蒸汽渦輪機及其組裝方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明所公開的實施例總體上涉及蒸汽渦輪機，并且更特別地，涉及用于冷卻蒸汽渦輪機的渦輪機部件的方法和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]由于蒸汽渦輪機依賴更高的蒸汽溫度來增加效率，因此蒸汽渦輪機應當能夠耐受更高的蒸汽溫度從而不損害渦輪機的使用壽命。在典型的渦輪機操作期間，蒸汽從蒸汽源流動通過外殼中的入口以平行于旋轉(zhuǎn)軸線且沿著環(huán)形熱蒸汽路徑流動。典型地，渦輪機級沿著蒸汽路徑布置成使得蒸汽流動通過依次的渦輪機級的輪葉和葉片。渦輪機葉片可以固定到多個渦輪機輪，每個渦輪機輪安裝到轉(zhuǎn)子軸或與轉(zhuǎn)子軸成一體以便與轉(zhuǎn)子軸一起旋轉(zhuǎn)。替代地，渦輪機葉片可以固定到鼓式渦輪機轉(zhuǎn)子而不是單獨的輪中，鼓與軸成一體。
[0003]常規(guī)地，渦輪機葉片可以包括從大致平面平臺徑向向外延伸的翼型和從平臺徑向向內(nèi)延伸的根部。根部可以包括鳩尾榫或其它裝置以將葉片固定到渦輪機轉(zhuǎn)子的渦輪機輪。一般而言，在蒸汽渦輪機的操作期間，蒸汽在受到高熱應力的渦輪機葉片的翼型之上和周圍流動。這些高熱應力可能限制渦輪機葉片的使用壽命。而且，葉片根部和相鄰轉(zhuǎn)子可能經(jīng)歷來自蒸汽流動的高熱溫度和應力。常規(guī)的蒸汽渦輪機可以使用更耐熱的葉片和轉(zhuǎn)子主體材料。然而這些耐熱材料可能增加渦輪機葉片的成本。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]在一方面，提供一種蒸汽渦輪機。所述蒸汽渦輪機包括外殼(housing)和流動連通地聯(lián)接到所述外殼的蒸汽入口，所述蒸汽入口配置成在所述外殼中排出第一蒸汽流動(steam flow)。定子聯(lián)接到所述外殼并且包括多個輪葉(vanes)。轉(zhuǎn)子聯(lián)接到所述外殼并且位于所述定子中，其中所述轉(zhuǎn)子和所述定子配置成形成位于兩者間并且與所述第一蒸汽流動流動連通的第一流動路徑。所述轉(zhuǎn)子包括聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子的多個葉片(blades)，其中所述多個葉片的至少一個根部具有第一側(cè)、第二側(cè)以及流動連通地聯(lián)接到所述第一側(cè)和所述第二側(cè)的通路。所述通路配置成限定與所述第一流動路徑流動連通的第二流動路徑并且在所述至少一個根部中排出第二蒸汽流動。所述多個葉片的所述至少一個根部包括天使翼，所述天使翼與所述通路流動連通并且配置成將所述通路與所述第一流動路徑密封開。
[0005]其中，所述第二蒸汽流動包括不同于所述第一蒸汽流動的溫度。
[0006]其中，所述蒸汽入口與所述第一流動路徑流動連通并且位于所述外殼中。
[0007]其中，所述蒸汽渦輪機還包括另一蒸汽入口，所述另一蒸汽入口流動連通地聯(lián)接到所述第一流動路徑并且位于所述外殼的外部。
[0008]其中，所述蒸汽渦輪機還包括另一蒸汽入口，所述另一蒸汽入口流動連通地聯(lián)接到所述多個輪葉中的至少一個輪葉。
[0009]其中，至少一個所述輪葉包括第一端部、第二端部以及流動連通地聯(lián)接到所述第一端部和所述第二端部的徑向流動路徑，所述第一端部流動連通地聯(lián)接到所述蒸汽入口并且所述第二端部流動連通地聯(lián)接到所述第一流動路徑。
[0010]其中，所述第一流動路徑和所述第二流動路徑在負根部反應配置中流動連通地聯(lián)接。
[0011]其中，所述轉(zhuǎn)子包括流動連通地聯(lián)接到所述第二流動路徑的第三流動路徑。
[0012]其中，所述轉(zhuǎn)子包括流動連通地聯(lián)接到所述第二流動路徑的第三流動路徑和流動連通地聯(lián)接到所述第三流動路徑的密封頭。
[0013]其中，所述外殼包括高壓多級布置。
