一種提高空冷汽輪機組效率的噴嘴裝置的製作方法

2023-05-10 00:24:56

專利名稱：一種提高空冷汽輪機組效率的噴嘴裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種空冷汽輪機，尤其涉及一種空冷汽輪機組噴嘴裝置。
背景技術：
汽輪機中噴嘴的作用是將蒸汽的熱能轉變為動能，並使汽流按一定的方向
進入調節級；噴嘴固定在蒸汽室上，引導汽流按一定的方向流入動葉汽道，是 汽輪機實現能量轉換的主要靜止部件。大功率汽輪機大都採用噴嘴配汽方式， 現有汽輪機的噴嘴配汽方式為四個高壓調節閥分別通過管道與第一蒸汽室12、
第二蒸汽室14、第三蒸汽室16和第四蒸汽室18連接，每個蒸汽室後面連接有 若干個噴嘴20，所有的噴嘴20圍繞汽輪機軸22均勻分布，每個蒸汽室上的噴 嘴20數量相同，如圖5和圖6所示。蒸汽從高壓調節閥流入，經過蒸汽室和噴 嘴流動到動葉片21上，對動葉片產生衝擊力，帶動汽輪機軸22旋轉，如圖7 所示。汽輪機的負荷是由通過高壓調節閥的蒸汽流量決定的，而蒸汽流量是由 高壓調節閥的開度控制的。通常高壓調節閥在三閥點狀態下通過的蒸汽流量為 額定負荷所需的蒸汽流量(以下簡稱額定負荷流量)。三閥點是指四個閥門中的 三個全開、第四個關閉的工作狀況，此時節流損失非常小，機組經濟性好，並 且可通過開啟第四個閥門實現過載運行。閥門全開時的通流能力取決於後面連 接的噴嘴數。由於每個高壓調節閥後連接的噴嘴數量一樣，所以它們全開時的 通流能力相同，因此任意三個閥門組成的三閥點通過的蒸汽流量都相等，按通 流能力來定義，此時只有一種三閥點。目前空冷機組高壓調節閥的三閥點按照 冬季工況(背壓為15kpa)設計，即高壓調節閥的三閥點對應背壓15kpa時的額 定負荷流量，由於空冷機組受氣候影響較大，當運行在夏季工況時(背壓為 35kpa)，額定負荷流量遠大於冬季工況時的額定負荷流量，即機組帶相同的額 定負荷，夏季時所需的蒸汽流量遠大於冬季時所需的蒸汽流量。然而，閥門在 同開度下通過的流量在夏季和冬季基本一致，因此在夏季工況下，三閥點通過 的蒸汽流量仍為冬季額定負荷流量，小於夏季額定負荷流量。只有把第四個閥 門也部分打開，才能增加蒸汽流量，達到夏季額定負荷流量。此設計的問題在於夏季時在額定負荷下，部分打開的第四個閥門存在著較大的節流損失，影 響機組的效率。

發明內容
本發明的目的是為解決現有空冷汽輪機組的噴嘴配汽方式導致夏季工況時 節流損失大、影響機組效率的問題，提供一種提高空冷汽輪機組效率的噴嘴裝 置。
本發明的技術方案一由蒸汽室、第一高壓調節閥、第二高壓調節閥、第三 高壓調節閥、第四高壓調節閥、蒸汽管道和數個噴嘴組成，蒸汽室劃分為四個 蒸汽室，即左上方蒸汽室、右上方蒸汽室、左下方蒸汽室和右下方蒸汽室，第 一高壓調節閥通過蒸汽管道與左上方蒸汽室連接，第二高壓調節閥通過蒸汽管 道與右上方蒸汽室連接，第三高壓調節閥通過蒸汽管道與左下方蒸汽室連接， 第四高壓調節閥通過蒸汽管道與右下方蒸汽室連接，左上方蒸汽室的橫截面面 積等於右下方蒸汽室的橫截面面積，右上方蒸汽室的橫截面面積等於左下方蒸 汽室的橫截面面積，左上方蒸汽室的橫截面面積小於右上方蒸汽室的橫截面面 積，蒸汽室的背面裝有數個沿蒸汽室圓周均布的噴嘴，左上方蒸汽室上的噴嘴 的數量等於右下方蒸汽室上的噴嘴的數量，右上方蒸汽室上的噴嘴的數量等於 左下方蒸汽室上的噴嘴的數量。
