專(zhuān)利名稱(chēng)：改進(jìn)的渦輪排水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蒸汽渦輪，具體的說(shuō)涉及改進(jìn)的從低負(fù)荷工作下的低壓蒸汽渦輪中排除水分的裝置和方法。
帶進(jìn)蒸汽的水滴通過(guò)渦輪系統(tǒng)會(huì)對(duì)系統(tǒng)的零件造成嚴(yán)重的腐蝕，這是人所共知的。腐蝕問(wèn)題已在一些公開(kāi)的資料中進(jìn)行過(guò)充分的討論。例如美國(guó)威斯丁豪斯的4，527，396號(hào)專(zhuān)利公開(kāi)了一種水分預(yù)分離器，用以從通過(guò)蒸汽渦輪排汽系統(tǒng)的廢氣中排除夾帶其中的造成腐蝕的液體。
因此，長(zhǎng)期來(lái)在蒸汽渦輪設(shè)計(jì)中的一個(gè)課題是要在從渦輪入口至排汽口整個(gè)路線上的若干部位對(duì)新蒸汽流進(jìn)行排水以減輕整個(gè)系統(tǒng)中的腐蝕現(xiàn)象。至少在一種低壓蒸汽渦輪中渦輪末級(jí)旋轉(zhuǎn)葉片上游的就近處就是這樣的一個(gè)排水點(diǎn)，在這里，在渦輪殼體內(nèi)設(shè)有一環(huán)形排水縫隙，并將進(jìn)入排水縫隙的水排入一冷凝器。渦輪葉片將夾帶在蒸汽中的水滴推向殼體，在這里由于存在著壓差，水滴就被吸入冷凝器內(nèi)。
對(duì)若干動(dòng)力設(shè)施中低壓渦輪的腐蝕問(wèn)題進(jìn)行研究所取得的數(shù)據(jù)表明在低負(fù)荷下，例如在20%以內(nèi)的負(fù)荷下，從末級(jí)旋轉(zhuǎn)葉片葉尖的噴咀入口到冷凝器之間的壓力降不足以充分地排出由環(huán)形縫隙所收集的水。由于這種未能排出的水往往會(huì)以較大水滴的形式滴回葉片的通路中，因此，這種匯集的水就會(huì)增強(qiáng)對(duì)末級(jí)渦輪葉片的腐蝕。此外，蒸汽流中的冷凝現(xiàn)象降低了渦輪的效率。
在低負(fù)荷下水滴往往較大，蒸汽不易將其帶走。較大水滴的質(zhì)量也大，這使腐蝕問(wèn)題更為嚴(yán)重。對(duì)一些核電站的渦輪來(lái)說(shuō)，第一年的腐蝕主要是在低負(fù)荷下，也就是在低于20%的負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)很多小時(shí)后造成的，這種低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)是核反應(yīng)堆運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)程所要求的。
因此，本發(fā)明的主要目的是通過(guò)改進(jìn)渦輪末級(jí)旋轉(zhuǎn)葉片附近的排水來(lái)減輕低負(fù)荷引起的對(duì)蒸汽渦輪的腐蝕現(xiàn)象。
根據(jù)這一目的，本發(fā)明為一蒸汽渦輪的排水裝置，此裝置具有位于與低壓級(jí)葉片相鄰的渦輪內(nèi)壁中的環(huán)形縫隙，此縫隙用以收集水滴，是由渦輪壁的端部壁面形成的，其特征是在此壁面上形成一環(huán)形集水縫隙，若干通道從此集水縫隙穿入此壁，在此壁的外部近處設(shè)一泵與這些通道連接，用以除去集水縫隙中的水。
作為本發(fā)明的一種形式，蒸汽渦輪的排水裝置具有一位于與低壓級(jí)葉片相鄰的渦輪內(nèi)壁周邊上的環(huán)形槽。此槽穿過(guò)渦輪壁，并形成面向此槽的渦輪壁的端部壁面。此集水排水裝置包括一位于壁面內(nèi)的環(huán)形集水縫隙，此縫隙帶有若干孔，這些孔從集水縫隙穿過(guò)壁體延伸到壁體的外表面。在壁體外表面近處設(shè)一泵與這些孔連接，用以吸出集水縫隙中的水。此泵可以是一噴射器。作為本發(fā)明的另一種形式，集水裝置包括一集水管、與集水管連通的一些孔和一臺(tái)用以將水抽出集水管的泵。
