CN101063414A - 汽轮机和涡轮转子 - Google Patents
汽轮机和涡轮转子 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101063414A CN101063414A CNA2007101018290A CN200710101829A CN101063414A CN 101063414 A CN101063414 A CN 101063414A CN A2007101018290 A CNA2007101018290 A CN A2007101018290A CN 200710101829 A CN200710101829 A CN 200710101829A CN 101063414 A CN101063414 A CN 101063414A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- constituent elements
- steam
- temperature
- turbine rotor
- rotor constituent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/06—Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
- F01D5/063—Welded rotors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/06—Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
- F01D5/066—Connecting means for joining rotor-discs or rotor-elements together, e.g. by a central bolt, by clamps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/04—Heavy metals
- F05C2201/0433—Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
- F05C2201/0466—Nickel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/30—Application in turbines
- F05D2220/31—Application in turbines in steam turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/10—Metals, alloys or intermetallic compounds
- F05D2300/17—Alloys
- F05D2300/171—Steel alloys
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
一种可导入620℃或更高的高温蒸汽的再热汽轮机(100),并且再热汽轮机(100)的涡轮转子(113)包括位于从第一级上的喷嘴(114a)延伸到温度变为550℃的级上的运动叶片(115a)的区域中并由耐腐蚀且耐热材料制成的高温涡轮转子组成部件(113a);以及与高温涡轮转子组成部件相连(113a)并将其夹在中间且由与高温涡轮转子组成部件(113a)的材料不同的材料制成的低温涡轮转子组成部件(113b)。
Description
相关申请的交叉引用
本申请根据2006年4月26日提交的日本专利申请No.2006-121411并要求以其作为优先权;其全部内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及一种汽轮机以及一种涡轮转子,更具体地涉及一种可以使用620℃或更高的高温蒸汽的汽轮机以及涡轮转子。
背景技术
对于火力发电设备中的大多高温部件来说,一直采用具有较高制造性能和经济效率的铁素体耐热钢。这种常规的火力发电设备的汽轮机通常处于不高于600℃量级的蒸汽温度条件下,因此其主要部件例如涡轮转子和运动叶片由铁素体耐热钢制成。
然而,近年来,从环境保护的角度一直积极促进火力发电设备效率的提高,并且对利用大约600℃高温蒸汽的汽轮机进行操作。这种汽轮机包括需要具有铁素体耐热钢不具备的特性的部件,因此,这些部件有时由耐高温性表现更好的耐热合金或奥氏体耐热钢制成。
例如,JP-A 7-247806(KOKAI)、JP-A 2000-282808(KOKAI)、以及日本专利No.3095745中描述了通过采用最少的奥氏体材料制造利用650℃或更高高温蒸汽的汽轮机而构成汽轮机火力发电设备。例如,在JP-A 2000-282808(KOKAI)描述的汽轮机火力发电设备中,超高压涡轮、高压涡轮、中等压涡轮、低压涡轮、第二低压涡轮、以及发电机单轴相连,并且超高压涡轮与高压涡轮组装在同一外壳中并因而与其它涡轮分隔。
此外,从全球环境保护的角度,对能够更高效率地降低CO2、SOx、以及NOx排放的要求目前一直在提高。提高火力发电设备中的装置的热效率最有效的方案之一是提高蒸汽温度,并且考虑开发在700℃量级的汽轮机。
另外,例如JP-A 2004-353603(KOKAI)描述了一种通过冷却蒸汽来冷却汽轮机部件的方法,以对付前述的温度升高。
在开发上述700℃量级的汽轮机时,目前探寻的是可以确保涡轮部件具有多大强度。在火力发电设备中,通常采用改进的耐热钢制成涡轮部件例如包含在汽轮机中的涡轮转子、喷嘴、运动叶片、喷嘴箱(蒸汽室)、以及蒸汽供给管,但是当再热蒸汽的温度变为700℃或更高时,难以保证使涡轮部件的强度保持在高等级。
在这种情况下,需要提供一种即使在采用常规改进耐热钢制成汽轮机中的涡轮部件时也可以确保涡轮部件的强度保持在高等级的新技术。实现这一点的一种预期方案是采用用于冷却上述涡轮部件的冷却蒸汽。然而,通过冷却蒸汽冷却涡轮转子和外壳而对例如与第一级涡轮相对应并在其之后的部件采用常规材料,所需的冷却蒸汽量达到总蒸汽量的百分之几。而且,由于冷却蒸汽流入通道部分,因此产生的问题是因叶片级联性能变差而使涡轮本身的内效率变差。