本發明的技術方案二由蒸汽室、第一高壓調節閥、第二高壓調節閥、第三 高壓調節閥、第四高壓調節閥、蒸汽管道和數個噴嘴組成，蒸汽室劃分為四個 蒸汽室，即左上方蒸汽室、右上方蒸汽室、左下方蒸汽室和右下方蒸汽室，第 一高壓調節閥通過蒸汽管道與左上方蒸汽室連接，第二高壓調節閥通過蒸汽管 道與右上方蒸汽室連接，第三高壓調節閥通過蒸汽管道與左下方蒸汽室連接， 第四高壓調節閥通過蒸汽管道與右下方蒸汽室連接，左上方蒸汽室的橫截面面 積等於右下方蒸汽室的橫截面面積，右上方蒸汽室的橫截面面積等於左下方蒸 汽室的橫截面面積，左上方蒸汽室的橫截面面積大於右上方蒸汽室的橫截面面 積，蒸汽室的背面裝有數個沿蒸汽室圓周均布的噴嘴，左上方蒸汽室上的噴嘴 的數量等於右下方蒸汽室上的噴嘴的數量，右上方蒸汽室上的噴嘴的數量等於 左下方蒸汽室上的噴嘴的數量。
本發明的有益效果是本發明實現了高壓調節閥有兩種三閥點狀態，分別
5對應夏季和冬季氣候條件下的額定負荷流量，在不改變機組冬季額定工況效率 的前提下，降低了在夏季額定工況時的節流損失，提高了空冷機組的整體效率。


圖1是本發明具體實施方式
一的整體結構示意圖，圖2是圖1的後視圖(去 掉第一高壓調節閥l、第二高壓調節閥3、第三高壓調節閥5、第四高壓調節閥
7和蒸汽管道9)，圖3是本發明具體實施方式
四的整體結構示意圖，圖4是圖3 的後視圖(去掉第一高壓調節閥l、第二高壓調節閥3、第三高壓調節閥5、第 四高壓調節閥7和蒸汽管道9)，圖5是現有空冷汽輪機組噴嘴布置結構示意圖， 圖6是圖5的後視圖(去掉第一高壓調節閥11、第二高壓調節閥13、第三高壓 調節閥15和第四高壓調節閥17)，圖7是現有空冷汽輪機組噴嘴20驅動汽輪機 動葉片21工作的原理圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一結合圖l和圖2說明本實施方式，本實施方式由蒸汽室、 第一高壓調節閥l、第二高壓調節閥3、第三高壓調節閥5、第四高壓調節閥7、 蒸汽管道9和數個噴嘴10組成，蒸汽室劃分為四個蒸汽室，即左上方蒸汽室2、 右上方蒸汽室4、左下方蒸汽室6和右下方蒸汽室8，第一高壓調節閥l通過蒸 汽管道9與左上方蒸汽室2連接，第二高壓調節閥3通過蒸汽管道9與右上方 蒸汽室4連接，第三高壓調節閥5通過蒸汽管道9與左下方蒸汽室6連接，第 四高壓調節閥7通過蒸汽管道9與右下方蒸汽室8連接，左上方蒸汽室2的橫 截面面積等於右下方蒸汽室8的橫截面面積，右上方蒸汽室4的橫截面面積等 於左下方蒸汽室6的橫截面面積，左上方蒸汽室2的橫截面面積小於右上方蒸 汽室4的橫截面面積，蒸汽室的背面裝有數個沿蒸汽室圓周均布的噴嘴10，設 置在左上方蒸汽室2上的噴嘴10的數量等於設置在右下方蒸汽室8上的噴嘴10 的數量，設置在右上方蒸汽室4上的噴嘴10的數量等於設置在左下方蒸汽室6 上的噴嘴10的數量。第一高壓調節閥1和第四高壓調節閥7全開時通過的蒸汽 流量小於第二高壓調節閥3和第四高壓調節閥5全開時通過的蒸汽流量，此時 不同的三個閥門能組合出通流能力不同的兩種三閥點，例如第一高壓調節閥1、 第二高壓調節閥3和第三高壓調節閥5組成的三閥點與第一高壓調節閥1、第二 高壓調節閥3和第四高壓調節閥7組成的三閥點通過的蒸汽流量不相同。