具有进口套管振动抑制器的轴流式可压缩流体涡轮机

摘要

一个轴流式可压缩流体涡轮机(1)具有一个用于进口套管(23)的振动抑制器(3)，该套管通过在涡轮机内(7)和外(5)圆筒形机壳之间的液体流动区域(35)延伸。该振动抑制器(3)包括一个挠性支撑件，最好是一个金属板(39)形式；它固定在相邻的进口套管(23)上，并在套管之间延伸，套管位于内(7)和外(5)圆筒形机壳之间的流体流动区域(35)内；该金属板(39)沿机壳半径的方向至少有一个弯曲部(51)以容许一定的挠度。

说明书

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本发明涉及一种轴流式流体涡轮机装置，例如一台高压汽轮机，特别涉及一种具有其进口套管振动抑制器的涡轮机。

轴流式涡轮机通常是由同轴的内和外圆筒形机壳所构成，具有一个供可压缩（elastic）流体（例如蒸汽）流动的主管道，蒸汽经由穿过两个圆筒形机壳的管道充压到位于涡轮机装置内部的一个喷嘴室中。这些管道，如同在转让给本发明受让人美国专利3907308中所叙述的那样（此处将其内容引入作为参考），最好是从内汽缸喷嘴室向外延伸的颈部，以及与外圆筒形机壳一起形成的进口管道或套管，其间采用了密封装置。这种配置为蒸汽从外圆筒形机壳以外到内部的喷嘴室提供了一条直接的通道，並且对内和外汽缸不同的热膨胀进行补偿。该进口套管从外汽缸径向地向内延伸，穿过外和内汽缸之间的间隔，伸入内汽缸喷嘴的颈部。在内外汽缸之间的间隔也是蒸汽流动的区域，蒸汽通过进口套管开始充压，经喷嘴室到达喷嘴组，通过喷嘴组蒸汽开始膨胀，经由一系列静止的喷嘴导向叶片和可旋转的涡轮机叶片使可旋转叶片运动;在那里膨胀后，在通过更远的一系列静止导向叶片和旋转叶片进一步膨胀之前，蒸汽通过进口套管伸延穿过的间隔或流动区域;此后，蒸汽再通往涡轮机的其它膨胀级或所要求的流动路径。

该进口套管穿过一流动区域而延伸，使蒸汽通过高压涡轮机，这些套管有时会因高周疲劳而出现故障。有时会发现这些进口套管有裂缝或者完全断裂。套管的完全损坏将导致蒸汽泄漏和效率的损失。此外，这也可能引起其它部件损坏，例如锥形口密封装置（bell    seal）破损或出现裂缝，该装置是在进口套管和喷嘴颈部之间优先选用的一种密封设备。一般认为，这种裂缝是由于流体引起的振动所产生的，该套管阀门上流处、流体在套管内部的流动或流体在套管外部穿过套管流动都可能引起这种振动。

本发明的目的是提供一种振动阻尼装置，它能在一台轴流式可压缩流体涡轮机中使进口套管结构的刚度加强。

以此为目的，本发明属于具有一个进口振动抑制器的轴流式可压缩流体涡轮机装置，该装置具有一个外汽缸;一个在径向与外汽缸分隔开的内汽缸，在它们中间形成了一个流体流动的区域;在内汽缸中有多个喷嘴室;多个进口套管，每个喷嘴室对应着一个套管，它从外汽缸径向地向内延伸，通过流体流动区域，将可压缩流体引入每个喷嘴室;以及对进口套管提供挠性支撑的部件，它在套管之间延伸并且固定在至少一对进口套管上;该挠性支撑部件设置在外汽缸和内汽缸之间所形成的流动区域中。

该挠性支撑部件最好是一金属板形式，其一端固定到一个套管的外表面，另一端固定到一个相邻套管的外表面;在该金属板的两端之间至少形成一个弯曲部，且最好能有两个弯曲部，每个弯曲部靠近该金属板的每一端。

本发明提供了一种轴流式涡轮机，提高了对进口套管的保护功能，防止由于流体引起的振动造成套管断裂;对于现有的涡轮机组很容易以最小的机组离线停运时间进行设备改造，本发明也同样适用于新的涡轮机。

本发明通过下面对其较佳实施例的叙述将会更容易明白，这些实施例仅作为示例，並在附图中示出;其中：

图1是一台高压涡轮机装置一部分的纵向剖面图，该装置采用一种挠性支撑件作为本发明的进口振动抑制器;

图2是沿图1中的Ⅱ-Ⅱ线取的截面视图;

图3是表示图2中的振动抑制器的局部视图;

图4是固定在一对相邻的进口套管上的一个挠性支撑件的平面图;

图5是在图4中示出的挠性支撑件的垂直剖面图;

图6是设置在一台涡轮机进口套管之间的桓稣穸种破鞯慕孛嫱迹梦新只挥辛礁鱿嗔诘奶坠堋?

