽轮机在反向汽流工况下的压力分布和定性的蒸汽流线;

图2是根据本发明的汽流方向控制系统的一种型式的示意图;

图3是一台汽轮机和其汽缸内部的局部剖视图，示出了汽轮机叶片中的一条集汽槽，和与其在一起的连接孔，该孔穿过汽轮机汽缸连接至一个集汽区以及根据本发明的另一种型式的抽汽装置;

图4是叶片上有某一种型式的集汽槽的汽轮机叶片的简化剖视图;

图5与图4相似，表示出另一种集汽槽的结构。

在汽轮机中汽流反向和叶片向前或正常旋转时，有关叶片的鼓风增加，正如图1A和1B二个图的压力分布和定性的蒸汽流线所示。图1A表示没有附壁效应的有关二个相邻的汽轮机叶片7.8汽流的偏斜。图1B表示伴有附壁效应的有关叶片7.8的偏斜。附壁效应引起汽流沿着叶片通道的抽吸侧或凸面“a”，这里通道壁偏离正常的汽流方向。当存在附壁效应时出现一个大的分离汽团“d”，与此相反，当不存在附壁效应时出现二个小得多的分离汽团“e”、“f”。已经发表的有关汽轮机反向汽流和反向旋转的报告证实了;当存在附壁效应时，较高的鼓风加热导致叶片的疲劳损坏。图1A和1B的曲线图示出了通过叶片区的压力。