一种轴排式汽轮机转子推力自平衡的结构和方法与流程

1.本发明属于汽轮发电机组技术领域，具体涉及一种轴排式汽轮机转子推力自平衡的结构和方法。


背景技术：

2.汽轮机在运行时，转子会受到顺汽流方向的轴向力，为避免过大的轴向力对设备造成损坏，在汽轮机组的设计阶段，需要对机组的轴向推力进行计算，并通过调整转子结构将轴向力控制在许可范围内。
3.带自同步离合器的汽轮机组布置主要有两种型式，一种如图1所示为带短轴式，另一种如图2所示为不带短轴式。自同步离合器的设计可以实现低压模块的在线切除，低压模块切除后原进低压缸的蒸汽可用于供热需求，该种轴系布置结构提高了机组的供热能力，但是离合器的存在，使高压模块和低压模块的推力需要实现单缸自平衡，对轴向排汽式低压模块的汽轮机这无疑是一项巨大的挑战，如果推力较大，一方面会加大推力轴承的结构尺寸，轴承温升较高，增加了机组损耗；另一方面会加大轴承箱变形量，影响机组安全。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种轴排式汽轮机转子推力自平衡结构，解决现有技术中低压模块的推力无法实现单缸自平衡，如果推力较大，一方面会加大推力轴承的结构尺寸，轴承温升较高，增加了机组损耗；另一方面会加大轴承箱变形量，影响机组安全等技术问题。
5.本发明公开了一种轴排式汽轮机转子推力自平衡结构，包括内缸和外缸，所述内缸套设在所述外缸内的一侧，并且所述内缸与所述外缸连通，所述内缸底部连接有进汽管道，所述内缸内设置有前段叶轮，所述外缸内的另一侧设置有后段叶轮，所述内缸与所述外缸连通处远离所述后段叶轮设置，使所述前段叶轮与所述后段叶轮受到的汽流方向相反。
6.工作原理：蒸汽通过进汽管道进入内缸，然后对前段叶轮产生指向汽流流动方向的作用力，再进入外缸，蒸汽进入外缸后流动方向改变，对后段叶轮产生指向转子另一端的作用力，最后排出外缸。通过使前段叶轮与后段叶轮受到的汽流方向相反，使转子受到的轴向力能够抵消一部分，减小了轴承温升，减小机组损耗，保证机组安全。
7.进一步的，所述前段叶轮的数量至少为两个。
8.进一步的，所述前段叶轮的数量为三个。
9.进一步的，所述后段叶轮的数量至少为两个。
10.进一步的，所述后段叶轮的数量为三个。
11.进一步的，所述前段叶轮和后段叶轮先接触蒸汽的一侧分别设置有隔板。
12.进一步的，用于带自同步离合器的轴向排汽式汽轮发电机组。
13.进一步的，用于带短轴式或不带短轴式两种轴系布置方式中。
14.进一步的，转子两个支撑位置之间设置有盘车。
15.一种轴排式汽轮机转子推力自平衡的方法，使用上述结构使转子推力自平衡。
16.本发明的有益效果为：
17.1.通过使前段叶轮与后段叶轮受到汽流方向相反，使转子受到的轴向力能够抵消一部分，减小了轴承温升，减小机组损耗，保证机组安全；
18.2.总推力与部采用根本申请的结构相比减少约4/5。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施方式，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为本发明带短轴式汽轮机组布置方式示意图；
21.图2为本发明不带短轴式汽轮机组布置方式示意图；
22.图3为本发明低压模块剖面示意图；
23.图4为本发明低压模块装配示意图。
24.图中：1
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内缸，2
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外缸，3
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进汽管道，4
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前段叶轮，5
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后段叶轮，6
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隔板， 7
‑
盘车。
具体实施方式
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
26.实施例1
27.本发明的实施方式提供了一种轴排式汽轮机转子推力自平衡结构，躯体结构如图1
‑
4所示，包括内缸1和外缸2，内缸1套设在外缸2内的一侧，并且内缸1与外缸2连通，内缸1底部连接有进汽管道3，内缸1内设置有前段叶轮4，外缸2内的另一侧设置有后段叶轮5，内缸1与外缸2连通处远离后段叶轮5 设置，使前段叶轮4与后段叶轮5受到的汽流方向相反。