现在参照图1和2，图中表示出一台高压涡轮机一部分的纵向剖面图，一台轴流式可压缩流体涡轮机装置1具有一个进口套管振动抑制器或挠性支撑件3。该涡轮机1包括一个外汽缸5，它包围着一个内汽缸7。该外汽缸5和内汽缸7围绕着一个转子9，转子上有多个旋转叶片11。一个叶片环13固定在内汽缸7上并且被限制装置15所约束;多个静止的喷嘴叶片17安装在叶片环13上。一个与外汽缸5连成一体的高压排气口19把流过涡轮机叶片的运动流体引导到有关的中压或低压涡轮机部件。密封装置21防止运动流体从外汽缸5的内部漏出。

在轴流式可压缩流体涡轮机的实施例中，多个蒸汽进气管道或套管23与外汽缸5形成一整体或固定在外汽缸5上，并从外汽缸5的内表面25向着旋转轴或转子9沿着一条垂直线向内延伸一段预定的距离。一个与内汽缸7成一体的喷嘴室27具有一个垂直向外延伸的颈部29，它与进口套管23的最里面部分31相重叠，但并未与该部分相接触。一个密封装置33，例如一个锥形口密封装置，设置在进口套管23的最里面部分31和喷嘴室颈部29的内表面之间，这样就在与外汽缸5成整体的进口套管23和与内汽缸7成整体的喷嘴室颈部29的相邻部分中间提供了一个挠性的、可动的密封设备。运动流体例如蒸汽的流动如图1中箭头所示，在径向向内部通过进口套管23，并在轴向通过导向叶和叶片（在图的左部未示出），使转子运动以达到作有用功的目的。在离开这个区域后，该流体通过位于外汽缸5的内表面25和内汽缸7的外表面37之间的流动区35，在通过另外的环形旋转叶片组11和静止叶片17进一步膨胀以前要通过进口套管23。在通过旋转和静止叶片11和17进一步膨胀之后，该流体一般要引到涡轮机其它级，到热回收或热排除装置，或者到任何其它所要求的流动路径。

进口套管振动抑制器3的定位在图2和3中说明，其中涡轮机具有四个进口套管23，在四个进口套管的每对相邻的进口套管之间有一个挠性支撑件3。这个进口套管振动抑制器或挠性支撑件3如图4和5中所表明的，包括一个挠性金属板39，在一对相邻的进口套管23和23′之间延伸，板39的一端41，例如通过焊接处45固定到套管23的外表面43上;而板39的另一端47，例如通过焊接处49固定到相邻套管23′的外表面43上。该挠性金属板39，如图5中所表明的，最好沿其长度至少有一个弯曲部51，以对该板提供径向的挠度;在靠近端部41、47每一处都有一弯曲部51就更好。该板的弯曲部是在内和外圆筒形机壳的半径方向，以允许该套管在这个半径方向上有挠性移动。

进口套管一般由一种钢合金构成，例如含有2.25%重量的铬、1%重量钼的一种铁合金。希望能用同样或类似合金制成该挠性支撑件，以提供挠度并耐受该支撑件置于其中的蒸汽环境。对该支撑件或金属板所需要的挠度应足以适应在套管中可能出现的温度差，温度差的产生是由于部分进汽以及这样的事实：该金属板将浸没在蒸汽环境中，其温度可能比套管内部的流体温度低得多。典型地说，应容许的径向偏移范围大约在0.051到0.076厘米（0.020到0.030英吋）之间。

在图6中表明的实施例示出了放置在轴流式可压缩流体涡轮机的两个进口套管之间的挠性支撑件3，该涡轮机中只提供了两个进口套管供运动流体用。

本发明提供了一种具有更大稳定度的结构，用来抑制高压汽轮机进口套管的汽流引起振动。该金属板的挠性支撑件考虑到足够的挠度以便适应在上述进口套管之间可能出现的稳态和暂态温度差，当汽流引起的作用力只作用于多个进口套管中的一个套管时，这种挠性支撑是特别有用的。