发明内容
为了解决上述问题做出本发明,其目的是通过有限地使用耐腐蚀和耐热材料制成预定涡轮部件而提供一种能够由具有热效率提高的由高温蒸汽驱动并且经济效率较高的汽轮机和涡轮转子。
根据本发明的一方面,提供一种导入620℃或更高的高温蒸汽的汽轮机,该汽轮机包括涡轮转子,所述涡轮转子包括:位于从第一级上的喷嘴延伸到蒸汽温度变为550℃的级上的运动叶片的区域中并由耐腐蚀且耐热材料制成的高温涡轮转子组成部件;以及与高温涡轮转子组成部件相连并将其夹在中间以及由与高温涡轮转子组成部件的材料不同的材料制成的低温涡轮转子组成部件。
根据本发明的另一方面,提供一种贯穿设置在导入620℃或更高的高温蒸汽的汽轮机中的涡轮转子,该涡轮转子包括:位于从第一级上的喷嘴延伸到蒸汽温度变为550℃的级上的运动叶片的区域中并由耐腐蚀且耐热材料制成的高温涡轮转子组成部件;以及与高温涡轮转子组成部件相连并将其夹在中间以及由与高温涡轮转子组成部件的材料不同的材料制成的低温涡轮转子组成部件。
附图说明
将参照附图描述本发明,但这些附图仅仅是示意的目的而决不是要限制本发明。
图1是表示第一实施方式的再热汽轮机的上壳体部件的横截面的视图。
图2是表示通过焊接连接的高温涡轮转子组成部件与低温涡轮转子组成部件之间的接合部分横截面的一部分的视图。
图3是表示通过螺栓连接的高温涡轮转子组成部件与低温涡轮转子组成部件之间的接合部分横截面的一部分的视图。
图4是表示通过螺栓连接的高温涡轮转子组成部件与低温涡轮转子组成部件之间的接合部分横截面的一部分的视图。
图5是表示通过螺栓连接的高温涡轮转子组成部件与低温涡轮转子组成部件之间的接合部分横截面的一部分的视图。
图6是表示第二实施方式的再热汽轮机的上壳体部件的横截面的视图。
图7是通过焊接连接的高温涡轮转子组成部件与低温涡轮转子组成部件之间的接合部分横截面的一部分的视图,并且还示出了冷却部件。
图8是通过螺栓连接的高温涡轮转子组成部件与低温涡轮转子组成部件之间的接合部分横截面的一部分的视图,并且还示出了冷却部件。
图9是通过螺栓连接的高温涡轮转子组成部件与低温涡轮转子组成部件之间的接合部分横截面的一部分的视图,并且还示出了冷却部件。
图10是通过螺栓连接的高温涡轮转子组成部件与低温涡轮转子组成部件之间的接合部分横截面的一部分的视图,并且还示出了冷却部件。
具体实施方式
下文,将参照附图描述本发明的实施方式。
(第一实施方式)
图1是表示第一实施方式的再热汽轮机100的上壳体部件的横截面的视图。
如图1所示,再热汽轮机100包括由内壳体110以及设置在内壳体110外部的外壳体111组成的双层结构,并且加热室112形成在内壳体110与外壳体111之间。涡轮转子113贯穿设置在内壳体110中。此外,喷嘴隔板外环117与内壳体110的内表面相连,并且例如设置九级喷嘴114。此外,运动叶片115***涡轮转子113中以与这些喷嘴114相对应。
该涡轮转子113包括:位于从第一级(蒸汽温度为620℃或更高)上的喷嘴114a延伸到蒸汽温度变为550℃的级上的运动叶片115a的区域内的高温涡轮转子组成部件113a;以及与高温涡轮转子组成部件113a相连并将其夹在中间的低温涡轮转子组成部件113b。高温涡轮转子组成部件113a和每个低温涡轮转子组成部件113b通过焊接或螺栓连接。它们之间的接合部分的结构将在下文描述。在此,上述内壳体110包括:覆盖高温涡轮转子组成部件113a贯穿设置的区域的高温壳体组成部件110a;以及覆盖低温涡轮转子组成部件113b贯穿设置的区域的低温壳体组成部件110b。高温壳体组成部件110a和每个低温壳体组成部件110b通过焊接或螺栓连接,与上述高温涡轮转子组成部件113a和每个低温涡轮转子组成部件113b的连接类似。
位于从第一级上的喷嘴114a延伸到蒸汽温度几乎变为550℃(严格来说,其可以是在550℃附近的温度)的级上的运动叶片115a的区域内的高温涡轮转子组成部件113a和高温壳体组成部件110a承受作为进口蒸汽温度的620℃或更高的高温蒸汽以及达550℃的蒸汽,因此由高温下的机械强度(例如十万小时的蠕变断裂强度)较高并具有耐蒸汽氧化性能的耐腐蚀且耐热的材料或类似材料制成。至于耐腐蚀且耐热材料,例如采用Ni基合金,并且其具体示例是由Inco Limited制造的Inco625、Inco617、Inco713等。位于从第一级上的喷嘴114a延伸到蒸汽温度变为550℃的级上的运动叶片115a的区域内的喷嘴114、喷嘴隔板外环117、喷嘴隔板内环118、运动叶片115等也由上述耐腐蚀且耐热的材料制成。
承受低于550℃温度的蒸汽的低温涡轮转子组成部件113b和低温壳体组成部件110b由与形成高温涡轮转子组成部件113a和高温壳体组成部件110a的上述材料不同的材料制成,并且优选由通常广泛用作涡轮转子和壳体材料的铁素体耐热钢或类似材料制成。该铁素体耐热钢的具体示例是新型12Cr钢、改进的12Cr钢、12Cr钢、9Cr钢、CrMov钢等,但并不局限于这些。
此外,在涡轮转子113的喷嘴隔板内环118的侧表面上设置喷嘴迷宫119以防蒸汽泄漏。
再热汽轮机100还具有蒸汽进口管130,其贯穿外壳体111和内壳体110并且其端部与将蒸汽引导到运动叶片侧的喷嘴箱116连通并相连。这些蒸汽进口管130和喷嘴箱116承受作为进口蒸汽温度的620℃或更高的高温蒸汽,并因此由上述耐腐蚀且耐热的材料制成。自此,喷嘴箱116可以具有例如在JP-A No.2004-353603(KOKAI)中披露的结构,也就是在喷嘴箱的壁上形成供冷却蒸汽流过的冷却蒸汽通道并且间隔设置防护板以覆盖喷嘴箱壁的内表面部分。这样可以降低在喷嘴箱的壁上产生的热应力等,使得可以保持高等级的强度。
下面,参照图2-5描述高温涡轮转子组成部件113a和低温涡轮转子组成部件113b之间接合部分的结构。
图2是表示通过焊接连接的高温涡轮转子组成部件113a与低温涡轮转子组成部件113b之间的接合部分横截面的一部分的视图。此外,图3-5是各自表示通过螺栓连接的高温涡轮转子组成部件113a与低温涡轮转子组成部件113b之间的接合部分横截面的一部分的视图。