[0014]其中，所述根部包括軸向鳩尾榫配置。在另一方面，提供一種轉(zhuǎn)子組件。所述轉(zhuǎn)子組件聯(lián)接到外殼并且位于蒸汽渦輪機的定子中。所述轉(zhuǎn)子組件包括聯(lián)接到所述外殼的轉(zhuǎn)子并且具有第一流動路徑。多個葉片聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子，其中所述多個葉片的至少一個根部具有第一側(cè)、第二側(cè)以及流動連通地聯(lián)接到所述第一側(cè)和所述第二側(cè)的通路。所述通路配置成限定與所述第一流動路徑流動連通的第二流動路徑。所述轉(zhuǎn)子組件包括聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子并且與所述第二流動路徑流動連通的密封組件。所述多個葉片的所述至少一個根部包括天使翼，所述天使翼與所述通路流動連通并且配置成將所述通路與所述第一流動路徑密封開。
[0015]其中，所述轉(zhuǎn)子組件還包括蒸汽入口，所述蒸汽入口與所述第一流動路徑流動連通并且位于所述外殼中。
[0016]其中，所述轉(zhuǎn)子組件還包括另一蒸汽入口，所述另一蒸汽入口流動連通地聯(lián)接到所述第一流動路徑并且位于所述外殼的外部。
[0017]其中，所述轉(zhuǎn)子組件還包括另一蒸汽入口，所述另一蒸汽入口流動連通地聯(lián)接到所述多個輪葉中的至少一個輪葉。
[0018]其中，所述葉片包括軸向鳩尾榫配置。
[0019]其中，所述密封組件包括與所述第二流動路徑流動連通的第三流動路徑。
[0020]在又一方面，提供一種組裝蒸汽渦輪機的方法。所述方法包括將定子聯(lián)接到外殼并且將蒸汽入口流動連通地聯(lián)接到所述外殼。所述方法還包括形成位于所述外殼中并且與所述蒸汽入口流動連通的第一流動路徑。將轉(zhuǎn)子聯(lián)接到所述外殼和所述定子中。所述轉(zhuǎn)子包括聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子的多個葉片。所述多個葉片的至少一個根部具有第一側(cè)、第二側(cè)以及流動連通地聯(lián)接到所述第一側(cè)和所述第二側(cè)的通路。所述通路配置成限定與所述第一流動路徑流動連通的第二流動路徑。所述多個葉片的所述至少一個根部包括天使翼，所述天使翼與所述通路流動連通并且配置成將所述通路與所述第一流動路徑密封開。
[0021]其中，所述方法還包括將密封組件聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子并且與所述第二流動路徑流動連通。
[0022]其中，聯(lián)接所述蒸汽入口包括將所述蒸汽入口流動連通地聯(lián)接到所述定子。
【附圖說明】
[0023]圖1是示例性蒸汽渦輪機和聯(lián)接到蒸汽渦輪機的示例性流動組件(flowassembly)的側(cè)視立面圖。
[0024]圖2是圖1中所示的流動組件的部分視圖。
[0025]圖3是另一示例性蒸汽渦輪機和聯(lián)接到蒸汽渦輪機的另一示例性流動組件的側(cè)視立面圖。
[0026]圖4是另一示例性蒸汽渦輪機和聯(lián)接到蒸汽渦輪機的另一示例性流動組件的側(cè)視立面圖。
[0027]圖5是另一示例性蒸汽渦輪機和聯(lián)接到蒸汽渦輪機的另一示例性流動組件的側(cè)視立面圖。
[0028]圖6是另一示例性蒸汽渦輪機和聯(lián)接到蒸汽渦輪機的另一示例性流動組件的側(cè)視立面圖。
[0029]圖7是另一示例性蒸汽渦輪機和聯(lián)接到蒸汽渦輪機的另一示例性流動組件的側(cè)視立面圖。
[0030]圖8是另一示例性蒸汽渦輪機和聯(lián)接到蒸汽渦輪機的另一示例性流動組件的側(cè)視立面圖。
[0031]圖9是另一示例性蒸汽渦輪機和聯(lián)接到蒸汽渦輪機的另一示例性流動組件的側(cè)視立面圖。
[0032]圖10是另一示例性蒸汽渦輪機和聯(lián)接到蒸汽渦輪機的另一示例性流動組件的側(cè)視立面圖。
[0033]圖11是示出制造蒸汽渦輪機的方法的示例性流程圖。
【具體實施方式】
[0034]本發(fā)明中所述的實施例總體上涉及蒸汽渦輪機。更特別地，實施例涉及用于促進蒸汽渦輪機的渦輪機部件中的流體流動的方法和系統(tǒng)。應當理解本發(fā)明中所述的用于部件冷卻的實施例不限于渦輪機葉片，并且還應當理解使用蒸汽渦輪機和葉片的說明書和附圖僅僅是示例性的。而且，盡管實施例舉例說明蒸汽渦輪機和葉片，但是本發(fā)明中所述的實施例可以包括在其它合適的渦輪機部件中。另外，應當理解本發(fā)明中所述的涉及流動路徑的實施例不需要被限制到渦輪機部件。具體地，實施例可以一般地在任何合適的物品中使用，介質(zhì)(例如，水、蒸汽、空氣、燃料和/或任何其它合適的流體)通過所述物品被引導以便冷卻物品的表面和/或保持物品的溫度。
