專利名稱：帶有單殼罩、鼓形轉(zhuǎn)子和單獨(dú)噴嘴環(huán)的蒸汽渦輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例大體涉及蒸汽渦輪，并且更具體地涉及具有帶有單殼罩(singleshell casing)的中壓(IP)區(qū)段的蒸汽潤(rùn)輪。
背景技術(shù)：
常規(guī)蒸汽渦輪使用帶有傳統(tǒng)的雙殼罩的輪和隔板或者鼓形轉(zhuǎn)子的構(gòu)造。雖然單殼罩也被使用，但是這種應(yīng)用被限于輪和隔板的結(jié)構(gòu)，而非鼓形轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)。另外，雖然單獨(dú)噴嘴環(huán)組件與蒸汽渦輪的IP區(qū)段一起使用，但是那些IP區(qū)段典型地具有傳統(tǒng)的雙殼罩以支承單獨(dú)噴嘴級(jí)。利用輪和隔板構(gòu)造的常規(guī)蒸汽渦輪被單罩的壓力極限所限制，并且隔板的制造限制于單級(jí)。
發(fā)明內(nèi)容
在本文中公開(kāi)了一種帶有鼓形轉(zhuǎn)子的蒸汽渦輪，其利用在由單殼包封的IP區(qū)段中的單獨(dú)噴嘴環(huán)組件。在一個(gè)實(shí)施例中，蒸汽渦輪具有帶有雙殼鼓的高壓(HP)區(qū)段和帶有單殼鼓的中壓(IP)區(qū)段，其中IP區(qū)段包括沿著單殼罩軸向間隔的多個(gè)單獨(dú)噴嘴環(huán)組件，使得每個(gè)噴嘴環(huán)組件環(huán)繞鼓形轉(zhuǎn)子。在其他的實(shí)施例中，蒸汽渦輪的低壓(LP)區(qū)段可具有至冷凝器的單流或者雙流連接，并且冷凝器可定位于LP區(qū)段的側(cè)面、豎直下方或者軸向?qū)R。本發(fā)明的第一方面提供包括具有單殼罩的中壓(IP)區(qū)段的蒸汽渦輪，其中，IP區(qū)段包括:鼓形轉(zhuǎn)子；和沿著單殼 罩軸向間隔的多個(gè)噴嘴環(huán)組件，使得每個(gè)噴嘴環(huán)組件環(huán)繞鼓形轉(zhuǎn)子，并且其中，每個(gè)噴嘴環(huán)組件包括:支承環(huán)；和聯(lián)接至支承環(huán)的至少一組單獨(dú)噴嘴。本發(fā)明的第二方面提供蒸汽渦輪，其包括:具有雙殼罩的高壓(HP)區(qū)段；流體地連接至HP區(qū)段的中壓(IP)區(qū)段，其中，IP區(qū)段具有單殼罩，并且其中，IP區(qū)段包括:鼓形轉(zhuǎn)子，和沿著單殼罩軸向間隔的多個(gè)噴嘴環(huán)組件，使得每個(gè)噴嘴環(huán)組件環(huán)繞鼓形轉(zhuǎn)子，并且其中，每個(gè)噴嘴環(huán)組件包括:支承環(huán)；和聯(lián)接至支承環(huán)的至少一組單獨(dú)噴嘴；和流體地連接至IP區(qū)段的低壓(LP)區(qū)段，其中，LP區(qū)段還連接至冷凝器。
通過(guò)本發(fā)明的不同方面的以下詳細(xì)描述，連同描繪本發(fā)明的不同實(shí)施例的附圖，本發(fā)明的實(shí)施例的這些和其他的特征將更容易理解，其中:
圖1示出常規(guī)蒸汽渦輪的側(cè)剖透視 圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的蒸汽渦輪的橫截面示意 圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的蒸汽渦輪的高壓(HP)區(qū)段和中壓(IP)區(qū)段的橫截面示意 圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的蒸汽渦輪的HP區(qū)段的橫截面示意圖；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的蒸汽渦輪的IP區(qū)段的橫截面示意 圖6示出蒸汽渦輪的IP區(qū)段的橫截面示意圖，其示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多個(gè)噴嘴環(huán)組件；
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的蒸汽渦輪的一部分的等距視圖，該部分包括至冷凝器的側(cè)面排氣連接；
圖8示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的蒸汽渦輪的橫截面視圖，該蒸汽渦輪包括至冷凝器的向下排氣連接；和
圖9示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的蒸汽渦輪的等距視圖，該蒸汽渦輪包括至冷凝器的軸向排氣連接。應(yīng)注意的是，附圖不一定按比例。附圖意圖為僅僅描繪本發(fā)明的典型方面，所以不應(yīng)該被認(rèn)為限制本發(fā)明的范圍。在附圖中，相似標(biāo)號(hào)表示在附圖之間的相似元件。部件列表 100，200蒸汽渦輪 110,210高壓(HP)區(qū)段 112，122 雙罩