通過(guò)以下僅作為實(shí)例的最佳實(shí)施例的附圖和說(shuō)明，將對(duì)本發(fā)明了解得更為清楚。


圖1為渦輪的一部分及其殼體內(nèi)部的剖面圖，示出了環(huán)形集水縫隙與末級(jí)旋轉(zhuǎn)葉片的相對(duì)位置;
圖2為圖1中圈出部分的詳圖，示出了本發(fā)明的組成部分;
圖3為渦輪排汽系統(tǒng)的局部簡(jiǎn)圖，示出了本發(fā)明裝置中取得排除水分所需動(dòng)力流體的方法;
圖4為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例與圖2相似的剖面圖。
圖1～3所示為一低壓蒸汽渦輪10內(nèi)部殼體12內(nèi)用以排除水分的環(huán)形縫隙14，箭頭S指出蒸汽流的方向。在圖1的剖面圖中，帶入蒸汽流S的水滴由渦輪旋轉(zhuǎn)葉片16徑向推向殼體12的內(nèi)表面。在末級(jí)旋轉(zhuǎn)葉片16′的上游和最低壓固定葉片18的下游的近處設(shè)有一環(huán)形縫隙14，此縫隙與若干相互隔開(kāi)的穿過(guò)內(nèi)部殼體12的孔溝通。
圖2為圖1內(nèi)用線A圈出部分的放大剖面圖，示出了本發(fā)明的組成部分?？p隙14實(shí)際上為內(nèi)部殼體12的端部和汽流導(dǎo)向器或擴(kuò)散器20之間的空間。汽流導(dǎo)向器20通過(guò)若干沿其周邊間隔分布的螺栓22固定在殼體12上?？p隙14是通過(guò)殼體12和導(dǎo)向器20之間裝在各螺栓22上的間隔構(gòu)件24形成的。在周邊上螺栓及其墊圈之間的間隙形成如上所述的穿過(guò)殼體的孔。典型的縫隙14約在0.25至0.63cm之間(即0.1至0.25英寸之間)。一般以使0.75%左右的質(zhì)量流量通過(guò)縫隙14作為選定縫隙14尺寸的依據(jù)。
作為本發(fā)明的變更方案，在殼體12朝向縫隙14的端面28上設(shè)集水縫隙26。集水縫隙26可以是一連續(xù)的環(huán)形縫隙，也可以是一些沿周邊相互隔開(kāi)分布的縫隙。應(yīng)避免相互隔開(kāi)的縫隙與間隔構(gòu)件24發(fā)生干擾?？p隙26的邊緣應(yīng)呈倒圓形或斜角形以盡量防止閃蒸現(xiàn)象，因?yàn)閴毫υ阡J邊或尖角處會(huì)突然下降從而引起閃蒸現(xiàn)象。
若干通道或孔30從殼體外表面32穿過(guò)殼體12與各縫隙26連通，也可以以一定間隔通向連續(xù)的縫隙26。在各通道30位于表面32上的終端處設(shè)有接管34，以便與噴射器或噴射泵36連接。噴射器36可使用通過(guò)輸入管38進(jìn)入的高壓蒸汽或取自冷凝器的過(guò)冷水作為動(dòng)力流體。采用高壓蒸汽會(huì)導(dǎo)致渦輪性能的降低，因?yàn)檫@樣排出的蒸汽不能正當(dāng)?shù)赜靡则?qū)動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)葉片。就噴射器36來(lái)說(shuō)，可采用本專(zhuān)業(yè)中人們所熟悉的一種用以吸出集水縫隙26中匯集的水?？蓪⒋怂畤娙腚p壁渦輪外壁和內(nèi)壁之間的空間，這可按標(biāo)準(zhǔn)的渦輪工作規(guī)程將水匯集到此空間內(nèi)，再使其返回渦輪冷凝器。
圖3所示為取得噴射器36所需過(guò)冷水的一種方法和裝置。從渦輪排出的蒸汽經(jīng)過(guò)排氣罩40，進(jìn)入冷凝器42。冷卻水通過(guò)管道44進(jìn)入冷凝器42，再排放到冷卻池或其他蓄水器。冷凝的蒸汽，也就是水，經(jīng)過(guò)泵46進(jìn)入渦輪的供水系統(tǒng)48，最后又化成蒸汽，再次供給渦輪使用。
