双流中压缸的进汽导流结构
技术领域
本发明涉及一种汽轮机导流技术领域，特别是涉及一种双流中压缸的进汽导流结构。
背景技术
汽轮机转子作为一种在高温、高压蒸汽环境中，并且承受温度应力、蒸汽压力载荷、离心力载荷、发电出力扭矩等诸多复杂多变的外界条件的高速旋转部件。为了保证汽轮机转子在服役期内安全运行，在设计阶段，需要通过合理的结构设计、材料选择、工况环境设定等重点考核转子的强度性能试验。
超超临界汽轮机的能量转化效率高、运行维护方便，在发电设备领域内有着举足轻重的地位。超超临界汽轮机的中压进汽温度一般为600℃～620℃，如此高温度的蒸汽若直接冲击中压转子表面，对转子持久运行强度、材料的蠕变性能的影响非常大，长久运行后容易产生安全隐患。一般而言，解决此问题的现有方案有两种，简述如下：
第一种现有方法：升级转子材料。为了缓解中压转子持久运行的高温蠕变情况，采用630℃等级的材料来进行设计、生产。材料升级后，620℃的再热蒸汽不会对中压转子形成破坏性损伤，消除了安全隐患。但是，转子的材料升级后，生产加工工艺的不完备条件使转子交货期延长，使转子材料成本增加；同时新的转子材料也将影响中压缸模块热膨胀的间隙水平，导致叶片级间漏汽量的增加。
第二种做法：采取必要的设计手段，避免中压进汽直接冲击转子表面。行业内普遍采用的方案为：将第一级静叶做成有导流功能的结构。蒸汽先经过静叶进行能量转化，静叶出口的蒸汽再流通至转子表面，能够有效改善中压转子的工作状态。根据设计经验，静叶出口蒸汽温度通常可降低约20℃～23℃。同时，静叶上可设有射流孔，也可对中压转子表面进行冷却约10℃～15℃，从两个方面有效降低了中压转子的表面温度。具有导流功能的静叶的不足之处在于：其结构过于复杂，既要承担焓降任务，又要满足结构设计配合要求，对结构设计、加工工艺、加工精度要求较高。它们的加工方式是在整圈锻造圆环的基础上，采用高精度机床连续工作很长时间才能完成，制造周期较长、制造成本较高。另外，为了保证具有导流功能的静叶的加工，其叶片的型线设计优化空间较小，导致本级的能量转化效率低于常规的叶片级。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种双流中压缸的进汽导流结构，在不改变转子材料的情况下，能够使蒸汽分别流经第一静叶、第二静叶之后接触转子，有效避免蒸汽直接冲击转子，并且有效控制漏汽量，从而使得第一静叶、第二静叶搭配上述进汽导流结构的能量转化率比较高。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种双流中压缸的进汽导流结构，所述双流中压缸包括外缸体、固定设置在外缸体内的内缸体以及转动设置在内缸体内的转子，转子的一端为电机端，转子的另一端为调阀端，由内缸体和转子共同界定的空间形成对称分布且流向相反的两条流道，其中流向电机端的流道为第一流道，流向调阀端的流道为第二流道，所述进汽导流结构包括：
第一导流环，第一导流环位于进汽腔室和第一流道的连通处，第一导流环包括固定在内缸体上的第一安装外环和间隙套设在转子上的第一导流内环，第一导流内环通过多个第一支撑件与第一安装外环固定连接，第一导流内环的圆心轴线与转子的转动轴线重合；
第二导流环，第二导流环位于进汽腔室和第二流道的连通处，第二导流环包括固定在内缸体的第二安装外环和间隙套设在转子上的第二导流内环，第二导流内环通过多个第二支撑件与第二安装外环固定连接，第二导流内环的圆心轴线与转子的转动轴线重合。
优选地，所述第一流道的进汽处设有与内缸体连接的第一静叶，所述第二流道的进汽处设有与内缸体连接的第二静叶，所述内缸体的中间处设有进汽腔室，进汽腔室的出汽口径向朝内并且分别与第一流道的进汽处、第二流道的进汽处连通；所述第一导流内环朝向调阀端的端口具有第一汽封凸沿，第一导流内环朝向电机端的端口具有与第一静叶的围带卡接配合的第一勾沿；所述第二导流内环朝向电机端的端口具有与第一汽封凸沿卡接配合的第二汽封凸沿，第二导流内环朝向调阀端的端口具有与第二静叶的围带卡接配合的第二勾沿；所述第一导流环和第二导流环同轴卡接以防止蒸汽径向吹向转子，进汽腔室内的蒸汽在第一导流内环和第二导流内环的阻挡、引流作用下分成进入第一流道的第一蒸汽流和进入第二流道的第二蒸汽流。
优选地，所有所述第一支撑件以第一导流内环的圆心为圆心周向均布且径向延伸。
优选地，所有所述第二支撑件以第二导流内环的圆心为圆心周向均布且径向延伸。
优选地，所述第一安装外环由两个第一安装半圆环构成，每个第一安装半圆环周向的两端具有与内缸体连接的第一法兰结构；所述第一导流内环由两个第一导流半圆环构成，每个第一导流半圆环通过第一支撑件与对应的第一安装半圆环连接。