如图2所示,高温涡轮转子组成部件113a和低温涡轮转子组成部件113b通过焊接连接在喷嘴114的下游侧,所述喷嘴定位在蒸汽温度变为550℃的级上的运动叶片115a的紧接下游侧,从而形成接合部分120。这样通过焊接连接高温涡轮转子组成部件113a和低温涡轮转子组成部件113b,可以将由接合部分120占用的面积降至最小。
如图3所示,另一可行的结构是分别在高温涡轮转子组成部件113a和低温涡轮转子组成部件113b的接合端部形成在涡轮转子113的径向上向外突出的凸缘部分121,122,并且两个凸缘部分121,122利用螺栓123和螺母124进行螺栓连接。通过该螺栓连接的接合部分120位于喷嘴114的上游侧,所述喷嘴定位在蒸汽温度变为550℃的级上的运动叶片115a的紧接下游侧。通过这种螺栓连接,可以防止因形成高温涡轮转子组成部件113a和低温涡轮转子组成部件113b的材料之间的线性膨胀系数的差异而导致在接合表面上产生热应力。
此外,如图4所示,通过螺栓连接的接合部分可以布置成面向喷嘴迷宫119。通过这样定位的接合部分,与图3所示的螺栓连接的情形相比可以缩短涡轮转子113的整个长度。
此外,如图5所示,可以分别沿高温涡轮转子组成部件113a和低温涡轮转子组成部件113b的凸缘部分121,122的外周表面设置向与高温涡轮转子组成部件113a和低温转子组成部件113b接合的接合表面不同侧突出并防止螺栓123和螺母124在涡轮转子113的径向上露出的突出部分121a,122a。也就是说,螺栓123和螺母124不在涡轮转子113的轴向上突出,而是封装在通过突出部分121a,122a、涡轮转子113和凸缘部分121,122形成的凹部中。通过这样设置突出部分121a,122a,可以防止螺栓123和螺母124分散。
此外,尽管未示出但可以通过上述的焊接或螺栓连接实现高温涡轮转子组成部件113a和低温涡轮转子组成部件113b在与第一级上的喷嘴114a相对应的位置形成的接合部分126上的连接。在这种情况下,还可以获得与通过上述焊接或螺栓连接获得的相同的操作和效果。
下面,将参照图1描述再热汽轮机100。
温度为620℃或更高的蒸汽经由蒸汽进口管130流入再热汽轮机100中的喷嘴箱116内,其穿过固定在内壳体110上的喷嘴114与***在涡轮转子113上以使涡轮转子113旋转的运动叶片115之间的蒸汽通道。此外,已经完成膨胀作业的大部分蒸汽穿过排出通路125以从再热汽轮机100中排出并穿过例如低温再热管流入蒸发器。
顺便提及,上述再热汽轮机100可以包括将已经完成膨胀作业的蒸汽中作为冷却蒸汽的部分引导到内壳体110与外壳体111之间的区域以冷却外壳体111和内壳体110的结构。在这种情况下,冷却蒸汽通过轴封部分127a或排出通路125排出。应该注意到引导冷却蒸汽的方法并不局限于此,并且例如从再热汽轮机100中间的级抽出的蒸汽或者从另一汽轮机中抽出的蒸汽可以作为冷却蒸汽。
如上所述,根据第一实施方式的再热汽轮机100以及贯穿设置在再热汽轮机100上的涡轮转子113,仅在温度超过由机械强度和耐腐蚀性决定的常规材料(例如铁素体耐热钢)的容许温度的高温部分、在涡轮转子113和内壳体110上采用耐腐蚀且耐热材料的Ni基合金,使得它们可以利用620℃或更高的高温蒸汽来驱动,而且能够保持性能例如预定的热效率,并且它们还具有较高的成本效率。
(第二实施方式)
图6表示第二实施方式的再热汽轮机200的上壳体部件的横截面的视图。在此,第二实施方式的再热汽轮机200除了第一实施方式的再热汽轮机100的结构之外还包括引导冷却蒸汽的冷却部件。除了所述冷却部件之外结构和材料与第一实施方式的再热汽轮机100相同,因此,相同的附图标记和符号被用于表示与第一实施方式的再热汽轮机100相同的组成构件并且仅简要描述它们或不重复描述它们。
如图6所示,再热汽轮机200包括:沿涡轮转子113布置并从与第一级上的喷嘴114a相对应的位置处的接合部分126的附近向与第一级上的运动叶片115相对应的转轮部件210喷射冷却蒸汽240的冷却蒸汽供给管220;以及布置在蒸汽温度变为550℃的级上的运动叶片115a与定位在运动叶片115a的紧接下游侧的喷嘴114之间并向涡轮转子113喷射冷却蒸汽240的冷却蒸汽供给管230。这些冷却蒸汽供给管220,230作为冷却部件,并且从这些冷却蒸汽供给管220,230中喷出的冷却蒸汽240冷却涡轮转子113、接合部分120,126,还有外壳体111、内壳体110等等。
可以使用的冷却蒸汽240例如是从高压涡轮、蒸发器等内抽出的蒸汽、从再热汽轮机200中间的级抽出的蒸汽,或者排到再热蒸气机200的排出通路125的蒸汽,并且根据冷却蒸汽240的设定温度适当选取其供给源。
下面,将参照图7-10描述高温涡轮转子组成部件113a与低温涡轮转子组成部件113b之间的接合部分的结构。
图7是表示通过焊接连接的高温涡轮转子组成部件113a与低温涡轮转子组成部件113b之间的接合部分横截面的一部分的视图,还示出冷却部件。图8-10各自表示通过螺栓连接的高温涡轮转子组成部件113a与低温涡轮转子组成部件113b之间的接合部分横截面的一部分的视图,还示出冷却部件。
如图7所示,高温涡轮转子组成部件113a和低温涡轮转子组成部件113b通过焊接连接在喷嘴114的下游侧,所述喷嘴位于蒸汽温度变为550℃的级上的运动叶片115a的紧接下游侧,由此形成接合部分120。此外,冷却蒸汽供给管230布置在蒸汽温度变为550℃的级上的运动叶片115a与位于运动叶片115a的紧接下游侧的喷嘴114之间,并且其蒸汽喷射口230a指向高温涡轮转子组成部件113a,与高温涡轮转子组成部件113a间隔预定距离。
通过这样以焊接方式连接高温涡轮转子组成部件113a和低温涡轮转子组成部件113b,可以将由接合部分120占用的面积降至最小。此外,通过向蒸汽温度变为550℃的级上的运动叶片115a与位于运动叶片115a的紧接下游侧的喷嘴114之间的区域供给冷却蒸汽240,可以冷却接合部分120以及接合部分120附近的高温涡轮转子组成部件113a,使得可以防止在接合部分120上产生热应力并防止对低温涡轮转子组成部件113b一侧产生热传导。