28.工作原理：蒸汽通过进汽管道3进入内缸1，然后对前段叶轮4产生指向汽流流动方向的作用力，再进入外缸2，蒸汽进入外缸2后流动方向改变，对后段叶轮5产生指向转子另一端的作用力，最后排出外缸。通过使前段叶轮4 与后段叶轮5受到的汽流方向相反，使转子受到的轴向力能够抵消一部分。
29.具体分析如下：
30.首先定义推力的方向：图3中向右侧推力定义为 ，左侧方向为
‑
，转子总推力大小和方向由通流内各级叶轮推力的总和决定，每一级叶轮的推力由四部分组成：
31.突肩推力f1、汽封推力f2、动叶推力f3和叶轮推力f4，推力方向顺着汽流流动的方向。
32.以本案6级叶轮结构为例，如不采用本案的推力自平衡结构，蒸汽从汽缸左侧流向右侧，推力方向指向右侧，推力大小：
[0033][0034]
采用本案结构后，推力方向仍指向右侧，但是推力大小：
[0035][0036]
减小约4/5。推力减小后，推力轴承温升降低，机组损耗减少，保证了机组安全。
[0037]
实施例2
[0038]
本实施方式作为本发明的一较佳实施例，具体结构如图3所示，其在实施例1的基础上公开了如下改进，前段叶轮4的数量为三个。
[0039]
实施例3
[0040]
本实施方式作为本发明的一较佳实施例，具体结构如图3所示，其在实施例2的基础上公开了如下改进，后段叶轮5的数量为三个。
[0041]
实施例4
[0042]
本实施方式作为本发明的一较佳实施例，具体结构如图3所示，其在实施例3的基础上公开了如下改进，前段叶轮4和后段叶轮5先接触蒸汽的一侧分别设置有隔板6。
[0043]
实施例5
[0044]
本实施方式作为本发明的一较佳实施例，具体结构如图4所示，其在实施例3的基础上公开了如下改进，转子两个支撑位置之间设置有盘车7。
[0045]
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种轴排式汽轮机转子推力自平衡结构，包括内缸(1)和外缸(2)，其特征在于，所述内缸(1)套设在所述外缸(2)内的一侧，并且所述内缸(1)与所述外缸(2)连通，所述内缸(1)底部连接有进汽管道(3)，所述内缸(1)内设置有前段叶轮(4)，所述外缸(2)内的另一侧设置有后段叶轮(5)，所述内缸(1)与所述外缸(2)连通处远离所述后段叶轮(5)设置，使所述前段叶轮(4)与所述后段叶轮(5)受到的汽流方向相反。2.根据权利要求1所述的一种轴排式汽轮机转子推力自平衡结构，其特征在于，所述前段叶轮(4)的数量至少为两个。3.根据权利要求2所述的一种轴排式汽轮机转子推力自平衡结构，其特征在于，所述前段叶轮(4)的数量为三个。4.根据权利要求1所述的一种轴排式汽轮机转子推力自平衡结构，其特征在于，所述后段叶轮(5)的数量至少为两个。5.根据权利要求4所述的一种轴排式汽轮机转子推力自平衡结构，其特征在于，所述后段叶轮(5)的数量为三个。6.根据权利要求1所述的一种轴排式汽轮机转子推力自平衡结构，其特征在于，所述前段叶轮(4)和后段叶轮(5)先接触蒸汽的一侧分别设置有隔板(6)。7.根据权利要求1所述的一种轴排式汽轮机转子推力自平衡结构，其特征在于，用于带自同步离合器的轴向排汽式汽轮发电机组。8.根据权利要求1所述的一种轴排式汽轮机转子推力自平衡结构，其特征在于，用于带短轴式或不带短轴式两种轴系布置方式中。9.根据权利要求1所述的一种轴排式汽轮机转子推力自平衡结构，其特征在于，转子两个支撑位置之间设置有盘车(7)。10.一种轴排式汽轮机转子推力自平衡的方法，其特征在于，使用权利要求1
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9任一项所述结构使转子推力自平衡。

技术总结
本发明公开了一种轴排式汽轮机低压转子推力自平衡结构和方法，属于汽轮发电机组技术领域，包括内缸和外缸，所述内缸套设在所述外缸内的一侧，并且所述内缸与所述外缸连通，所述内缸底部连接有进汽管道，所述内缸内设置有前段叶轮，所述外缸内的另一侧设置有后段叶轮，所述内缸与所述外缸连通处远离所述后段叶轮设置，使所述前段叶轮与所述后段叶轮受到的汽流方向相反。通过使前段叶轮与后段叶轮受到的汽流方向相反，使转子受到的轴向力能够抵消一部分，减小了轴承温升，减小机组损耗，保证机组安全。组安全。组安全。


技术研发人员：曹寒 谢明江 侯明军 尹明艳 杨灵 杨长柱 苏鑫海 祁乃斌 徐超 刘晓燕 陈丹 董卫红 邹昆
受保护的技术使用者：东方电气集团东方汽轮机有限公司
技术研发日：2021.06.18
技术公布日：2021/9/9