這兩種三閥點可分別對應空冷汽輪機組的夏季和冬季額定負荷流量。第一高壓調節 閥1、第二高壓調節閥3、第三高壓調節閥5和第四高壓調節閥7的型號相同。 本實施方式的工作原理右上方蒸汽室4和左下方蒸汽室6上的噴嘴10數 量為A，左上方蒸汽室2和右下方蒸汽室8上的噴嘴10數量為B， A大於B， 總噴嘴10數量為2A+2B，所有噴嘴仍然圍繞汽輪機軸均勻分布。第二高壓調節 閥3和第三高壓調節閥5在相同開度下通過的蒸汽流量大於第一高壓調節閥1 和第四高壓調節閥7，夏季工況下的額定負荷流量，對應的三閥點是2A+B組
噴嘴全開，另一組B噴嘴關閉；冬季工況下的額定負荷流量，對應的三閥點是
2B+A組噴嘴全開，另 一組A噴嘴關閉。
具體實施方式
二結合圖2說明本實施方式，本實施方式的左上方蒸汽室2 上的噴嘴10的數量小於右上方蒸汽室4上的噴嘴10的數量，且二者數量之比 為0.71 0.76。噴嘴10的數量在上述比值範圍內可以保證夏季和冬季氣候條件 下的額定負荷流量對應的閥門開啟為三闊點，從而降低了節流損失。
具體實施方式
三結合圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式由蒸汽室、 第一高壓調節閥l、第二高壓調節閥3、第三高壓調節閥5、第四高壓調節閥7、 蒸汽管道9和數個噴嘴10組成，蒸汽室劃分為四個蒸汽室，即左上方蒸汽室2、 右上方蒸汽室4、左下方蒸汽室6和右下方蒸汽室8,第一高壓調節閥1通過蒸 汽管道9與左上方蒸汽室2連接，第二高壓調節閥3通過蒸汽管道9與右上方 蒸汽室4連接，第三高壓調節閥5通過蒸汽管道9與左下方蒸汽室6連接，第 四高壓調節閥7通過蒸汽管道9與右下方蒸汽室8連接，左上方蒸汽室2的橫 截面面積等於右下方蒸汽室8的橫截面面積，右上方蒸汽室4的橫截面面積等 於左下方蒸汽室6的橫截面面積，左上方蒸汽室2的橫截面面積大於右上方蒸 汽室4的橫截面面積，蒸汽室的背面裝有數個沿蒸汽室圓周均布的噴嘴10，設 置在左上方蒸汽室2上的噴嘴10的數量等於設置在右下方蒸汽室8上的噴嘴10 的數量，設置在右上方蒸汽室4上的噴嘴10的數量等於設置在左下方蒸汽室6 上的噴嘴10的數量。第一高壓調節閥1和第四高壓調節閥7全開時通過的蒸汽 流量大於第二高壓調節閥3和第三高壓調節閥5全開時通過的蒸汽流量，此時 不同的三個閥門能組合出通流能力不同的兩種三閥點，例如第一高壓調節閥1、 第二高壓調節閥3和第三高壓調節閥5組成的三閥點與第一高壓調節閥1、第二高壓調節閥3和第四高壓調節閥7組成的三閥點通過的蒸汽流量不相同。這兩 種三閥點可分別對應空冷汽輪機組的夏季和冬季額定負荷流量。第一高壓調節
閥l、第二高壓調節閥3、第三高壓調節閥5和第四高壓調節閥7的型號相同。 本實施方式的工作原理右上方蒸汽室4和左下方蒸汽室6上的噴嘴10數 量為A，左上方蒸汽室2和右下方蒸汽室8上的噴嘴10數量為B， A小於B， 總噴嘴IO數量為2A+2B，所有噴嘴仍然圍繞汽輪機軸均勻分布。第二高壓調節 閥3和第三高壓調節閥5在相同開度下通過的蒸汽流量小於第一高壓調節閥1 和第四高壓調節閥7，夏季工況下的額定負荷流量，對應的三閥點是2B+A組 噴嘴全開，另一組A噴嘴關閉；冬季工況下的額定負荷流量，對應的三閥點是 2A+B組噴嘴全開，另 一組B噴嘴關閉。
