CN1261643A - 汽轮机或燃气轮机的壳体 - Google Patents

汽轮机或燃气轮机的壳体 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽轮机或燃气轮机的壳体。该壳体包括一罩体和两凸缘。罩体在远离凸缘的顶部、两中部和靠近凸缘的两底部的壁厚不同,远离凸缘的顶部的壁厚比靠近凸缘的底部的壁厚厚。中部的壁厚可变,使相邻的顶部和底部互相连续汇合。底部的柔性比凸缘以及中部和顶部大,从而特别在径向上用作一补偿变形的接头。因此,壳体在壳体运行时保持圆形。由于变形减小使壳体与涡轮叶片端部之间径向间隙减小,因此涡轮的运行效率大大提高。

Description

汽轮机或燃气轮机的壳体
本发明涉及汽轮机或燃气轮机的壳体，其包括一个罩体和两个凸缘。
燃气轮机的压缩机壳体是公知的，它包括一个罩体和两个凸缘。这类壳体在罩体的上下区各有一个假凸缘。但其缺点是，由于燃气轮机运行时平均温度高，因此假凸缘区域的径向膨胀增大，从而圆形壳体变得不圆。这一变形使得壳体与涡轮叶片端部之间间隙变大，蒸汽或空气毫无阻挡地从这些间隙流过而不对涡轮做功，从而效率下降。
汽轮机的壳体也是公知的，它包括一个罩体和两个凸缘，水平凸缘中有垂直切口。但是，由于密合凸缘用螺丝连接，罩体和凸缘中的温度分布造成罩体严重变形。这变形发生在壳体的径向和轴向上。在径向上，由于罩体向上膨胀和两个凸缘稍稍向里移动，因此罩体从圆形变成椭圆形。在轴向上，由于不同的温度分布，径向作用在壳体中造成不同结果，从而也造成变形。由于壳体与涡轮叶片端部之间的径向间隙增大，从其间流过的蒸汽气流增大而不对涡轮做功，因此该变形导致效率下降。分开凸缘的切口虽然特别是减小了壳体的轴向变形，但不足以防止径向变形，因此效率下降。
此外，也有人使用收缩环防止汽轮机壳体变形。但是其缺点是成本高，需使用专用装配夹具。
本发明的目的是设计汽轮机或燃气轮机的一种壳体，它在运行时保持圆形或变形较小，从而减小壳体与涡轮叶片端部之间的径向间隙而防止效率下降。此外，它的成本低，无需使用装配夹具。
为实现该目的，按照本发明，罩体在远离凸缘的顶部、两中部或靠近凸缘的两底部上具有不同的壁厚，在此情况下，远离凸缘的顶部的壁厚与靠近凸缘的底部的壁厚相比较是加强的，中部的壁厚是可变的，使得远离凸缘的顶部和靠近凸缘的底部互相连续汇合。
本发明的一个优点是，壳体的罩体壁厚的变动大大减小了在径向和轴向上变形成椭圆形。因此，壳体与涡轮叶片端部之间的径向间隙很小，从而效率比现有技术大大提高。总的来说，本发明使得汽轮机的效率提高0.2％-0.3％。
根据本发明的壳体，远离凸缘的顶部优选为从壳体的中心轴线算起占45°角，与顶部连接的中部优选为占15°角。远离凸缘的顶部的壁厚最多为靠近凸缘的底部的壁厚的两倍。远离凸缘的顶部的壁厚最好为靠近凸缘的底部的壁厚的1.5倍。
图1为本发明壳体一实施例的剖面图。
图1为用于汽轮机或燃气轮机的本发明壳体1的剖面图。该壳体包括两个相同的半壳体，图中只示出其中之一。壳体1包括一罩体2和两凸缘3，这两个凸缘与壳体1的另一半(未示出)的凸缘连接在一起。罩体2在不同部位的壁厚不同。远离凸缘的顶部5的壁厚比靠近凸缘的底部7的壁厚厚。在所示实施例中，远离凸缘的顶部5的壁厚为靠近凸缘的底部7的壁厚的1.5倍。但是顶部的加强程度决定于涡轮的设计，从而决定于工作压力和工作温度。但是，我们发现，远离凸缘的顶部5的壁厚不应超过靠近凸缘的底部7的壁厚的2倍。远离凸缘的顶部5与两边上靠近凸缘的底部7用中部6连接。中部6的壁厚变动，从而使得相邻两部分5、7互相连续汇合。在所示实施例中，远离凸缘的顶部5最好从壳体1的中心轴线4算起占45°角。在两边上与顶部连接的中部6占据15°角。但是，为了获得本发明效果，这些角度也可不同。由于中部6、特别是远离凸缘的顶部5的刚性较之靠近凸缘的底部7由于壁厚增大而增强，因此运行时由温度分布造成的变形减小。靠近凸缘的底部7更容易变形而用作在机加工成非常密合并由螺栓连接的凸缘3与局部加固的中部6以及远离凸缘的加固顶部5之间的接头而起到补偿作用。总之，这使得壳体1的径向和轴向变形减小，从而在涡轮运行时保持圆形。由于壳体1与涡轮叶片(未示出)端部之间的径向间隙减小，因此效率大大提高。
标号与部件对照表
1    壳体
2    罩体
3    凸缘
4    中心轴线
5    顶部
6    中部
7    底部

Claims (4)

1、汽轮机或燃气轮机的壳体(1)，包括一罩体(2)和两凸缘(3)，其特征在于，
罩体(2)在远离凸缘的顶部(5)、两中部(6)和靠近凸缘的两底部(7)的壁厚不同，在这种情况下
-远离凸缘的顶部(5)的壁厚与靠近凸缘的底部(7)的壁厚相比较是加强的，以及
-中部(6)的壁厚是可变的，从而使得远离凸缘的顶部(5)与靠近凸缘的底部(7)互相连续汇合。
2、按权利要求1所述的壳体(1)，其特征在于，
远离凸缘的顶部(5)从壳体(1)的中心轴线(4)算起占45°角，与顶部连接的中部(6)占15°角。
3、按权利要求1所述的壳体(1)，其特征在于，
远离凸缘的顶部(5)的壁厚最多为靠近凸缘的底部(7)的壁厚的两倍。
4、按权利要求3所述的壳体(1)，其特征在于，
远离凸缘的顶部(5)的壁厚为靠近凸缘的底部(7)的壁厚的1.5倍。
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