如图8所示,另一可行的结构是分别在高温涡轮转子组成部件113a和低温涡轮转子组成部件113b的接合端部形成在涡轮转子113的径向上向外突出的凸缘部分121,122,并且两个凸缘部分121,122利用螺栓123和螺母124进行螺栓连接。冷却蒸汽供给管230布置在蒸汽温度变为550℃的级上的运动叶片115a与位于运动叶片115a的紧接下游侧的高温涡轮转子组成部件113a的凸缘部分121之间,并且其蒸汽喷射口230a指向高温涡轮转子组成部件113a,与高温涡轮转子组成部件113a间隔预定距离。此外,通过螺栓连接的接合部分120位于冷却蒸汽供给管230与位于蒸汽温度变为550℃的级上的运动叶片115a下游侧的喷嘴114之间。
通过这种螺栓连接以及冷却蒸汽240的供给,可以防止因在形成高温涡轮转子组成部件113a与低温涡轮转子组成部件113b的材料之间的线性膨胀系数的差异而导致在接合表面上产生热应力。此外,通过供给冷却蒸汽,可以防止对低温涡轮转子组成部件113b一侧的热传导。
如图9所示,另一可行的结构是通过螺栓连接的接合部分布置成面对喷嘴迷宫119,并且冷却蒸汽供给管230位于蒸汽温度变为550℃的级上的运动叶片115a与位于运动叶片115a的紧接下游侧的高温涡轮转子组成部件113a的凸缘部分121之间。通过这样定位接合部分,与图8所示的螺栓连接的情形相比可以缩短涡轮转子13的总体长度。而且,通过供给冷却蒸汽,可以防止对低温涡轮转子组成部件113b一侧的热传导。
此外,如图10所示,可以分别沿高温涡轮转子组成部件113a和低温涡轮转子组成部件113b的凸缘部分121,122的外周边缘设置向与高温涡轮转子组成部件113a和低温涡轮转子组成部件113b连接的接合表面不同的一侧突出并防止螺栓123和螺母124在涡轮转子113的径向上露出的突出部分121a,122a。也就是说,螺栓123和螺母124不在涡轮转子113的轴向上突出,而是封装在由突出部分121a,122a、涡轮转子113以及凸缘部分121,122形成的凹部中。通过这样设置突出部分121a,122a,可以防止螺栓123与螺母124分散。
此外,如图6所示,沿涡轮转子113布置冷却蒸汽供给管220,并且其蒸汽喷射口220a位于在与第一级上的喷嘴114a相对应的位置处的接合部分126附近并指向与第一级上的运动叶片115相对应的转轮部件210。冷却蒸汽240从该蒸汽喷射口220a喷向转轮部件210。
通过这样供给冷却蒸汽240,可以防止从与620℃或更高的高温蒸汽经过的第一级上的运动叶片115相对应的转轮部件210经由高温涡轮转子组成部件113a向低温涡轮转子组成部件113b传热。而且,冷却蒸汽240还冷却接合部分126及其附近。
顺便提及,在此描述了如图6所示通过焊接连接形成的在与第一级上的喷嘴114a相对应的位置处的接合部分126的结构,但可以通过与上述下游侧的接合部分120相类似的螺栓连接形成接合部分126。在这种情况下,冷却蒸汽优选供给到通过螺栓连接的接合部分126与对应于第一级上的运动叶片115的转轮部件210之间的区域。这时,冷却蒸汽供给管220的蒸汽喷射口220a优选指向与第一级上的运动叶片115相对应的转轮部件210或高温涡轮转子组成部件113a。
在此,将描述冷却蒸汽240的特性。
首先,将参照图6描述从冷却蒸汽供给管220的蒸汽喷射口220a喷出的冷却蒸汽240。
从冷却蒸汽供给管220的蒸汽喷射口220a喷出的冷却蒸汽240与对应于第一级上的运动叶片115的转轮部件210碰撞以冷却转轮部件210,并且进一步与接合部分126形成接触以冷却接合部分126及其附近。而后,冷却蒸汽240穿过轴封部件127b,并且其一部分在外壳体111与内壳体110之间流动以冷却这两个壳体。此外,冷却蒸汽240被导入加热室112内以穿过排出通路125排出。另一方面,冷却蒸汽240中已经穿过轴封部件127b的其余部分穿过轴封部件127a排出。
接着,将参照图7-10描述从冷却蒸汽供给管230的蒸汽喷射口230a喷出的冷却蒸汽240。
在图7所示的结构中,从冷却蒸汽供给管230的蒸汽喷射口230a喷出的冷却蒸汽240与在蒸汽温度变为550℃的级上的运动叶片115a的紧接下游侧的高温涡轮转子组成部件113a碰撞并冷却高温涡轮转子组成部件113a。随后,冷却蒸汽240在喷嘴迷宫119与高温涡轮转子组成部件113a之间向下游流动以冷却接合部分120及其附近。
在图8所示的结构中,从冷却蒸汽供给管230的蒸汽喷射口230a喷出的冷却蒸汽240与蒸汽温度变为550℃的级上的运动叶片115a的紧接下游侧的高温涡轮转子组成部件113a碰撞并冷却高温涡轮转子组成部件113a,并进一步冷却作为接合部分120的凸缘部分121,122。随后,冷却蒸汽240在喷嘴迷宫119与低温涡轮转子组成部件113b之间向下游流动,同时对它们进行冷却。
在图9和图10所示的结构中,从冷却蒸汽供给管230的蒸汽喷射口230a喷出的冷却蒸汽240与蒸汽温度变为550℃的级上的运动叶片115a的紧接下游侧的高温涡轮转子组成部件113a碰撞并冷却高温涡轮转子组成部件113a。随后,冷却蒸汽240在喷嘴迷宫119与凸缘部分121,122之间向下游流动以冷却作为接合部分120的凸缘部分121,122。
如上所述,通过从图6所示的冷却蒸汽供给管220的蒸汽喷射口220a喷出的冷却蒸汽240执行的冷却方法是一种向接合部分126附近的转轮部件210局部喷射冷却蒸汽240并且能够将冷却蒸汽240供给量降至最小的方法。因而,在冷却蒸汽240从转轮部件210与喷嘴隔板内环118之间的区域流入工作蒸汽通道的情况下下降的叶片级联性能可以保持在与未得到冷却蒸汽供给的常规汽轮机相当的等级,并且可以提高涡轮本身的内效率。此外,还可以通过已经穿过轴封部件127b的冷却蒸汽240冷却外壳体111、内壳体110等。另外,冷却蒸汽供给管220的蒸汽喷射口220a指向与第一级上的运动叶片115相对应的转轮部件210并且能够以预定速率喷射冷却蒸汽240,从而导致导热率提高,使得可以有效地冷却高温涡轮转子组成部件113a。
