专利名称：改进的涡轮排水装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及蒸汽涡轮，具体的说涉及改进的从低负荷工作下的低压蒸汽涡轮中排除水分的装置和方法。
带进蒸汽的水滴通过涡轮系统会对系统的零件造成严重的腐蚀，这是人所共知的。腐蚀问题已在一些公开的资料中进行过充分的讨论。例如美国威斯丁豪斯的4，527，396号专利公开了一种水分预分离器，用以从通过蒸汽涡轮排汽系统的废气中排除夹带其中的造成腐蚀的液体。
因此，长期来在蒸汽涡轮设计中的一个课题是要在从涡轮入口至排汽口整个路线上的若干部位对新蒸汽流进行排水以减轻整个系统中的腐蚀现象。至少在一种低压蒸汽涡轮中涡轮末级旋转叶片上游的就近处就是这样的一个排水点，在这里，在涡轮壳体内设有一环形排水缝隙，并将进入排水缝隙的水排入一冷凝器。涡轮叶片将夹带在蒸汽中的水滴推向壳体，在这里由于存在着压差，水滴就被吸入冷凝器内。
对若干动力设施中低压涡轮的腐蚀问题进行研究所取得的数据表明在低负荷下，例如在20%以内的负荷下，从末级旋转叶片叶尖的喷咀入口到冷凝器之间的压力降不足以充分地排出由环形缝隙所收集的水。由于这种未能排出的水往往会以较大水滴的形式滴回叶片的通路中，因此，这种汇集的水就会增强对末级涡轮叶片的腐蚀。此外，蒸汽流中的冷凝现象降低了涡轮的效率。
在低负荷下水滴往往较大，蒸汽不易将其带走。较大水滴的质量也大，这使腐蚀问题更为严重。对一些核电站的涡轮来说，第一年的腐蚀主要是在低负荷下，也就是在低于20%的负荷下运转很多小时后造成的，这种低负荷运转是核反应堆运转规程所要求的。
因此，本发明的主要目的是通过改进涡轮末级旋转叶片附近的排水来减轻低负荷引起的对蒸汽涡轮的腐蚀现象。
根据这一目的，本发明为一蒸汽涡轮的排水装置，此装置具有位于与低压级叶片相邻的涡轮内壁中的环形缝隙，此缝隙用以收集水滴，是由涡轮壁的端部壁面形成的，其特征是在此壁面上形成一环形集水缝隙，若干通道从此集水缝隙穿入此壁，在此壁的外部近处设一泵与这些通道连接，用以除去集水缝隙中的水。
作为本发明的一种形式，蒸汽涡轮的排水装置具有一位于与低压级叶片相邻的涡轮内壁周边上的环形槽。此槽穿过涡轮壁，并形成面向此槽的涡轮壁的端部壁面。此集水排水装置包括一位于壁面内的环形集水缝隙，此缝隙带有若干孔，这些孔从集水缝隙穿过壁体延伸到壁体的外表面。在壁体外表面近处设一泵与这些孔连接，用以吸出集水缝隙中的水。此泵可以是一喷射器。作为本发明的另一种形式，集水装置包括一集水管、与集水管连通的一些孔和一台用以将水抽出集水管的泵。
通过以下仅作为实例的最佳实施例的附图和说明，将对本发明了解得更为清楚。
图1为涡轮的一部分及其壳体内部的剖面图，示出了环形集水缝隙与末级旋转叶片的相对位置;
图2为图1中圈出部分的详图，示出了本发明的组成部分;
图3为涡轮排汽系统的局部简图，示出了本发明装置中取得排除水分所需动力流体的方法;
图4为本发明另一个实施例与图2相似的剖面图。
图1～3所示为一低压蒸汽涡轮10内部壳体12内用以排除水分的环形缝隙14，箭头S指出蒸汽流的方向。在图1的剖面图中，带入蒸汽流S的水滴由涡轮旋转叶片16径向推向壳体12的内表面。在末级旋转叶片16′的上游和最低压固定叶片18的下游的近处设有一环形缝隙14，此缝隙与若干相互隔开的穿过内部壳体12的孔沟通。
图2为图1内用线A圈出部分的放大剖面图，示出了本发明的组成部分。缝隙14实际上为内部壳体12的端部和汽流导向器或扩散器20之间的空间。汽流导向器20通过若干沿其周边间隔分布的螺栓22固定在壳体12上。缝隙14是通过壳体12和导向器20之间装在各螺栓22上的间隔构件24形成的。在周边上螺栓及其垫圈之间的间隙形成如上所述的穿过壳体的孔。典型的缝隙14约在0.25至0.63cm之间(即0.1至0.25英寸之间)。一般以使0.75%左右的质量流量通过缝隙14作为选定缝隙14尺寸的依据。
作为本发明的变更方案，在壳体12朝向缝隙14的端面28上设集水缝隙26。集水缝隙26可以是一连续的环形缝隙，也可以是一些沿周边相互隔开分布的缝隙。应避免相互隔开的缝隙与间隔构件24发生干扰。缝隙26的边缘应呈倒圆形或斜角形以尽量防止闪蒸现象，因为压力在锐边或尖角处会突然下降从而引起闪蒸现象。
