[发明专利]汽轮机内缸轴向位置控制系统

说明书

一般地，本发明涉及汽轮机，更具体地，是涉及用于改善叶片密封的内缸轴向位置控制系统。

汽轮机的主要部件包括一个其上装有数列旋转叶片的转子和一个转子在其中旋转的静止汽缸。静止汽缸有数列向内朝着转子伸展的静止叶片，而旋转叶片向外朝着汽缸的内径方向伸展。在汽轮机静止叶片和旋转叶片顶部与汽缸和转子相应部分之间都设置有密封件。

由于汽轮机的转子和静止部件的热膨胀有差异，并且其支撑点也不同，转子会相对于汽缸和静止叶片作轴向移动。其结果，使叶片密封件的数目和型式都受到影响，导致泄漏增加。此外，由于必须增加静止部件和转动部件之间的空间，因此汽轮机机组的长度要增加。这在对汽轮机的低压机组部分进行改型时是肯定的，因为通过增加级的数目（或叶片列数）可以提高效率，而增大叶片通道间距的要求会侵占入口区的流通面积。这导致入口速度和流动分布损失都增加，从而使入口压力降增加。

而且，由于上面提到的相对移动，在低压机组部分的湿蒸汽区中的转子叶片和静止叶片之间的轴向距离在该机组部分的一半中是减小的，而在另一半中则是增大的。已经观察到，通过使流过静止叶片后缘的大水滴破碎，某一级的旋转叶片和静止叶片之间的增加的轴向距离降低了水分侵蚀。在核动力汽轮机的三个低压机组部分中的侵蚀的比较表明，每个双流型低压机组部分的一半中的侵蚀程度与另一半相比具有相当大的差别。

较新设计的静止叶片密封件通常局限于图1所示的直通流型，在这种型式中，所有密封件的直径都一样大，其配合面是圆柱形的。一般地，静止叶片密封件用标号20表示，旋转叶片密封件的标号则为22。旋转叶片密封件20也是用的直通型的。在图1所示的旋转叶片密封件22的情况下，可以通过减小密封件之间的间距来增加密封件的数目，以便减少泄漏。但是，这也可能增大泄漏，因为它减小了离开密封件的动能耗散（消耗）（称为动能零化因子），从而增大了泄漏。此外，直通型密封件即使在大间距下也不能耗散全部动能，而阶梯式的或交错式的密封件则能完全消除动能。该参数的大小相关于密封件余隙与密封件间距的比。

如果密封件受到磨损，直通式密封件和交错式或阶梯式密封件都出现了泄漏面积的增加，从而增加了泄漏。但是，余隙与间距的比增加时，直通式密封件的泄漏则增加得更多。交错式的密封件通过改变余隙空间的直径而形成一个回旋形的泄漏通道，这可以通过将密封配合面作成阶梯形（如图2，3和4所示），或者通过交错地装在旋转部件和静止部件上的楔入式密封件（如图5所示）来实现。在这种情况下，动能被完全耗散（湮灭）。因此，交错式或阶梯式密封件中泄漏的增加程度比直通式密封件要低。从而采用阶梯式密封件的装置其性能随时间下降的程度就较小。图2中的密封件称为弹簧承载的迷宫式密封件，而图3和图4中示出的是用于大型汽轮机反动叶片（栅）的径向密封件。图5所示密封件简单地称为双径向迷宫式密封件。

图6示出了一种较新的叶片通道，它在旋转叶片上方有阶梯式或交错式密封件22，在静止叶片下方有直通式密封件20。装在旋转叶片的低密封直径上的阶梯式密封件22必须设置在距离阶梯部分足够远的地方，以便当转子移向右边时，它们不会接触到阶梯部分。这就减少了可以用于一定密封面长度上的阶梯式密封件的数量。在图6所示的型式中，在每个直径区处或密封区处都有两个直通式密封件。这是为了保证在转子轴向地前后移动时在每个密封区处至少有一个密封件总是起作用的。

一定数目的阶梯式密封件发生的泄漏少于较大数目的直通式密封件。但是，由于上述这种轴向移动，为减少泄漏的阶梯式密封件的应用以及增加阶梯数都受到限制。

本发明的主要目的是提供一种汽轮机，其中设置了相当大数目的紧密相间的密封件，这些密封件能用于不同的直径区，具有良好的密封性，并且没有由于相配部件的接触而产生磨损的危险。

为了实现该目的，本发明的汽轮机包含一个具有旋转叶片的转子和一个具有静止叶片的支撑在一个外缸中的内缸，其特征在于，内缸由数个支撑件支撑在外缸中，这些支撑件可以允许内缸在外缸内作轴向移动，静止叶片和旋转叶片相互相对地处于某一预定的轴向位置上，设置了轴向驱动内缸的机构，用于补偿转子的轴向移动，由此将旋转叶片和静止叶片保持在预定的轴向位置上。

通过下面对在附图的图7至图11中示出的一个优选实施例的描述，本发明将会变得更加清楚。

图1是汽轮机的一个机组部分的一部分的平面图，它示出了旋转叶片密封件和静止叶片密封件的一种特有的型式;

图2、3和4是部分剖的平面图，它们示出了已知的密封件的其它一些型式;