优选地，所述第二安装外环由两个第二安装半圆环构成，每个第二安装半圆环周向的两端具有与内缸体连接的第二法兰结构；所述第二导流内环由两个第二导流半圆环构成，每个第二导流半圆环通过第二支撑件与对应的第二安装半圆环连接。
优选地，所述内缸体的内周壁上设有第一定位槽和第二定位槽，所述第一安装外环上设有第一定位键，第一定位键嵌设在第一定位槽内，所述第二安装外环上设有第二定位键，第二定位键嵌设在第二定位槽内。
优选地，所述第一定位键的数量为两个，其中一个第一定位键布置在第一安装外环的顶部，另一个第一定位键布置在第一安装外环的底部。
优选地，所述第二定位键的数量为两个，其中一个第二定位键布置在第二安装外环的顶部，另一个第二定位键布置在第二安装外环的底部。
优选地，所述第一汽封凸沿搭接在第二汽封凸沿背向转子的一侧，所述第一导流内环的外周壁和第二导流内环的外周壁对齐衔接。
如上所述，本发明的双流中压缸的进汽导流结构，具有以下有益效果：在本发明中，第一导流环的第一安装外环装配在内缸体上，并且通过第一支撑件定位、支撑第一导流内环，第一导流内环布置在进汽腔室的出汽口附近，阻挡蒸汽径向吹向转子，并且将蒸汽引向第一静叶；第二导流环的结构和作用与第一导流环相同。经过第一静叶的蒸汽产生了焓降，其温度有所降低，不会对转子造成损伤，同时第一静叶下游处的压差也能够保证蒸汽的流动，及时带走转子表面的热量。更为重要的是，第一静叶可以采用常规压力级的静叶，其型线设计和制造工艺不会受到不利影响。因此，本发明的进汽导流结构，在不改变转子材料的情况下，能够使蒸汽分别流经第一静叶、第二静叶之后接触转子，有效避免蒸汽直接冲击转子，并且有效控制漏汽量，从而使得第一静叶、第二静叶搭配上述进汽导流结构的能量转化率比较高。
附图说明
图1显示为本发明的双流中压缸的进汽导流结构的示意图；
图2显示为图1中A部分的放大图；
图3显示为第一安装外环、第一定位键以及第一定位槽的装配剖视图；
图4显示为第二安装外环、第二定位键以及第二定位槽的装配剖视图；
图5显示为第一安装半圆环和第一导流半圆环的示意图；
图6显示为第二安装半圆环和第二导流半圆环的示意图；
图7显示为第一法兰结构和内缸体的装配剖视图；
图8显示为第二法兰结构和内缸体的装配剖视图。
元件标号说明
1外缸体
2内缸体
21 进汽腔室
211出汽口
22 第一定位槽
23 第二定位槽
3转子
4第一流道
41 第一静叶
5第二流道
51 第二静叶
6第一导流环
61 第一安装外环
611第一安装半圆环
612第一法兰结构
62 第一导流内环
621第一汽封凸沿
622第一勾沿
623第一导流半圆环
63 第一支撑件
64 第一定位键
7第二导流环
71 第二安装外环
711第二安装半圆环
712第二法兰结构
72 第二导流内环
721第二汽封凸沿
722第二勾沿
723第二导流半圆环
73 第二支撑件
74 第二定位键
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1和图2所示，双流中压缸包括外缸体1、固定设置在外缸体1内的内缸体2以及转动设置在内缸体2内的转子3，转子3的一端为电机端，转子3的另一端为调阀端，由内缸体2和转子3共同界定的空间形成对称分布且流向相反的两条流道，其中流向电机端的流道为第一流道4，流向调阀端的流道为第二流道5，第一流道4的进汽处设有与内缸体2连接的第一静叶41(第一静叶41为第一级静叶)，第二流道5的进汽处设有与内缸体2连接的第二静叶51(第二静叶51为第一级静叶)，内缸体2的中间处设有进汽腔室21，进汽腔室21的出汽口211径向朝内并且分别与第一流道4的进汽处、第二流道5的进汽处连通。
本发明提供一种双流中压缸的进汽导流结构，包括：
第一导流环6，第一导流环6位于进汽腔室21和第一流道4的连通处，第一导流环6包括固定在内缸体2上的第一安装外环61和间隙套设在转子3上的第一导流内环62，第一导流内环62通过多个第一支撑件63与第一安装外环61固定连接，第一导流内环62的圆心轴线与转子3的转动轴线重合；
第二导流环7，第二导流环7位于进汽腔室21和第二流道5的连通处，第二导流环7包括固定在内缸体2的第二安装外环71和间隙套设在转子3上的第二导流内环72，第二导流内环72通过多个第二支撑件73与第二安装外环71固定连接，第二导流内环72的圆心轴线与转子3的转动轴线重合。