[0035]圖1示出蒸汽渦輪機100和聯(lián)接到蒸汽渦輪機100的流動組件102的側(cè)視立面圖。圖2是圖1中所示的流動組件102的部分視圖。在示例性實施例中，蒸汽渦輪機100包括具有負根部反應冷卻配置(negative root react1n cooling configurat1n) 104 的高壓、單流動渦輪機。替代地，蒸汽渦輪機100可以包括任何壓力和流動配置以使蒸汽渦輪機100能夠如本發(fā)明中所述起作用。蒸汽渦輪機100包括多個加壓部段106。更特別地，蒸汽渦輪機100包括高壓部段108和中壓部段110。高壓部段108包括相對于彼此成面對和間隔關系的多個級112。每一級112包括旋轉(zhuǎn)組件114和靜止組件116。在每一級112中，旋轉(zhuǎn)組件114包括圍繞蒸汽渦輪機100的旋轉(zhuǎn)軸線120軸向地布置的轉(zhuǎn)子118。
[0036]多個葉片122在平臺處聯(lián)接到旋轉(zhuǎn)組件114，其中葉片122從平臺123徑向向外并且朝著靜止組件116延伸。葉片122包括從相對的葉片側(cè)徑向延伸的一對相對天使翼(angel wings) 196。天使翼196包括朝著靜止組件116延伸的密封件121，例如、但不限于刷式密封件。而且，相鄰的天使翼196、例如但不限于天使翼193和天使翼195以可密封的配置來配置成便于提供天使翼193和天使翼195之間的密封，同時提供天使翼193和天使翼195與相應的葉片根部125 —起的旋轉(zhuǎn)運動。更特別地，天使翼193包括第一重疊部分197并且天使翼195包括可去除地聯(lián)接到第一重疊部分197的第二重疊部分199。第一、第二重疊部分197和199配置成減小和/或消除第一流動路徑130與葉片根部125的流動連通。多個葉片根部125聯(lián)接到轉(zhuǎn)子118。葉片根部125包括鳩尾榫配置，例如、但不限于切向鳩尾榫和/或軸向鳩尾榫配置。葉片根部125可以包括任何鳩尾榫配置以使蒸汽渦輪機100能夠如本發(fā)明中所述起作用。根部125配置成將葉片122聯(lián)接到渦輪機輪或轉(zhuǎn)子118的轉(zhuǎn)子主體127。天使翼196、葉片根部125和轉(zhuǎn)子主體127配置成限定葉片根部125之間的冷卻通道134。
[0037]靜止組件116包括外殼124、定子126和多個靜止輪葉128。靜止輪葉128包括面對轉(zhuǎn)子主體127的端蓋180。外殼124配置成封閉轉(zhuǎn)子118、葉片122、定子126和輪葉128中的至少一個。在示例性實施例中，轉(zhuǎn)子118和定子126以間隔關系配置以在其間和外殼124中限定第一流動路徑130。輪葉128在定子126的多個狹槽132中被聯(lián)接并且布置在位于葉片122的級之間的圓周級中。
[0038]靜止組件116還包括流動連通地聯(lián)接到第一流動路徑130的蒸汽入口 136。蒸汽入口 136配置成朝著第一流動路徑130并且與多個葉片122流動連通地引導或?qū)б哂懈邏汉透邷氐牡谝徽羝鲃?38。在示例性實施例中，蒸汽入口 136位于外殼124中并且與蒸汽源140、例如鍋爐或熱回收蒸汽發(fā)生器流動連通。蒸汽入口 136還包括具有碗狀插入件144和泄漏流動路徑146的碗狀區(qū)域142。碗狀插入件144包括流動連通地聯(lián)接到第一流動路徑130的第一端部148和流動連通地聯(lián)接到轉(zhuǎn)子118的第二端部150。
[0039]在示例性實施例中，多個根部125中的至少一個根部125包括第一側(cè)152、第二側(cè)154和位于其間的主體156。第一側(cè)152相對于第一蒸汽流動138位于第二側(cè)154的上游。而且，第一側(cè)152和第二側(cè)154配置成與相應的冷卻通道134流動連通。根部125還包括限定于主體156中并且流動連通地聯(lián)接到第一側(cè)152和第二側(cè)1