此外,如上所述,通过从图7-10所示的冷却蒸汽供给管230的蒸汽喷射口230a喷出的冷却蒸汽240执行的冷却方法是向接合部分120附近的高温涡轮转子组成部件113a局部喷射冷却蒸汽240的方法,并且能够将冷却蒸汽240的供给量降至最小。因而,在冷却蒸汽240从转轮部件210与喷嘴隔板内环118之间的区域流入工作蒸汽通道的情况下下降的叶片级联性能可以保持在与未得到冷却蒸汽供给的常规汽轮机相当的等级,并且可以提高涡轮本身的内效率。此外,冷却蒸汽供给管230的蒸汽喷射口230a指向高温涡轮转子组成部件113a并且能够以预定速率喷射冷却蒸汽240,从而导致导热率提高,使得可以有效地冷却高温涡轮转子组成部件113a。
到此,已经基于实施方式具体描述了本发明,但本发明并不局限于这些实施方式,并且可以在不脱离本发明精神的范围内得到多种改变。此外,本发明的汽轮机和涡轮转子适用于导入620℃或更高的高温蒸汽的汽轮机。
Claims (15)
1.一种导入620℃或更高的高温蒸汽的汽轮机,该汽轮机包括涡轮转子,所述涡轮转子包括:
位于从第一级上的喷嘴延伸到蒸汽温度变为550℃的级上的运动叶片的区域中并由耐腐蚀且耐热材料制成的高温涡轮转子组成部件;以及
与高温涡轮转子组成部件相连并将其夹在中间且由与高温涡轮转子组成部件的材料不同的材料制成的低温涡轮转子组成部件。
2.根据权利要求1所述的汽轮机,其特征在于,形成高温涡轮转子组成部件的所述耐腐蚀且耐热材料是Ni基合金,并且形成低温涡轮转子组成部件的材料是铁素体耐热钢。
3.根据权利要求1所述的汽轮机,其特征在于,所述高温涡轮转子组成部件和低温涡轮转子组成部件通过焊接或螺栓连接。
4.根据权利要求3所述的汽轮机,其特征在于,在高温涡轮转子组成部件和每个低温涡轮转子组成部件通过螺栓连接的情况下,在高温涡轮转子组成部件和低温涡轮转子组成部件的接合端部形成的以在涡轮转子的径向上向外突出的凸缘部分被螺栓连接。
5.根据权利要求4所述的汽轮机,其特征在于,沿着在高温涡轮转子组成部件和低温涡轮转子组成部件的接合端部形成的凸缘部分的外周边缘,形成有向不同于高温涡轮转子组成部件和低温涡轮转子组成部件之间的接合表面的一侧突出并防止螺栓连接元件在径向上露出的突出部分。
6.根据权利要求1所述的汽轮机,其特征在于,在高温涡轮转子组成部件和低温涡轮转子组成部件被连接的各接合部分中,上游侧的接合部分形成在与第一级上的喷嘴相对应的位置,并且下游侧的接合部分形成在某个喷嘴上游侧的位置、面对与该喷嘴相对应的迷宫部件的位置、或者在喷嘴的下游侧的位置,该喷嘴定位于蒸汽温度变为550℃的级上的运动叶片的紧接下游侧。
7.根据权利要求1所述的汽轮机,其特征在于,在汽轮机与喷嘴隔板相连的壳体中,覆盖高温涡轮转子组成部件贯穿设置的区域的组成部分由耐腐蚀且耐热材料制成。
8.根据权利要求1所述的汽轮机,其特征在于,还包括:
冷却部件,其通过冷却蒸汽对高温涡轮转子组成部件和低温涡轮转子组成部件彼此相连的各接合部分进行冷却。
9.根据权利要求8所述的汽轮机,其特征在于,对高温涡轮转子组成部件和低温涡轮转子组成部件彼此相连的各接合部分中的下游侧的接合部分进行冷却的冷却部件向位于蒸汽温度变为550℃的级上的运动叶片的紧接下游侧的喷嘴的上游侧供给冷却蒸汽。
10.一种贯穿设置在导入620℃或更高的高温蒸汽的汽轮机中的涡轮转子,该涡轮转子包括:
位于从汽轮机第一级上的喷嘴延伸到蒸汽温度变为550℃的级上的运动叶片的区域中并由耐腐蚀且耐热材料制成的高温涡轮转子组成部件;以及
与高温涡轮转子组成部件相连并将其夹在中间且由与高温涡轮转子组成部件的材料不同的材料制成的低温涡轮转子组成部件。
11.根据权利要求10所述的涡轮转子,其特征在于,形成高温涡轮转子组成部件的所述耐腐蚀且耐热材料是Ni基合金,并且形成低温涡轮转子组成部件的材料是铁素体耐热钢。
12.根据权利要求10所述的涡轮转子,其特征在于,所述高温涡轮转子组成部件和低温涡轮转子组成部件通过焊接或螺栓连接。
13.根据权利要求12所述的涡轮转子,其特征在于,在高温涡轮转子组成部件和每个低温涡轮转子组成部件通过螺栓连接的情况下,在高温涡轮转子组成部件和低温涡轮转子组成部件的接合端部形成的以在涡轮转子的径向上向外突出的凸缘部分被螺栓连接。
14.根据权利要求13所述的涡轮转子,其特征在于,沿着在高温涡轮转子组成部件和低温涡轮转子组成部件的接合端部形成的凸缘部分的外周边缘,形成有向不同于高温涡轮转子组成部件和低温涡轮转子组成部件之间的接合表面的一侧突出并防止螺栓连接元件在径向上露出的突出部分。
15.根据权利要求10所述的涡轮转子,其特征在于,在高温涡轮转子组成部件和低温涡轮转子组成部件被连接的各接合部分中,上游侧的接合部分形成在与汽轮机第一级上的喷嘴相对应的位置,并且下游侧的接合部分形成在某个喷嘴上游侧的位置、面对与该喷嘴相对应的迷宫部件的位置、或者该喷嘴的下游侧的位置,该喷嘴定位于蒸汽温度变为550℃的级上的运动叶片的紧接下游侧。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006121411A JP2007291966A (ja) | 2006-04-26 | 2006-04-26 | 蒸気タービンおよびタービンロータ |
JP121411/2006 | 2006-04-26 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101063414A true CN101063414A (zh) | 2007-10-31 |
CN101063414B CN101063414B (zh) | 2012-08-29 |
Family
ID=38283295
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2007101018290A Expired - Fee Related CN101063414B (zh) | 2006-04-26 | 2007-04-25 | 汽轮机和涡轮转子 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7850423B2 (zh) |