在本发明中，第一导流环6的第一安装外环61装配在内缸体2上，并且通过第一支撑件63定位、支撑第一导流内环62，第一导流内环62布置在进汽腔室21的出汽口211附近，阻挡蒸汽径向吹向转子3，并且将蒸汽引向第一静叶41；第二导流环7的结构和作用与第一导流环6相同，此处不在赘述。经过第一静叶41的蒸汽产生了焓降，其温度有所降低，不会对转子3造成损伤，同时第一静叶41下游处的压差也能够保证蒸汽的流动，及时带走转子3表面的热量。更为重要的是，第一静叶41可以采用常规压力级的静叶，其型线设计和制造工艺不会受到不利影响。
因此，本发明的双流中压缸的进汽导流结构具有以下技术效果：
1)不用改变转子3的材料，第一静叶41和第二静叶51的型线设计和制造工艺不会受到不利影响；
2)进汽导流结构的第一导流环6和第二导流环7的结构简单，易于加工和装配；
3)第一导流环6和第二导流环7同轴卡接，有效避免高温蒸汽直接冲击转子3，并且有效控制漏汽量；
4)第一静叶41、第二静叶51搭配上述进汽导流结构的能量转化率高于现有技术中具有导流结构的静叶。
上述第一流道4的进汽处设有与内缸体2连接的第一静叶41，上述第二流道5的进汽处设有与内缸体2连接的第二静叶51，上述内缸体2的中间处设有进汽腔室21，进汽腔室21的出汽口211径向朝内并且分别与第一流道4的进汽处、第二流道5的进汽处连通；上述第一导流内环62朝向调阀端的端口具有第一汽封凸沿621，第一导流内环62朝向电机端的端口具有与第一静叶41的围带卡接配合的第一勾沿622；上述第二导流内环72朝向电机端的端口具有与第一汽封凸沿621卡接配合的第二汽封凸沿721，第二导流内环72朝向调阀端的端口具有与第二静叶51的围带卡接配合的第二勾沿722；第一导流环6和第二导流环7同轴卡接以防止蒸汽径向吹向转子3，进汽腔室21内的蒸汽在第一导流内环62和第二导流内环72的阻挡、引流作用下分成进入第一流道4的第一蒸汽流和进入第二流道5的第二蒸汽流。第一导流内环62的第一汽封凸沿621和第二导流内环72的第二汽封凸沿721卡接配合，使第一导流内环62和第二导流内环72的卡接处形成迷宫式汽封结构，避免蒸汽从第一导流内环62和第二导流内环72的卡接处吹向转子3。此外，第一导流内环62的第一勾沿622与第一静叶41的围带卡接配合，让蒸汽流经第一静叶41之后吹向转子。同样的，第二导流内环72的第二勾沿722与第二静叶51的围带卡接配合，如此设置的技术效果和第一勾沿622一样，此处不再赘述。
为了提高上述第一导流内环62的稳定性，所有上述第一支撑件63以第一导流内环62的圆心为圆心周向均布且径向延伸。
为了提高上述第二导流内环72的稳定性，所有上述第二支撑件73以第二导流内环72的圆心为圆心周向均布且径向延伸。
为了便于拆装，上述第一导流环6和第二导流环7均采用上下对半式结构：
如图5和图7所示，上述第一安装外环61由两个第一安装半圆环611构成，每个第一安装半圆环611周向的两端具有与内缸体2连接的第一法兰结构612；上述第一导流内环62由两个第一导流半圆环623构成，每个第一导流半圆环623通过第一支撑件63与对应的第一安装半圆环611连接。具体的，第一法兰结构612通过螺钉与内缸体2可拆卸连接。
如图6和图8所示，上述第二安装外环71由两个第二安装半圆环711构成，每个第二安装半圆环711周向的两端具有与内缸体2连接的第二法兰结构712；上述第二导流内环72由两个第二导流半圆环723构成，每个第二导流半圆环723通过第二支撑件73与对应的第二安装半圆环711连接。具体的，第二法兰结构712通过螺钉与内缸体2可拆卸连接。
如图3和图4所示，为了便于定位、安装上述第一导流环6和第二导流环7，上述内缸体2的内周壁上设有第一定位槽22和第二定位槽23，上述第一安装外环61上设有第一定位键64，第一定位键64嵌设在第一定位槽22内，上述第二安装外环71上设有第二定位键74，第二定位键74嵌设在第二定位槽23内。进一步的，上述第一定位键64的数量为两个，其中一个第一定位键64布置在第一安装外环61的顶部，另一个第一定位键64布置在第一安装外环61的底部。同样的，上述第二定位键74的数量也为两个，其中一个第二定位键74布置在第二安装外环71的顶部，另一个第二定位键74布置在第二安装外环71的底部。
作为上述第一导流内环62和第二导流内环72的一种卡接方式：上述第一汽封凸沿621搭接在第二汽封凸沿721背向转子3的一侧，上述第一导流内环62的外周壁和第二导流内环72的外周壁对齐衔接。
综上所述，本发明的双流中压缸的进汽导流结构在不改变转子材料的情况下，能够使蒸汽分别流经第一静叶、第二静叶之后接触转子，有效避免蒸汽直接冲击转子，并且有效控制漏汽量，从而使得第一静叶、第二静叶搭配上述进汽导流结构的能量转化率比较高。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