具體實施方式
四結合圖4說明本實施方式，本實施方式的左上方蒸汽室2 上的噴嘴10的數量大於右上方蒸汽室4上的噴嘴10的數量，且二者數量之比 為1.32~1.4。噴嘴10的數量在上述比值範圍內可以保證夏季和冬季氣候條件下 的額定負荷流量對應的閥門開啟為三閥點，從而降低了節流損失。
下面以600兆瓦空冷機組為例說明現有空冷汽輪機組的噴嘴配汽方式的工 作原理
參見圖4，每個蒸汽室連接28個噴嘴20，每個噴嘴20的面積為13024.2mm2。 背壓為15kpa時，額定負荷流量為1848.788t/h;背壓為35kpa時，額定負荷流 量為2011.095t/h。三閥點對應流量為1848.788t/h，四閥全開工況下能達到的最 大流量為2093.450t/h (100%流量)；在三閥點工況下，共有84個噴嘴在工作， 通過每個噴嘴的蒸汽流量平均為1848.788/84-22t/h;在四閥全開工況下，共有 112個噴嘴在工作，通過每個噴嘴的蒸汽流量平均為2093.450/112-18.69t/h;通 過比較三閥點工況和四閥全開工況，可知在額定參數下，隨著投入工作的噴嘴 數的增多，機組整體的蒸汽流量增加，但是每個噴嘴的通流能力會減弱。 下面以600兆瓦空冷機組為例進一步說明本發明的工作原理 左上方蒸汽室2和右下方蒸汽室8上連接25個噴嘴，右上方蒸汽室4和左 下方蒸汽室6上連接34個噴嘴，每個噴嘴的面積為13024.2mm2，見圖2，該蒸 汽室和噴嘴布置結構可以組合出兩種不同通流能力的三閥點 一種三閥點 (2B+A)對應84個噴嘴，另一種三閥點(2A+B)對應93個噴嘴。在冬季氣
8候條件下，三闊點可採用第一高壓調節閥1、第四高壓調節閥7和第二高壓調節 閥3全開，第三高壓調節閥5關閉的方案，對應的左上方蒸汽室2、右下方蒸汽
室8和右上方蒸汽室4共有1848t/h蒸汽通過84個噴嘴，與背壓為15kpa時的 額定負荷流量1848.488t/h—致；在夏季氣候條件下，三閥點可採用第二高壓調 節閥3、第三高壓調節閥5和第一高壓調節閥1全開，第四高壓調節閥7關閉的 方案，對應的右上方蒸汽室4、左下方蒸汽室6和左上方蒸汽室2共有2024t/h 蒸汽通過93個噴嘴，與背壓為35kpa時的額定負荷流量2011.095t/h接近。
通過上述兩個實例比較，本發明所設計的噴嘴布置方式能組合出兩種噴嘴 數不同的高壓調節閥三閥點，使其分別對應空冷汽輪機組的夏季和冬季額定負 荷流量，在不改變機組冬季額定工況效率的前提下，降低了在夏季工況時的節 流損失，提高了空冷機組的整體效率。
權利要求
1、一種提高空冷汽輪機組效率的噴嘴裝置，它由蒸汽室、第一高壓調節閥(1)、第二高壓調節閥(3)、第三高壓調節閥(5)、第四高壓調節閥(7)、蒸汽管道(9)和數個噴嘴(10)組成，蒸汽室劃分為四個蒸汽室，即左上方蒸汽室(2)、右上方蒸汽室(4)、左下方蒸汽室(6)和右下方蒸汽室(8)，第一高壓調節閥(1)通過蒸汽管道(9)與左上方蒸汽室(2)連接，第二高壓調節閥(3)通過蒸汽管道(9)與右上方蒸汽室(4)連接，第三高壓調節閥(5