一种带有分段推力平衡系统的高压内缸

技术领域

本发明属于汽轮机组制作领域，具体涉及一种带有分段推力平衡系统的高压内缸。

背景技术

现有的1000MW推力平衡系统能基本满足节流调节和补汽阀补汽量较少时机组的推力平衡问题，但是当机组补汽量较大时，机组推力变得更加敏感，原有的推力平衡系统不能很好的对机组推力进行平衡，原有的推力平衡系统采用的是单平衡鼓结构，单平衡鼓机组在工作时推力变化较大，在机组实际运行当中随着机组老化、结垢，机组推力会进一步恶化，威胁机组安全运行，影响1000MW机组使用时的安全性，因此研发一种带有分段推力平衡系统的高压内缸来使机组工作时推力变化稳定，不会出现因为机组制作时的加工误差、运行时间推移等原因导致机组安全稳定性的问题，是很符合实际需要的。

发明内容

本发明为了解决现有高压内缸中的推力平衡系统采用单平衡鼓结构，当机组补汽量较大时，机组推力变得更加敏感，原有的推力平衡系统不能很好的对机组推力进行平衡，容易影响1000MW机组使用时的安全性的问题，进而提供一种带有分段推力平衡系统的高压内缸；

一种带有分段推力平衡系统的高压内缸，所述高压内缸包括缸体，缸体中安装有高压转子，且高压转子与缸体转动连接，高压转子的一端与缸体的进汽侧之间沿周向设有高压进汽侧端汽封，高压转子的另一端与缸体的出汽侧之间沿周向设有高压排汽侧端汽封，缸体内靠近进汽侧处设有高压蜗壳进汽腔室，高压蜗壳进汽腔室与进汽侧之间设有分段推力平衡系统，高压蜗壳进汽腔室与缸体的出汽侧之间依次设有补汽阀进汽及平衡鼓漏汽腔室、零号抽汽腔室和一号抽汽腔室；

进一步地，所述分段推力平衡系统包括高平衡鼓和低平衡鼓，高平衡鼓和低平衡鼓均设置在高压转子与缸体之间，高平衡鼓靠近缸体的进汽侧设置，低平衡鼓靠近高压蜗壳进汽腔室设置；

进一步地，所述高压蜗壳进汽腔室的端口处设有横置静叶；

进一步地，所述高平衡鼓和低平衡鼓之间预留有排汽腔室，排汽腔室通过中分面通道与补汽阀进汽及平衡鼓漏汽腔室连通设置；

进一步地，所述补汽阀进汽及平衡鼓漏汽腔室上设有两个补汽阀进汽管道，每个补汽阀进汽管道的一端与补汽阀进汽及平衡鼓漏汽腔室连通设置，每个补汽阀进汽管道的另一端延伸至缸体外部；

进一步地，所述两个补汽阀进汽管道上下相对设置，且两个补汽阀进汽管道的轴线位于同一条直线上；

进一步地，所述高压蜗壳进汽腔室上设有两个进汽管道，每个进汽管道的一端与高压蜗壳进汽腔室连通设置，每个高压蜗壳进汽腔室的另一端延伸至缸体外部；

进一步地，所述两个进汽管道沿高压蜗壳进汽腔室的周向前后设置，每个进汽管道的轴线与一个补汽阀进汽管道的轴线垂直设置；

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明提供了一种带有分段推力平衡系统的高压内缸，通过高低平衡鼓推力平衡系统的应用，彻底解决了由于设置补汽阀补汽时汽轮机组推力敏感，机组运行可能出现推力变化较大的问题，将汽轮机在各个工况下的推力控制在±10t以内。

2、本发明提供了一种带有分段推力平衡系统的高压内缸，将高低平衡鼓中间腔室连接补汽阀腔室后，可以利用一部分平衡鼓漏汽进入汽轮机做功，减少漏向高排的蒸汽，提高机组的经济性。

3、本发明提供了一种带有分段推力平衡系统的高压内缸，可以将全周进汽汽轮机组的补汽阀开启点设置在THA工况下，进一步缩小汽轮机通流面积，提高机组各个负荷(特别是部分负荷)的经济性，满足国家对电厂节能减排的总体要求。

附图说明

图1为本发明中内部结构示意图；

图2为本发明的侧视示意图；

图3为本发明的进汽侧剖视示意图；

图4为本发明的主视示意图；

图5为本发明中缸体的主剖示意图；

图6为本发明的俯视图；

图7各工况下单平衡鼓和高低平衡鼓机组推力变化对比图。

图中包括1缸体、2高压转子、3进汽侧端汽封、4排汽侧端汽封、5高压蜗壳进汽腔室、6补汽阀进汽及平衡鼓漏汽腔室、7零号抽汽腔室、8一号抽汽腔室、9低平衡鼓、10高平衡鼓、11横置静叶、12排汽腔室、13补汽阀进汽管道和14进汽管道。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图1至图6说明本实施方式，本实施方式提供了一种带有分段推力平衡系统的高压内缸，所述高压内缸包括缸体1，缸体1中安装有高压转子2，且高压转子2与缸体1转动连接，高压转子2的一端与缸体1的进汽侧之间沿周向设有高压进汽侧端汽封3，高压转子2的另一端与缸体1的出汽侧之间沿周向设有高压出汽侧端汽封4，缸体1内靠近进汽侧处设有高压蜗壳进汽腔室5，高压蜗壳进汽腔室5与进汽侧之间设有分段推力平衡系统，高压蜗壳进汽腔室5与缸体1的出汽侧之间依次设有补汽阀进汽及平衡鼓漏汽腔室6、零号抽汽腔室7和一号抽汽腔室8。