為取得足夠壓力的過(guò)冷水以推動(dòng)噴射器36，可將水從泵46的出口引出，經(jīng)過(guò)管道50送往一小型換熱器52。在換熱器52內(nèi)可使管道50繞成盤(pán)管。可從冷卻水輸入管44將水引出，并使其經(jīng)過(guò)管道54進(jìn)入換熱器52。冷卻水繞管道50環(huán)流之后，返回到管道44。管道50內(nèi)的過(guò)冷水離開(kāi)換熱器52進(jìn)入噴射器36上的管道38，在這里過(guò)冷水作為動(dòng)力流體用以將水從縫隙26中排出。
圖4為渦輪10端部的剖面圖，示出了本發(fā)明的另一變更方案，其中增設(shè)了一個(gè)集水管54。用以通過(guò)接管34從若干通道30中收集水。在此變更方案中為每一集水管只需設(shè)置一臺(tái)泵，從而減少了泵36的數(shù)量。
綜上所述，水滴是通過(guò)葉片16的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及渦輪內(nèi)部的空間和渦輪壁12以外的空間之間的壓差排入縫隙14的。在壁12的表面28上形成了一個(gè)或若干個(gè)集水縫隙26，用以收集進(jìn)入縫隙14而未被排出壁12的水。若干通道30穿過(guò)壁12與縫隙26連通。各通道30又與噴射器36連通，噴射器36從縫隙26中吸出水滴并將其排出渦輪壁12。最好用取自冷凝器42下游的過(guò)冷水推動(dòng)噴射器36。
權(quán)利要求
1.一種蒸汽渦輪排水裝置，此裝置具有一環(huán)形縫隙(26)，此縫隙(26)位于鄰近低壓級(jí)葉片(18)的渦輪內(nèi)壁中，用以收集水滴，此縫隙由渦輪壁(12)端部的壁面構(gòu)成，其特征是環(huán)形集水縫隙(26)位于此壁面內(nèi)，若干通道(30)從縫隙(26)穿過(guò)壁(12)，泵(36)在壁(12)外部近處與各通道(30)連接，用以將水從集水縫隙(26)中排出。
2.權(quán)利要求1所述裝置，其特征是泵(36)為一噴射器。
3.權(quán)利要求1或2所述裝置，其特征是各通道(30)與集水管(54)連通，泵(36)與集水管(54)連接。
4.權(quán)利要求1、2或3所述裝置，其特征是集水縫隙(26)為若干沿周邊分布而相互隔開(kāi)的縫隙，各縫隙通過(guò)一相應(yīng)的通道(30)與泵(36)連接。
5.權(quán)利要求1～4中任一要求所述裝置，其特征是此環(huán)形縫隙位于渦輪壁(12)的端部和蒸汽流導(dǎo)向器(20)之間，導(dǎo)向器(20)用若干螺栓(22)固定在此渦輪上，此環(huán)形縫隙是通過(guò)緊壓在導(dǎo)向器(20)和渦輪壁(12)之間的間隔構(gòu)件(24)形成的。
6.權(quán)利要求2所述裝置，其特征是管道(38)使渦輪(10)的高壓級(jí)與噴射器(36)連通，以便將高壓蒸汽通向噴射器(36)，從而形成將水排出集水縫隙(26)的抽吸作用。
7.權(quán)利要求2所述裝置，其中渦輪包括冷凝器(42)所需冷卻水源和用以使水從冷凝器(42)返回渦輪供水系統(tǒng)的供水泵(46)，其特征是用管道從供水泵(46)引出一部分水送入噴射器(36)作為其動(dòng)力流體，此管道包括一換熱器(52)，用以從冷凝器引入冷卻水，并將其過(guò)冷后送入噴射器(36)。
全文摘要
一種改進(jìn)的蒸汽渦輪排水裝置，此裝置具有一集水縫隙(26)，此縫隙(26)鄰近渦輪(10)的末級(jí)旋轉(zhuǎn)葉片(16)，集水縫隙(26)通過(guò)各通道(30)與各排水泵(36)連接，各通道(30)穿過(guò)殼體(12)以便將水吸出集水縫隙(26)。
文檔編號(hào)F01D9/02GK1043771SQ8910962
公開(kāi)日1990年7月11日 申請(qǐng)日期1989年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月30日
發(fā)明者喬治·約瑟夫·西爾維斯特里 申請(qǐng)人:西屋電氣公司