EP (1) | EP1849959B1 (zh) |
JP (1) | JP2007291966A (zh) |
CN (1) | CN101063414B (zh) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102587996A (zh) * | 2011-01-06 | 2012-07-18 | 通用电气公司 | 具有机械联接的不同材料的高、低温区段的蒸汽涡轮转子 |
CN102606218A (zh) * | 2011-01-21 | 2012-07-25 | 通用电气公司 | 焊接转子、具有焊接转子的蒸汽轮机及焊接转子制造方法 |
CN102606219A (zh) * | 2011-01-21 | 2012-07-25 | 通用电气公司 | 焊接转子及其生产方法以及具有焊接转子的蒸汽涡轮 |
CN102695850A (zh) * | 2009-12-21 | 2012-09-26 | 三菱重工业株式会社 | 单流式涡轮机的冷却方法及装置 |
CN104032239A (zh) * | 2014-06-27 | 2014-09-10 | 南京赛达机械制造有限公司 | 一种耐腐蚀汽轮机叶片及其生产工艺 |
CN104060192A (zh) * | 2014-06-27 | 2014-09-24 | 南京赛达机械制造有限公司 | 一种可提高抗水蚀能力的汽轮机叶片及其生产工艺 |
CN104481618A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-04-01 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 一种高参数超超临界汽轮发电机组 |
CN105351011A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-02-24 | 北京全三维能源科技股份有限公司 | 汽轮机及其销钉组合转子、组合转子的组装方法 |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5049578B2 (ja) | 2006-12-15 | 2012-10-17 | 株式会社東芝 | 蒸気タービン |
KR101207147B1 (ko) | 2008-06-18 | 2012-11-30 | 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 | Ni기 합금-고크롬강 구조물 및 그 제조 방법 |
WO2009154243A1 (ja) | 2008-06-18 | 2009-12-23 | 三菱重工業株式会社 | 回転機器のロータ及びその製造方法 |
JP5433183B2 (ja) | 2008-08-07 | 2014-03-05 | 株式会社東芝 | 蒸気タービンおよび蒸気タービンプラントシステム |
JP2011069307A (ja) * | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Hitachi Ltd | 蒸気タービンロータ、それを用いた蒸気タービン |
JP5495995B2 (ja) * | 2010-07-14 | 2014-05-21 | 三菱重工業株式会社 | コンバインドサイクル発電装置 |
JP5618701B2 (ja) * | 2010-08-24 | 2014-11-05 | 株式会社東芝 | 蒸気タービンのタービンロータおよび蒸気タービン |
JP2012077702A (ja) * | 2010-10-04 | 2012-04-19 | Toshiba Corp | 蒸気タービンロータおよびその製造方法、ならびに蒸気タービン |
US20130017092A1 (en) * | 2011-07-11 | 2013-01-17 | General Electric Company | Rotor assembly for gas turbines |
US9039365B2 (en) * | 2012-01-06 | 2015-05-26 | General Electric Company | Rotor, a steam turbine and a method for producing a rotor |
US20130177438A1 (en) * | 2012-01-06 | 2013-07-11 | General Electric Company | Sectioned rotor, a steam turbine having a sectioned rotor and a method for producing a sectioned rotor |
CN105317465B (zh) * | 2015-11-26 | 2017-04-12 | 北京全三维能源科技股份有限公司 | 汽轮机及其螺栓组合转子、组合转子的组装方法 |
JP2020097894A (ja) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | 東芝エネルギーシステムズ株式会社 | タービン車室 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5817322B2 (ja) * | 1977-10-31 | 1983-04-06 | 三井造船株式会社 | ガスタ−ビンロ−タの軸結合構造 |
JPS5968501A (ja) * | 1982-10-13 | 1984-04-18 | Hitachi Ltd | 蒸気タ−ビンロ−タの冷却方法及び冷却装置 |
US5257905A (en) * | 1992-05-08 | 1993-11-02 | Westinghouse Electric Corp. | Rotor coupling anti-windage apparatus |