本实施方式中提供了一种带有分段推力平衡系统的高压内缸，通过利用分段平衡鼓推力平衡系统替换单平衡鼓的应用，彻底解决了由于设置补汽阀补汽时汽轮机组推力敏感，机组运行可能出现推力变化较大的问题，将汽轮机在各个工况下的推力控制在±10t以内。

具体实施方式二：参照图1至图6说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的可变推力平衡系统作进一步限定，本实施方式中，所述可变推力平衡系统包括低平衡鼓9和高平衡鼓10，低平衡鼓9和高平衡鼓10均设置在高压转子2与缸体1之间，高平衡鼓10靠近缸体1的进汽侧设置，低平衡鼓9靠近高压蜗壳进汽腔室5设置。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。

本实施方式中，将平衡系统设计成高低平衡鼓，低平衡鼓用来平衡高压第一级到补汽阀腔室(一般为高压五级后)之间各级的推力，高平衡鼓用来平衡补汽阀腔室后到高排之间各级的推力；

由于高低平衡鼓推力平衡系统的发明应用，可以将全周进汽汽轮机组的补汽阀开启点设置在THA工况下，进一步缩小汽轮机通流面积，提高机组各个负荷(特别是部分负荷)的经济性，满足国家对电厂节能减排的总体要求。

表1平衡鼓漏汽量及经济性比(设计间隙)

表2平衡鼓漏汽量及经济性比(2倍间隙)

通过表1和表2中的单平衡鼓和高低平衡鼓经济性对比可知，采用高低平衡鼓后机组经济性有一定收益。

具体实施方式三：参照图1至图6说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式二所述的高压蜗壳进汽腔室5作进一步限定，本实施方式中，所述高压蜗壳进汽腔室5的端口处设有横置静叶11。其它组成及连接方式与具体实施方式二相同。

如此设置，横置静叶11可以起到良好的引流蒸汽的效果。

具体实施方式四：参照图1至图6说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式三所述的高平衡鼓10和低平衡鼓9作进一步限定，本实施方式中，所述高平衡鼓10和低平衡鼓9之间预留有排汽腔室12，排汽腔室12通过排汽管与补汽阀进汽及平衡鼓漏汽腔室6连通设置。其它组成及连接方式与具体实施方式三相同。

本实施方式中，在高低平衡鼓之间预留腔室，通过在内缸结合面开通通道连接补汽阀腔室，使一部分平衡鼓漏汽可以漏向补汽阀腔室，对高压内缸进行强度分析,结果满足机组运行要求，高低平衡鼓中间腔室连接补汽阀腔室后，可以利用一部分平衡鼓漏汽进入汽轮机做功，减少漏向高排的蒸汽，提高机组的经济性。

具体实施方式五：参照图1至图6说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式四所述的补汽阀进汽及平衡鼓漏汽腔室6作进一步限定，本实施方式中，所述补汽阀进汽及平衡鼓漏汽腔室6上设有两个补汽阀进汽管道13，每个补汽阀进汽管道13的一端与补汽阀进汽及平衡鼓漏汽腔室6连通设置，每个补汽阀进汽管道13的另一端延伸至缸体1外部。其它组成及连接方式与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：参照图1至图6说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式五所述补汽阀进汽管道13作进一步限定，本实施方式中，所述两个补汽阀进汽管道13上下相对设置，且两个补汽阀进汽管道13的轴线位于同一条直线上。其它组成及连接方式与具体实施方式五相同。

如此设置，有利于保证补汽阀进汽的稳定性。

具体实施方式七：参照图1至图6说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式六所述高压蜗壳进汽腔室5作进一步限定，本实施方式中，所述高压蜗壳进汽腔室5上设有两个进汽管道14，每个进汽管道14的一端与高压蜗壳进汽腔室5连通设置，每个高压蜗壳进汽腔室5的另一端延伸至缸体1外部。其它组成及连接方式与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：参照图1至图6说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式七所述进汽管道14作进一步限定，本实施方式中，所述两个进汽管道14沿高压蜗壳进汽腔室5的周向前后设置，每个进汽管道14的轴线与一个补汽阀进汽管道13的轴线垂直设置。其它组成及连接方式与具体实施方式七相同。

工作原理

本发明主要是针对采用全周进汽+补汽阀进汽方式的高效超超临界汽轮机组平衡系统地进一步优化设计，将平衡系统设计成高低平衡鼓，低平衡鼓用来平衡高压第一级到补汽阀腔室(一般为高压五级后)之间各级的推力，高平衡鼓用来平衡补汽阀腔室后到高排之间各级的推力。在高低平衡鼓之间预留腔室，通过在内缸结合面开通通道连接补汽阀腔室，使一部分平衡鼓漏汽可以漏向补汽阀腔室，对高压内缸进行强度分析,结果满足机组运行要求，中间腔室连接高压5级后(补汽阀后腔室)，使低平衡鼓平衡高压前5级推力，高平衡鼓平衡高压6级到16级的推力。