120，220中壓(IP)區(qū)段 130，230橫跨管 132供給件(feed)
140，240低壓(LP)區(qū)段
142，144LP 區(qū)段
145傳動(dòng)系
150，250鼓形轉(zhuǎn)子
212外殼
214內(nèi)殼
222單殼罩
224噴嘴環(huán)組件
226支承環(huán)
228噴嘴
260冷凝器。
具體實(shí)施例方式在本文中公開(kāi)·了一種具有鼓形轉(zhuǎn)子的蒸汽渦輪，其利用在由單殼包封的IP區(qū)段中的單獨(dú)噴嘴環(huán)組件。在一個(gè)實(shí)施例中，公開(kāi)了具有帶有雙殼鼓的高壓(HP)區(qū)段和帶有單殼鼓的中壓(IP)區(qū)段的蒸汽渦輪，其中IP區(qū)段包括環(huán)繞鼓形轉(zhuǎn)子的多個(gè)單獨(dú)噴嘴環(huán)組件。在其他實(shí)施例中，蒸汽渦輪的低壓(LP)區(qū)段可具有至冷凝器的單流或者雙流連接，并且連接可包括至冷凝器的側(cè)面連接、向下流動(dòng)連接或者軸向連接?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，圖1示出常規(guī)雙流蒸汽渦輪100的側(cè)剖透視圖。如圖1所示，蒸汽渦輪100包括高壓(HP)區(qū)段110，中壓(IP)區(qū)段120，和低壓(LP)區(qū)段140。圖1所示的蒸汽渦輪100具有雙流LP區(qū)段140，所以LP區(qū)段140包括第一 LP區(qū)段142和第二 LP區(qū)段144。蒸汽渦輪100還包括在IP區(qū)段120和LP區(qū)段142，144之間的橫跨管130，和從橫跨管130到LP區(qū)段142，144的供給件132。發(fā)電機(jī)(未示出)可連接至延伸穿過(guò)HP區(qū)段110，IP區(qū)段120和LP區(qū)段140的傳動(dòng)系145。蒸汽渦輪100被稱為鼓形轉(zhuǎn)子渦輪，因?yàn)樗ü男无D(zhuǎn)子150，其在每個(gè)區(qū)段內(nèi)旋轉(zhuǎn)。此外，蒸汽渦輪100，如圖1所示，構(gòu)造成通過(guò)側(cè)面排氣連接至冷凝器(圖1中未示出)，如將在本文中更詳細(xì)地討論。如圖1所示，HP區(qū)段110和IP區(qū)段120具有常規(guī)雙殼罩，具體如圖1所示，HP區(qū)段110具有雙罩112，和IP區(qū)段120具有雙罩122。換言之，罩112，122各包括在殼內(nèi)的殼，其中在鼓形轉(zhuǎn)子150和渦輪的外部之間存在兩個(gè)壁。轉(zhuǎn)向圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的蒸汽渦輪200的橫截面視圖。渦輪200可包括HP區(qū)段210，IP區(qū)段220，LP區(qū)段240，和橫跨管230。渦輪200還包括鼓形轉(zhuǎn)子250，其在區(qū)段210，220和240內(nèi)旋轉(zhuǎn)。與圖1所示的常規(guī)蒸汽渦輪100相反，渦輪200包括具有雙殼罩的HP區(qū)段210，和具有單殼罩的IP區(qū)段220。圖3提供了示出HP區(qū)段210和IP區(qū)段220的近視圖，以便更好地說(shuō)明在兩個(gè)區(qū)段中的不同的罩。另外，圖4示出了 HP區(qū)段210的橫截面近視圖，和圖5示出了 IP區(qū)段220的橫截面近視圖。如圖4所示，HP區(qū)段210包括常規(guī)雙殼罩，具體為外殼212和內(nèi)殼214。照此，在鼓形轉(zhuǎn)子250和渦輪的外部之間存在兩個(gè)壁212，214。如圖5所示，相反，IP區(qū)段220具有單殼罩222。換言之，在渦輪的外部和鼓形轉(zhuǎn)子250之間存在僅僅一個(gè)壁222。如在圖4和5中更清楚地 表示，HP區(qū)段210和IP區(qū)段220還包括以環(huán)的形狀成形的多組單獨(dú)噴嘴，例如噴嘴環(huán)組件224，其定位成使得每個(gè)噴嘴環(huán)組件224環(huán)繞鼓形轉(zhuǎn)子250。這些噴嘴環(huán)組件224可例如通過(guò)定位于罩214，222中的溝槽而沿著單殼罩222軸向間隔，并且可包括與鼓形轉(zhuǎn)子250類型相似的材料。噴嘴環(huán)組件224可裝配于鼓形轉(zhuǎn)子250，從而使間隙最小化來(lái)改善蒸汽路徑的性能。圖6示出定位于IP區(qū)段220的多個(gè)噴嘴環(huán)組件224的橫截面近視圖。如圖6所示，每個(gè)單獨(dú)噴嘴環(huán)組件224包括支承環(huán)226用于支承至少一組相應(yīng)的噴嘴228。每組噴嘴228可通過(guò)不同的方法聯(lián)接至支承環(huán)226，例如，噴嘴228可滑入環(huán)226中的溝槽中，或者用于聯(lián)接的其他機(jī)械方法可被使用。雖然圖6示出橫截面視圖，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解每組噴嘴228包括在鼓形轉(zhuǎn)子250周?chē)芟虻囟ㄎ坏膯为?dú)噴嘴。