[发明专利]低转向损耗的蒸汽涡轮机跨接管道

说明书

本发明一般与各种蒸汽涡轮机有关，具体些说，与这些蒸汽涡轮机中所用的跨接管道有关。

通常，“跨接”管道用于蒸汽涡轮发电机系统，使得来自蒸汽涡轮机压力较高部分（如，蒸汽涡轮机的一个高压涡轮机构或中压涡轮机构）的蒸汽流较为容易地流到压力较低部分（如，蒸汽涡轮机的一个低压涡轮机构）。显然，一个蒸汽涡轮机的几个涡轮机构之间的这种管道不应该做成一个“刚性管道系统”，因为这种管道必需可以伸缩和随着蒸汽涡轮机的运行作其它一些类似的运动。因而在这种跨接管道中通常用一个或几个铰接波纹管伸缩接头来提供足够的机动量。也就是说，在由于空间有限和其它设计上的考虑不能形成具有足够伸缩性的结构的场合，在强度允许范围内可以增加挠曲能力，以提供一个半刚性、或甚至非刚性的系统，用一个活动自如的系统可以基本上消除由于伸缩而引起各种效应。

众所周知，半刚性或非刚性系统的伸缩接头由于带有伸缩件的铰链的限制不能作纵向或横向运动，而只能作弯曲运动，因此也叫做“旋转”或“铰接”接头。半刚性系统被限制在一个平面内，而非刚性系统至少需要三个接头（例如，通常用于跨接管道系统的结构形式）以便提供二维伸缩运动。对于有必要提供三维伸缩运动的情况，就需要安装五个接头。

工业用波纹管通常用薄型材料（其厚度大致为1.3至2.5毫米，即0.05至0.10英吋）制成。这些材料可以是不锈钢或其它合金钢、铜以及其它非铁材料等。多层波纹管、具有外加强环的波纹管以及螺旋形波纹管对于高压设备来说也可采用。适用于跨接管道装置的常用波纹管由西屋（Westinghouse）电气公司制造，与涡轮标准部件245和271M或271H配套使用。

目前用于常规的蒸汽涡轮机的跨接管道系统有三种基本方案。其中的二种基本方案（即工业用平衡伸缩接头方案和铰接隔膜（link-hinge  diaphragm）或“LHD”方案）用了转向导流片以促进蒸汽的流动。这两种方案都类似地用了如下三段管道：（1）从蒸汽涡轮机高压或中压涡轮机构的排汽口接出的、其中含有一个伸缩接头的一段垂直的直管道;（2）接到蒸汽涡轮机低压涡轮机构进汽口的一段垂直的直管道;（3）其中含有一对与上述二段垂直的直管道相接的伸缩接头的一段水平的直管道。在这几段管道的拐肘接合内都用了转向导流片。这二种方案只是在所用的伸缩接头的类型上有所不同。然而LHD方案更为普遍一些（特别是在具有单个低压涡轮机构的设备中），因为这种方案的跨接管道系统要比工业用平衡伸缩接头方案的便宜得多。

目前用于常规蒸汽涡轮机跨接管道系统的剩下的那种方案是“短半径”跨接管道。这种方案也用铰接隔膜作为伸储接头，但不用转向导流片。取消转向导流片的优点是使跨接管道的成本降低和结构简单，而缺点是蒸汽流动不畅和有用热量的伴随损耗。也就是说，由于在这种类型的跨接管道中所用的拐肘是“短半径”的，蒸汽就不能像流过具有长转弯半径的拐肘那样容易流过。因此，就定义来说，“长半径”跨接管道要使用经过比“短半径”跨接管道长的距离使蒸汽流转向90°左右（如从垂直方向转到水平方向，或从水平方向转到垂直方向）的一些转向管道段。

由于在跨接管道中所用的波纹管通常对反复弯曲的应变范围有所要求，因此只要适当控制加工制造和了解各种方案的可能的疲劳性能就可以保证预期的性能。加在波纹管上的附带冷加工会影响波纹管的抗蚀性，促使对腐蚀疲劳或超应力腐蚀更为敏感。例如，处于水平位置的伸缩接头（例如在一般从蒸汽涡轮机高压/中压涡轮机构的排汽口接出的那段垂直直管道中所用的伸缩接头）不能排空，由于无论在蒸汽涡轮机运行或停用时都有冷凝液，就会经常产生凹坑和裂纹。

因此，本发明的总目的是提供具有低转向损耗的蒸汽涡轮机的跨接管道系统。具体些说，本发明的目的是提供一种将蒸汽涡轮机低压涡轮机构进汽口部分接到蒸汽涡轮机高和/或中压涡轮机构排汽口部分的改进方法。

本发明的另一个目的是使蒸汽涡轮机的跨接管道既具有低的转向损耗而又不用转向导流片。

本发明的再一个目的是提供无导流片的蒸汽涡轮机跨接管道和将蒸汽涡轮机低压涡轮机构进汽口部分接到蒸汽涡轮机高和/或中压涡轮机构排汽口部分的改进方法，同时还保持方案具有成本低、简单和抗腐蚀的优点。