[发明专利]用于控制蒸汽涡轮机操作的方法和设备

说明书

技术领域

本发明一般地涉及蒸汽涡轮机，且更一般地涉及用于低流量叶片尖端冷却和水分去除的方法和设备。

背景技术

在已知蒸汽涡轮机中，低流量条件(低VAN)有时在启动时和高背压操作期间发生。在低VAN操作期间，蒸汽涡轮机的最后级(L-0级)中的流动结构显著地改变。这种改变由于作用在叶片上的离心力，其能够发送蒸汽向上，且能够连同主蒸汽流生成尖端和根部再循环区。在叶片根部区中，流动是向后方向的，从冷凝器携带冷的和湿的蒸汽进入蒸汽路径。在尖端(外部流动路径)，由于风阻(windage)，蒸汽再循环在叶片尖端部分提供显著的加热影响。在低流量、高速操作期间，叶片尖端附近的流动能够被截流且随后由于叶片尖端在截流的蒸汽上做功，蒸汽被加热。“风阻”加热主要在启动低VAN条件下发生。

当低VAN操作是高背压的结果时，在该尖端区中的流动也能够遭受流动不稳定(非稳态)和压力脉动，其导致L-0叶片动态应力增加。在稳态操作时，水分能够在L-0喷嘴外部侧壁处积聚。这些水分的去除能够减少最后级叶片(LSB)腐蚀。

上述的低VAN条件在最后级叶片上具有有害的效果。叶片尖端区域的加热能够减少叶片寿命和可靠性。其也能够减少使用混合叶片结构(外部叶片区域中的聚合物填充物)的能力。同样，从低VAN条件的不稳定性能够导致影响叶片可靠性的压力脉动。此外，在最后级中过多的水分有时尤其在最后级喷嘴的外部侧壁上积聚，其能够导致喷嘴的腐蚀。

发明内容

一方面，提供包括转子和联接到转子的多个叶片级的蒸汽涡轮机。每个叶片级包括联接到转子的多个周向间隔的叶片，每个叶片具有基部部分和尖端部分。该蒸汽涡轮机也包括环绕转子和叶片级的隔板组件、和围绕转子和隔板组件布置的外部壳体。该隔板组件包括定位于叶片级之间的多个喷嘴级、定位于叶片级的一个的上游和该叶片级和相邻的喷嘴级之间的周向延伸的凹槽、周向延伸的抽气室、和从凹槽延伸到抽气室的至少一个第一孔。该至少一个第一孔提供凹槽和抽气室之间的流体连通。该隔板组件也包括从抽气室延伸通过隔板组件的外部表面的至少一个第二孔，该至少一个第二孔在抽气室和隔板组件的外部表面和外部壳体之间的区域之间提供流体连通。

另一方面，提供用于蒸汽涡轮机的隔板组件。蒸汽涡轮机包括转子和联接到转子的多个叶片级。隔板组件包括构造成安放在叶片级之间的多个喷嘴级、定位于一个叶片级和邻近该叶片级安放的喷嘴级之间的周向延伸的凹槽、周向延伸的抽气室、和从凹槽延伸到抽气室的至少一个第一孔。该至少一个第一孔提供凹槽和抽气室之间的流体连通。该隔板组件也包括从抽气室延伸通过隔板组件的外部表面的至少一个第二孔。该至少一个第二孔在抽气室和所述的隔板组件外部的区域之间提供流体连通。

另一方面，提供控制蒸汽涡轮机操作的方法。汽涡轮机包括转子、联接到转子的多个叶片级、和围绕转子布置的外部壳体。每个叶片级包括联接到转子的多个周向间隔的叶片，每个叶片具有基部部分和尖端部分。该方法包括提供隔板组件以环绕转子和叶片级。该隔板组件包括定位于叶片级之间的多个喷嘴级、定位于叶片级的一个的上游和该叶片级和相邻的喷嘴级之间的周向延伸的凹槽、周向延伸的抽气室、和从凹槽延伸到抽气室的至少一个第一孔。该至少一个第一孔提供凹槽和抽气室之间的流体连通。该隔板组件也包括从抽气室延伸通过隔板组件的外部表面的至少一个第二孔，该至少一个第二孔在抽气室和隔板组件的外部表面和外部壳体之间的区域之间提供流体连通。

附图说明

图1为示范性的相对流蒸汽涡轮机的截面示意性图示。

图2为根据本发明的实施例的图1中显示的蒸汽涡轮机的最后级的截面示意性图示。

图3为图2中显示的隔板组件的放大的示意性图示。

图4为图3中显示的最后级的截面示意性图示，其显示冷却蒸汽喷射流动路径。

图5为根据本发明的另一实施例的图1中显示的蒸汽涡轮机的最后级的截面示意性图示。

图6为根据本发明的另一实施例的图1中显示的蒸汽涡轮机的最后级的截面示意性图示。

具体实施方式