)通過蒸汽管道(9)與左下方蒸汽室(6)連接，第四高壓調節閥(7)通過蒸汽管道(9)與右下方蒸汽室(8)連接，其特徵在於左上方蒸汽室(2)的橫截面面積等於右下方蒸汽室(8)的橫截面面積，右上方蒸汽室(4)的橫截面面積等於左下方蒸汽室(6)的橫截面面積，左上方蒸汽室(2)的橫截面面積小於右上方蒸汽室(4)的橫截面面積，蒸汽室的背面裝有數個沿蒸汽室圓周均布的噴嘴(10)，左上方蒸汽室(2)上的噴嘴(10)的數量等於右下方蒸汽室(8)上的噴嘴(10)的數量，右上方蒸汽室(4)上的噴嘴(10)的數量等於左下方蒸汽室(6)上的噴嘴(10)的數量。
2、 根據權利要求1所述一種提高空冷汽輪機組效率的噴嘴裝置，其特徵在 於左上方蒸汽室(2)上的噴嘴(10)的數量小於右上方蒸汽室(4)上的噴 嘴(10)的數量，且二者數量之比為0.71 0.76。
3、 一種提高空冷汽輪機組效率的噴嘴裝置，它由蒸汽室、第一高壓調節閥 (1)、第二高壓調節閥(3)、第三高壓調節閥(5)、第四高壓調節閥(7)、蒸汽管道(9)和數個噴嘴(10)組成，蒸汽室劃分為四個蒸汽室，即左上方蒸汽 室(2)、右上方蒸汽室(4)、左下方蒸汽室(6)和右下方蒸汽室(8)，第一高 壓調節閥(1)通過蒸汽管道(9)與左上方蒸汽室(2)連接，第二高壓調節閥 (3)通過蒸汽管道(9)與右上方蒸汽室(4)連接，第三高壓調節閥(5)通 過蒸汽管道(9)與左下方蒸汽室(6)連接，第四高壓調節閥(7)通過蒸汽管 道(9)與右下方蒸汽室(8)連接，其特徵在於左上方蒸汽室(2)的橫截面 面積等於右下方蒸汽室(8)的橫截面面積，右上方蒸汽室(4)的橫截面面積 等於左下方蒸汽室(6)的橫截面面積，左上方蒸汽室(2)的橫截面面積大於 右上方蒸汽室(4)的橫截面面積，蒸汽室的背面裝有數個沿蒸汽室圓周均布的噴嘴(10)，左上方蒸汽室(2)上的噴嘴(10)的數量等於右下方蒸汽室(8) 上的噴嘴(10)的數量，右上方蒸汽室(4)上的噴嘴(10)的數量等於左下方 蒸汽室(6)上的噴嘴(10)的數量。
4、根據權利要求3所述一種提高空冷汽輪機組效率的噴嘴裝置，其特徵在 於左上方蒸汽室(2)上的噴嘴(10)的數量大於右上方蒸汽室(4)上的噴 嘴(10)的數量，且二者數量之比為1.32~1.4。
全文摘要
一種提高空冷汽輪機組效率的噴嘴裝置，它涉及一種空冷汽輪機。本發明是為解決現有空冷汽輪機組的噴嘴配汽方式導致夏季工況時節流損失大的問題。方案一左上方蒸汽室與右下方蒸汽室的橫截面面積相等，右上方蒸汽室與左下方蒸汽室的橫截面面積相等，左上方蒸汽室的橫截面面積小於右上方蒸汽室的橫截面面積，蒸汽室的背面裝有數個沿蒸汽室圓周均布的噴嘴，左上方蒸汽室上的噴嘴與右下方蒸汽室上的噴嘴的數量相等，右上方蒸汽室上的噴嘴與左下方蒸汽室上的噴嘴的數量相等。方案二與方案一不同的是左上方蒸汽室的橫截面面積大於右上方蒸汽室的橫截面面積。本發明實現了三閥點狀態，分別對應夏季和冬季氣候條件下的額定負荷流量，降低了節流損失。
文檔編號F01D9/04GK101482033SQ20091007143
公開日2009年7月15日 申請日期2009年2月25日 優先權日2009年2月25日
發明者廣 於, 於達仁, 劉金福, 段巖峰 申請人:哈爾濱工業大學