[发明专利]具有涡流抑制密封的涡轮机

说明书

技术领域

本发明公开的主题涉及电力系统。更具体地，所述主题涉及涡轮涡轮机系统。

背景技术

如蒸汽涡轮等的常规涡轮机（又称为涡轮）大体包括包围旋转轴（又称为转子）的壳体和固定至所述轴上的多个径向延伸的叶片排。导向至叶片上的加压蒸汽引起叶片和轴旋转。串联的蒸汽通路通常包括进汽口、涡轮内的多个蒸汽压力区和出汽口。

常规地，使蒸汽涡轮机（涡轮）在固定叶片排和旋转叶片排的连续多级之间隔离成多个压力区。涡轮叶片几何结构和构造旨在使从蒸汽流获得能量的效率最大化，由此提高利用蒸汽涡轮机（例如，来驱动发电机）的发电厂的总效率。

将蒸汽涡轮轴穿透涡轮壳体的区域密封以防止加压蒸汽从所述壳体逸出。此外，为提高涡轮效率，常规涡轮设计利用级间密封来防止蒸汽通过固定部件与旋转部件之间的缝隙而绕过级固定叶片或绕过旋转叶片。

由旋转部件或叶片所引起的蒸汽涡流（swirl）一旦进入密封齿之间的空腔之中，就可能产生不稳定的气动力。作用于转子表面的这类力可导致转子的不稳定性。随着更多且更紧密的密封用于提高涡轮机效率，涡流诱导的转子动力学不稳定性变得越来越显著，尤其是对大的蒸汽涡轮来说。为提高转子的动力学稳定性，防涡流齿或涡流中断器（swirl break）已经用于消除（kill）涡流或使涡流方向逆转。必须将常规防涡流或涡流中断装置定位成与转子表面具有紧密的间隙以使得所述装置有效。然而，那些装置不是耐磨性良好的。为避免硬（hard）摩擦（例如固定部件与旋转部件之间的接触），将常规防涡流装置附接至垫圈上，所述垫圈通过使所述圈偏置以封闭的弹簧元件而挠性地附接至固定部件上。这种方法需要涡轮机中有相当大的空间。涡轮机技术上的进步还减小了涡轮机中的部件之间的间距，从而使得在流体流动通路中实施传统防涡流圈更加困难。因此，用于解决涡轮机中的流体涡流的当前方法在一个或多个方面是有欠缺的。

发明内容

各个实施例包括一种包括涡流抑制衬垫的涡轮机。在各种具体实施例中，一种涡轮机包括：转子段，其具有多个轴向布置的叶片组（sets of axially disposed blades）；隔板段，其至少部分地围绕所述转子段，所述隔板段包括定位在邻近的轴向布置的叶片组之间的一个喷嘴组（a set of nozzles），其中所述喷嘴组包括至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴具有：联接至所述隔板段上的底座段、联接至所述底座段上的叶片，和联接至所述叶片的径向末端的径向尖端（tip）段，所述径向尖端段包括具有狭槽（slot）的轴向延伸的凸缘，所述狭槽延伸通过所述凸缘以用于控制所述涡轮机内的流体流动。

本发明的第一方面包括一种涡轮机，所述涡轮机具有：转子段，其具多个轴向布置的叶片组；隔板段，其至少部分地围绕所述转子段，所述隔板段包括定位在邻近的轴向布置的叶片组之间的一个喷嘴组，其中所述喷嘴组包括至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴具有：联接至所述隔板段上的底座段、联接至所述底座段上的叶片，和联接至所述叶片的径向末端的径向尖端段，所述径向尖端段包括具有狭槽的轴向延伸的凸缘，所述狭槽延伸通过所述凸缘以用于控制所述涡轮机内的流体流动。

所述的涡轮机进一步包括一个径向延伸的密封齿组，所述密封齿组从所述转子段延伸并且与所述径向尖端段配合。

所述的涡轮机进一步包括至少一个径向延伸的密封齿，所述密封齿从所述径向尖端段延伸并且与所述转子段配合。

其中，所述狭槽完全径向地延伸通过所述轴向延伸的凸缘。

其中，所述轴向布置的叶片中的邻近所述至少一个喷嘴的一个叶片进一步包括：底座段，其联接至所述转子主体上；以及叶片段，其从所述底座段朝向所述隔板段径向地延伸，其中所述底座段包括钩状凸缘，所述钩状凸缘朝向所述至少一个喷嘴轴向延伸。

其中，所述钩状凸缘与所述轴向延伸的凸缘轴向重叠以形成局部径向密封。其中，所述钩状凸缘不与所述轴向延伸的凸缘中的所述狭槽轴向重叠。

其中，所述狭槽至少部分地周向地延伸通过所述密封部分。