JP3582848B2 (ja) | 1994-03-14 | 2004-10-27 | 株式会社東芝 | 蒸気タービン発電プラント |
JP2948324B2 (ja) * | 1995-04-12 | 1999-09-13 | 三菱重工業株式会社 | 高強度・高靭性耐熱鋼 |
US6358004B1 (en) * | 1996-02-16 | 2002-03-19 | Hitachi, Ltd. | Steam turbine power-generation plant and steam turbine |
JP3999402B2 (ja) * | 1998-06-09 | 2007-10-31 | 三菱重工業株式会社 | 蒸気タービンの異材溶接ロータ |
JP2000282808A (ja) * | 1999-03-26 | 2000-10-10 | Toshiba Corp | 蒸気タービン設備 |
JP3975609B2 (ja) * | 1999-04-01 | 2007-09-12 | 株式会社日立製作所 | ガスタービン |
JP3095745B1 (ja) | 1999-09-09 | 2000-10-10 | 三菱重工業株式会社 | 超高温発電システム |
EP1378629B2 (de) * | 2002-07-01 | 2017-08-30 | General Electric Technology GmbH | Rotor für eine rotierende thermische Maschine sowie Verfahren zum Herstellen eines solchen Rotors |
US7003956B2 (en) * | 2003-04-30 | 2006-02-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Steam turbine, steam turbine plant and method of operating a steam turbine in a steam turbine plant |
US6994519B2 (en) * | 2003-05-20 | 2006-02-07 | General Electric Company | Apparatus and methods for coupling axially aligned turbine rotors |
US7056084B2 (en) * | 2003-05-20 | 2006-06-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Steam turbine |
JP4304006B2 (ja) | 2003-05-30 | 2009-07-29 | 株式会社東芝 | 蒸気タービン |
DE10355738A1 (de) * | 2003-11-28 | 2005-06-16 | Alstom Technology Ltd | Rotor für eine Turbine |
EP1577494A1 (de) | 2004-03-17 | 2005-09-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Geschweisste Turbinenwelle und Verfahren zur deren Herstellung |
-
2006
- 2006-04-26 JP JP2006121411A patent/JP2007291966A/ja active Pending
-
2007
- 2007-04-20 EP EP07008143A patent/EP1849959B1/en not_active Not-in-force
- 2007-04-24 US US11/739,358 patent/US7850423B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-04-25 CN CN2007101018290A patent/CN101063414B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9085993B2 (en) | 2009-12-21 | 2015-07-21 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Cooling method and cooling device for a single-flow turbine |
CN102695850A (zh) * | 2009-12-21 | 2012-09-26 | 三菱重工业株式会社 | 单流式涡轮机的冷却方法及装置 |
CN102695850B (zh) * | 2009-12-21 | 2015-10-21 | 三菱日立电力***株式会社 | 单流式涡轮机的冷却方法及装置 |
CN102587996A (zh) * | 2011-01-06 | 2012-07-18 | 通用电气公司 | 具有机械联接的不同材料的高、低温区段的蒸汽涡轮转子 |
CN102606218A (zh) * | 2011-01-21 | 2012-07-25 | 通用电气公司 | 焊接转子、具有焊接转子的蒸汽轮机及焊接转子制造方法 |
CN102606219A (zh) * | 2011-01-21 | 2012-07-25 | 通用电气公司 | 焊接转子及其生产方法以及具有焊接转子的蒸汽涡轮 |
CN102606219B (zh) * | 2011-01-21 | 2016-03-30 | 通用电气公司 | 焊接转子及其生产方法以及具有焊接转子的蒸汽涡轮 |
CN104060192B (zh) * | 2014-06-27 | 2015-12-30 | 南京赛达机械制造有限公司 | 一种可提高抗水蚀能力的汽轮机叶片及其生产工艺 |
