[发明专利]蒸汽涡轮发动机内脱湿系统

说明书

技术领域

本申请基本上涉及汽轮机内脱湿系统。具体而言，但不受限于，本申请涉及沿汽轮机外侧壁采用脱水槽设计以便从蒸汽流道处除去水滴的系统。

背景技术

水滴流经汽轮机流道至少会产生两个明显的问题。首先，汽轮机流道内的水滴降低了各级效率。其次，这种湿气会使涡轮叶片或浆叶，尤其是涡轮机最后级的那些叶片或浆叶过早腐蚀。

汽轮机最后级的涡轮叶片腐蚀是个普遍的问题。一般来说，腐蚀是由涡轮机内此区域的湿度，高转速及温度值综合形成的。传统的防止涡轮叶片腐蚀与老化的措施不仅成本高，而且收效甚微。举例来说，有些措施注重于使涡轮叶片能更好地承受汽轮机内的极端条件。在制造时将涡轮叶片最易受损伤的区域(一般包括涡轮叶片梢部前缘)硬化或安装辅助罩。然而，此种努力只能短时间延缓涡轮叶片的腐蚀，当汽轮机内处于极端条件时，腐蚀又会不可避免地发生。此外，此种努力增加了涡轮叶片的复杂性与成本。

其它保护措施注重于从蒸汽流道处除去湿气，这样就很少有水滴与涡轮叶片接触。采用此种策略的普通系统通常注重于通过汽轮机壳壁内的排水装置或者通过中空静叶片或喷口内的吸缝来除去水分。比如说，一些已知系统尝试在喷口有压侧或抽吸侧来脱湿。其它先前技术系统注重于在极其靠近涡轮叶片梢部的位置除湿。然而，汽轮机流道内的湿气仍然是个问题。因此，就需要有一种改善的用于蒸汽涡轮发动机内脱水的系统。

发明内容

本申请描述了汽轮机内一种用于从汽轮机流道处去除水滴的系统，该系统包括一个集湿器。集湿器位于汽轮机外侧壁的轴向上游侧，并靠近喷口前缘。外侧壁限定了涡轮叶片与喷口间的蒸汽流道。涡轮叶片与喷口间的轴向距离至少约为0.4米。

在一些实施例中，集湿器包含有一个凹槽。在汽轮机运转期间，凹槽大致与水滴流向垂直对准。在凹槽前缘处有一缓坡，在尾缘处有一陡壁。凹槽的径向深度约为0.0032到0.0094米。凹槽可以是大致环绕外侧壁的环形槽。在其它实施例中，凹槽可以是间歇环绕外侧壁的环形槽。凹槽与喷口前缘的轴向距离约为0.025到0.127米。凹槽可沿大部分通路环绕外侧壁并贯穿外侧壁的整个厚度。集湿器可包含有多个凹槽。每两个凹槽间的轴向距离约为0.0127到0.0381米。

集湿器还可包含有多个脱湿孔，每个脱湿孔可以是一个穿过外侧壁的通道，通过脱湿孔就可除去凹槽内集聚的水滴。脱湿孔可位于凹槽内最远的外径向位置，当脱湿孔穿过外侧壁时，脱湿孔可向下倾斜。可对脱水孔施加一外吸力以便抽取水滴穿过通道并通过外侧壁。

在一些实施例中，集湿器可包含有多个小室。每个小室可包含有一个大致圆形凹穴，每个大致圆形凹穴在前缘处有一缓坡，在尾缘处有一陡壁。在某些实施例中，每个小室可以是一个锥形小室，它包含有一个宽前缘和一个窄尾缘。

本申请还描述了汽轮机内一种用于从汽轮机流道处去除水滴的系统，该系统包含有一个用于集聚水滴的凹槽及多个始发于凹槽内的脱湿孔。凹槽环行于汽轮机外壁，位于轴向上游侧并靠近喷口前缘。凹槽在前缘处有一缓坡，在尾缘处有一陡壁。脱湿孔可以是一个穿过外侧壁的通道，凹槽内集聚的水滴可经由该通道流动。

通过以下优选实施例的详细说明，并结合附图及附带权利要求书，将更易理解本申请的这些及其余特征。

附图说明

图1为一示意图，它图示了本申请一种实施例运转时示例汽轮机级的截面图。

图2为一示意图，它图示了依据本申请一种示例实施例中集湿器的截面图。

图3为一示意图，它图示了依据本申请一种示例实施例中集湿器的截面图。

图4为一示意图，它图示了依据本申请一种示例实施例中带有集湿器的汽轮机的外侧壁截面的外径向图。

图5为一示意图，它图示了依据本申请一种替选实施例中带有集湿器的汽轮机的外侧壁截面的外径向图。

图6为一示意图，它图示了依据本申请另一种替选实施例中带有集湿器的汽轮机的外侧壁截面的外径向图。

具体实施方式

现参照视图，其中在若干图中以不同的数字表示相同的零部件，图1示意了依据本申请一种示例实施例中结合有脱水系统100的汽轮机的截面图。图1部分显示了汽轮机内两级，包括第一涡轮叶片102(前涡轮机级的部分)与喷口104以及第二涡轮叶片106(其组成随后的下游涡轮机级)。脱水系统100首要应用于后级，但也可用于汽轮机内任何级之间。比方说，在一些实施中，第一涡轮叶片102可用作倒数第二级的涡轮叶片，而第二涡轮叶片106可用作汽轮机最后级的涡轮叶片。