若干通道或孔30从壳体外表面32穿过壳体12与各缝隙26连通，也可以以一定间隔通向连续的缝隙26。在各通道30位于表面32上的终端处设有接管34，以便与喷射器或喷射泵36连接。喷射器36可使用通过输入管38进入的高压蒸汽或取自冷凝器的过冷水作为动力流体。采用高压蒸汽会导致涡轮性能的降低，因为这样排出的蒸汽不能正当地用以驱动涡轮旋转叶片。就喷射器36来说，可采用本专业中人们所熟悉的一种用以吸出集水缝隙26中汇集的水。可将此水喷入双壁涡轮外壁和内壁之间的空间，这可按标准的涡轮工作规程将水汇集到此空间内，再使其返回涡轮冷凝器。
图3所示为取得喷射器36所需过冷水的一种方法和装置。从涡轮排出的蒸汽经过排气罩40，进入冷凝器42。冷却水通过管道44进入冷凝器42，再排放到冷却池或其他蓄水器。冷凝的蒸汽，也就是水，经过泵46进入涡轮的供水系统48，最后又化成蒸汽，再次供给涡轮使用。
为取得足够压力的过冷水以推动喷射器36，可将水从泵46的出口引出，经过管道50送往一小型换热器52。在换热器52内可使管道50绕成盘管。可从冷却水输入管44将水引出，并使其经过管道54进入换热器52。冷却水绕管道50环流之后，返回到管道44。管道50内的过冷水离开换热器52进入喷射器36上的管道38，在这里过冷水作为动力流体用以将水从缝隙26中排出。
图4为涡轮10端部的剖面图，示出了本发明的另一变更方案，其中增设了一个集水管54。用以通过接管34从若干通道30中收集水。在此变更方案中为每一集水管只需设置一台泵，从而减少了泵36的数量。
综上所述，水滴是通过叶片16的旋转运动以及涡轮内部的空间和涡轮壁12以外的空间之间的压差排入缝隙14的。在壁12的表面28上形成了一个或若干个集水缝隙26，用以收集进入缝隙14而未被排出壁12的水。若干通道30穿过壁12与缝隙26连通。各通道30又与喷射器36连通，喷射器36从缝隙26中吸出水滴并将其排出涡轮壁12。最好用取自冷凝器42下游的过冷水推动喷射器36。
权利要求
1.一种蒸汽涡轮排水装置，此装置具有一环形缝隙(26)，此缝隙(26)位于邻近低压级叶片(18)的涡轮内壁中，用以收集水滴，此缝隙由涡轮壁(12)端部的壁面构成，其特征是环形集水缝隙(26)位于此壁面内，若干通道(30)从缝隙(26)穿过壁(12)，泵(36)在壁(12)外部近处与各通道(30)连接，用以将水从集水缝隙(26)中排出。
2.权利要求1所述装置，其特征是泵(36)为一喷射器。
3.权利要求1或2所述装置，其特征是各通道(30)与集水管(54)连通，泵(36)与集水管(54)连接。
4.权利要求1、2或3所述装置，其特征是集水缝隙(26)为若干沿周边分布而相互隔开的缝隙，各缝隙通过一相应的通道(30)与泵(36)连接。
5.权利要求1～4中任一要求所述装置，其特征是此环形缝隙位于涡轮壁(12)的端部和蒸汽流导向器(20)之间，导向器(20)用若干螺栓(22)固定在此涡轮上，此环形缝隙是通过紧压在导向器(20)和涡轮壁(12)之间的间隔构件(24)形成的。
6.权利要求2所述装置，其特征是管道(38)使涡轮(10)的高压级与喷射器(36)连通，以便将高压蒸汽通向喷射器(36)，从而形成将水排出集水缝隙(26)的抽吸作用。
7.权利要求2所述装置，其中涡轮包括冷凝器(42)所需冷却水源和用以使水从冷凝器(42)返回涡轮供水系统的供水泵(46)，其特征是用管道从供水泵(46)引出一部分水送入喷射器(36)作为其动力流体，此管道包括一换热器(52)，用以从冷凝器引入冷却水，并将其过冷后送入喷射器(36)。
全文摘要
一种改进的蒸汽涡轮排水装置，此装置具有一集水缝隙(26)，此缝隙(26)邻近涡轮(10)的末级旋转叶片(16)，集水缝隙(26)通过各通道(30)与各排水泵(36)连接，各通道(30)穿过壳体(12)以便将水吸出集水缝隙(26)。
文档编号F01D9/02GK1043771SQ8910962
公开日1990年7月11日 申请日期1989年12月29日 优先权日1988年12月30日
发明者乔治·约瑟夫·西尔维斯特里 申请人:西屋电气公司