CN104060192A (zh) * | 2014-06-27 | 2014-09-24 | 南京赛达机械制造有限公司 | 一种可提高抗水蚀能力的汽轮机叶片及其生产工艺 |
CN104032239B (zh) * | 2014-06-27 | 2016-02-10 | 南京赛达机械制造有限公司 | 一种耐腐蚀汽轮机叶片及其生产工艺 |
CN104032239A (zh) * | 2014-06-27 | 2014-09-10 | 南京赛达机械制造有限公司 | 一种耐腐蚀汽轮机叶片及其生产工艺 |
CN104481618A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-04-01 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 一种高参数超超临界汽轮发电机组 |
CN104481618B (zh) * | 2014-11-14 | 2017-02-01 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 一种高参数超超临界汽轮发电机组 |
CN105351011A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-02-24 | 北京全三维能源科技股份有限公司 | 汽轮机及其销钉组合转子、组合转子的组装方法 |
CN105351011B (zh) * | 2015-11-26 | 2017-03-29 | 北京全三维能源科技股份有限公司 | 汽轮机及其销钉组合转子、组合转子的组装方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US7850423B2 (en) | 2010-12-14 |
CN101063414B (zh) | 2012-08-29 |
JP2007291966A (ja) | 2007-11-08 |
EP1849959A3 (en) | 2009-12-23 |
US20070253812A1 (en) | 2007-11-01 |
EP1849959B1 (en) | 2011-08-03 |
EP1849959A2 (en) | 2007-10-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101063414A (zh) | 汽轮机和涡轮转子 | |
RU2351766C2 (ru) | Паровая турбина и способ работы паровой турбины | |
AU2007214378B2 (en) | Methods and apparatus for fabricating turbine engines | |
CN102465717B (zh) | 具有冲击冷却腔的涡轮机 | |
US20080166222A1 (en) | Turbine rotor and steam turbine | |
JP4562129B2 (ja) | ガスタービンエンジンを運転するための方法及び装置 | |
EP2687681B1 (en) | Seal apparatus of turbine and thermal power system | |
US20110110771A1 (en) | Airfoil heat shield | |
CN103133040A (zh) | 冷却的涡轮机叶片和用于冷却涡轮机叶片的方法 | |
CN1507534A (zh) | 燃气轮机的冷却方法和燃气轮机设备 | |
CN103573297B (zh) | 轴流式涡轮和发电设备 | |
JP2001020704A (ja) | 蒸気タービン翼とそれを用いた蒸気タービン及び蒸気タービン発電プラント | |
CN1217092C (zh) | 燃气涡轮、燃气涡轮机及用于其动叶片的冷却剂收集法 | |
CN1580520A (zh) | 燃气轮机及所属冷却方法 | |
CN1379170A (zh) | 燃气轮机 | |
CN1718831A (zh) | 耐热钢及使用该耐热钢的蒸汽汽轮机用转轴、蒸汽汽轮机和蒸汽汽轮机发电装置 | |
EP1891303B2 (en) | A turbine part of a turbocompressor and a method of avoiding carbon build-up in the turbine part of a turbocompressor | |
JP5610445B2 (ja) | タービン翼、それを用いたタービンロータ及び蒸気タービン | |
CN1297731C (zh) | 蒸汽涡轮机及发电设备 | |
CN101903618B (zh) | 用于转子叶片的防蚀片 | |
US7744343B2 (en) | Method and apparatus for controlling the operation of a steam turbine | |
EP2484866B1 (en) | Cross-over purge flow system for a turbomachine wheel member | |
EP1577520A2 (en) | Turbo compressor arrangement for piston engines | |
US9085993B2 (en) | Cooling method and cooling device for a single-flow turbine | |
EP2672122B1 (en) | Method for controlling temperature of a turbine engine compressor and compressor of a turbine engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120829 Termination date: 20170425 |