在圖6中，存在示出的4個(gè)噴嘴環(huán)組件224，每個(gè)包括一個(gè)支承環(huán)226，其中每個(gè)支承環(huán)226支承兩組噴嘴228。然而，應(yīng)理解的是，支承環(huán)226和噴嘴228的任何所需的數(shù)量可被使用。例如，如可在圖4中看到，三組噴嘴228可包括在每個(gè)支承環(huán)226內(nèi)。轉(zhuǎn)向圖7-9，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，需要連接LP區(qū)段240至冷凝器260。至冷凝器260的連接類型可基于經(jīng)過(guò)蒸汽渦輪的流和冷凝器壓力。在一個(gè)實(shí)施例中，連接可包括經(jīng)由過(guò)渡導(dǎo)管至冷凝器的側(cè)面排氣連接，如圖7所示。在這個(gè)實(shí)施例中，冷凝器260定位于LP區(qū)段240的側(cè)面，而不是在LP區(qū)段240的上方或下方。在另一個(gè)實(shí)施例中，連接可包括向下連接，如圖8所示。在這個(gè)實(shí)施例中，冷凝器260定位于LP區(qū)段240的豎直下方，使得排氣從LP區(qū)段240向下排出至冷凝器260。在另一個(gè)實(shí)施例中，連接包括軸向連接，如圖9所示。在圖9所示的例子中，LP區(qū)段240包括單流LP區(qū)段并且冷凝器260軸向?qū)R于LP區(qū)段240。在這個(gè)例子中，渦輪可定位成使得LP區(qū)段240可用導(dǎo)管輸送至建筑物外面進(jìn)入到外面的冷凝器中。
本發(fā)明的實(shí)施例包括蒸汽渦輪，其具有使用常規(guī)雙殼鼓形設(shè)計(jì)的HP區(qū)段，和使用單罩鼓形設(shè)計(jì)的IP區(qū)段。IP渦輪區(qū)段的典型的相對(duì)低壓(相對(duì)于HP區(qū)段)允許使用單殼結(jié)構(gòu)。在IP區(qū)段中的單殼鼓形構(gòu)造使得能夠在減少I(mǎi)P產(chǎn)品成本(例如材料，構(gòu)造，安裝等)的同時(shí)獲得高性能。附加的噴嘴環(huán)組件，其中噴嘴個(gè)別地與鼓形轉(zhuǎn)子對(duì)齊，進(jìn)一步減少了徑向間隙并且改善了渦輪的性能。相反，在HP區(qū)段和IP區(qū)段兩者中存在雙殼罩的常規(guī)結(jié)構(gòu)，只許可所有級(jí)與轉(zhuǎn)子的平均對(duì)齊，因此提供次優(yōu)的徑向間隙。還如圖9所示，對(duì)于單軸設(shè)備(即，蒸汽渦輪與其他原動(dòng)機(jī)在同一軸上)，蒸汽渦輪產(chǎn)生的扭矩可經(jīng)由設(shè)在渦輪的HP端的離合器262傳送至動(dòng)力系的剩下部分，或者對(duì)于多軸應(yīng)用(S卩，蒸汽渦輪作為軸上的唯一原動(dòng)機(jī))，剛性聯(lián)軸器可被使用在蒸汽渦輪和發(fā)電機(jī)之間。在本文中使用的用辭是僅僅用于描述特定實(shí)施例的目的，并不意圖限制本公開(kāi)。如在本文中使用的，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”意圖同樣包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外清楚地表明。還將理解，措辭“包括”和/或“包含”，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用時(shí)，列舉所述的特征，整體，步驟，操作，元件，和/或構(gòu)件的存在，但不排除一個(gè)或更多的其他特征，整體，步驟，操作，元件，構(gòu)件，和/或它的組合的存在或添加。本書(shū)面說(shuō)明使用示例以公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳實(shí)施方式，并且還使任何本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造并且使用任何裝置或系統(tǒng)并執(zhí)行任何相關(guān)或合并的方法。本發(fā)明的可申請(qǐng)專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括由本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這些其他示例具有不與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其他示例包括與權(quán)利要求的字面 語(yǔ)言無(wú)顯著差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這些其他示例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種蒸汽渦輪，包括: 具有單殼罩的中壓(IP)區(qū)段，其中，所述IP區(qū)段包括: 鼓形轉(zhuǎn)子；和 多個(gè)噴嘴環(huán)組件，其沿著所述單殼罩軸向間隔，使得每個(gè)噴嘴環(huán)組件環(huán)繞所述鼓形轉(zhuǎn)子，并且其中，每個(gè)噴嘴環(huán)組件包括: 支承環(huán)；和 至少一組單獨(dú)噴嘴，其聯(lián)接至所述支承環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽渦輪，其特征在于，還包括低壓(LP)區(qū)段，其流體地連接至所述IP區(qū)段，其中，所述LP區(qū)段還連接至冷凝器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蒸汽渦輪，其特征在于，所述冷凝器定位于所述LP區(qū)段的側(cè)面，并且所述冷凝器經(jīng)由過(guò)渡導(dǎo)管連接至所述LP區(qū)段。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蒸汽渦輪，其特征在于，所述冷凝器定位于所述LP區(qū)段的豎直下方。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蒸汽渦輪，其特征在于，所述冷凝器軸向?qū)R于所述LP區(qū)段。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽渦輪，其特征在于，還包括高壓(HP)區(qū)段，其流體地連接至所述IP區(qū)段，其中，所述HP區(qū)段具有雙殼罩。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽渦輪，其特征在于，每個(gè)噴嘴環(huán)組件包括兩組單獨(dú)噴嘴。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽渦輪，其特征在于，每個(gè)噴嘴環(huán)組件裝配于所述單殼罩中的溝槽。
9.一種蒸汽渦輪，包括: 具有雙殼罩的高壓(HP)區(qū)段； 流體地連接至所述HP區(qū)段的中壓(IP)區(qū)段，其中，所述IP區(qū)段具有單殼罩，并且其中，所述IP區(qū)段包括: 鼓形轉(zhuǎn)子；和 多個(gè)噴嘴環(huán)組件，其沿著所述單殼罩軸向間隔，使得每個(gè)噴嘴環(huán)組件環(huán)繞所述鼓形轉(zhuǎn)子，并且其中，每個(gè)噴嘴環(huán)組件包括: 支承環(huán)；和 至少一組單獨(dú)噴嘴，其聯(lián)接至所述支承環(huán)；和 流體地連接至所述IP區(qū)段的低壓(LP)區(qū)段，其中，所述LP區(qū)段還連接至冷凝器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蒸汽渦輪，其特征在于，每個(gè)噴嘴環(huán)組件包括兩組單獨(dú)噴嘴。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蒸汽渦輪，其特征在于，每個(gè)噴嘴環(huán)組件裝配于所述單殼罩中的溝槽。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蒸汽渦輪，其特征在于，所述冷凝器定位于所述LP區(qū)段的側(cè)面，并且所述冷凝器經(jīng)由過(guò)渡導(dǎo)管連接至所述LP區(qū)段。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蒸汽渦輪，其特征在于，所述冷凝器定位于所述LP區(qū)段的豎直下方。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蒸汽渦輪，其特征在于，所述冷凝器軸向?qū)R于所述LP區(qū)段。
全文摘要
本發(fā)明涉及帶有單殼罩、鼓形轉(zhuǎn)子和單獨(dú)噴嘴環(huán)的蒸汽渦輪。一種帶有鼓形轉(zhuǎn)子的蒸汽渦輪，其利用在單殼包封的IP區(qū)段中的單獨(dú)噴嘴環(huán)組件。在一個(gè)實(shí)施例中，蒸汽渦輪具有帶有雙殼鼓的高壓(HP)區(qū)段和帶有單殼鼓的中壓(IP)區(qū)段，其中IP區(qū)段包括沿著單殼罩軸向間隔的多個(gè)單獨(dú)噴嘴環(huán)組件，使得每個(gè)噴嘴環(huán)組件環(huán)繞鼓形轉(zhuǎn)子。在其他實(shí)施例中，蒸汽渦輪的低壓(LP)區(qū)段可具有至冷凝器的單流或雙流連接，并且冷凝器可定位于LP區(qū)段的側(cè)面、豎直下方或者軸向?qū)R。
文檔編號(hào)F01K9/00GK103225515SQ20131003752
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月31日
發(fā)明者R.G.貝蘭, K.M.科扎, R.J.小米勒, J.E.奧爾森, R.J.皮喬塔, K.J.L.羅伊, F.T.韋勒 申請(qǐng)人:通用電氣公司