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涡轮转子以及汽轮机

阅读:759发布:2021-04-11

专利汇可以提供涡轮转子以及汽轮机专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种 涡轮 转子 (300),冷却 蒸汽 (240)对以下部分进行冷却:高温蒸汽通过的高温涡轮转子构成部(301);低温涡轮转子构成部(302),由与高温涡轮转子构成部(301)不同的材料构成,夹着高温涡轮转子构成部(301)而通过 焊接 连结;通 过冷 却蒸汽对高温涡轮转子构成部(301)和低温涡轮转子构成部(302)的焊接部(120)附近的高温涡轮转子构成部(301)进行冷却。其构成为,从被喷射冷却蒸汽(240)的高温涡轮转子构成部(301)的 位置 到焊接部(120)为止的距离、除以高温涡轮转子构成部(301)的涡轮转子直径的值为0.3以上。,下面是涡轮转子以及汽轮机专利的具体信息内容。

1.一种涡轮转子,贯通设置在导入了高温蒸汽汽轮机中,其特征在于,该涡轮转子具有:
高温蒸汽通过的高温涡轮转子构成部;
低温涡轮转子构成部,由与上述高温涡轮转子构成部不同的材料构成,夹着上述高温涡轮转子构成部而通过焊接连结;和
冷却机构,对上述高温涡轮转子构成部和上述低温涡轮转子构成部的焊接部附近的上述高温涡轮转子构成部喷射冷却蒸汽,而进行冷却;
从由上述冷却机构喷射冷却蒸汽的上述高温涡轮转子构成部的位置到上述焊接部为止的距离、除以上述高温涡轮转子构成部的涡轮转子直径的值为0.3以上,且从上述冷却机构向上述高温涡轮转子构成部的轮部的侧面或根部喷出冷却蒸汽,被从上述冷却机构喷射冷却蒸汽的上述高温涡轮转子构成部的轮部,位于嵌入设置有蒸汽温度成为550℃以下的动翼的高温涡轮转子构成部的轮部的上游侧的1级。
2.如权利要求1所述的涡轮转子,其特征在于,
上述冷却机构具有用于将冷却蒸汽喷射到上述高温涡轮转子构成部的冷却蒸汽管。
3.如权利要求1所述的涡轮转子,其特征在于,
上述焊接部形成在与喷嘴隔板内圈或设置在该喷嘴隔板内圈上的喷嘴迷宫式密封件的下游端部大致对应的位置上。
4.如权利要求1~3任一项所述的涡轮转子,其特征在于,
上述高温涡轮转子构成部以及上述低温涡轮转子构成部的各个接合端面为,在涡轮转子的中心具有圆形状的凹部,并且在周缘部具有通过焊接相互接合的圆环状的面,并在焊接部形成有空间部。
5.如权利要求4所述的涡轮转子,其特征在于,
在上述高温涡轮转子构成部设置有用于将上述冷却蒸汽的一部分导入上述空间部的冷却蒸汽导入口,且在上述低温涡轮转子构成部设置有用于将导入上述空间部的冷却蒸汽排出的冷却蒸汽排出口。
6.一种汽轮机,贯通设置有涡轮转子,并导入了高温蒸汽,其特征在于,上述涡轮转子是权利要求1所述的涡轮转子。
7.如权利要求6所述的汽轮机,其特征在于,
上述冷却机构具有用于将冷却蒸汽喷射到上述高温涡轮转子构成部的冷却蒸汽管。
8.如权利要求6所述的汽轮机,其特征在于,
上述焊接部形成在与喷嘴隔板内圈或设置在该喷嘴隔板内圈上的喷嘴迷宫式密封件的下游端部大致对应的位置上。
9.如权利要求6~8任一项所述的汽轮机,其特征在于,
上述高温涡轮转子构成部以及上述低温涡轮转子构成部的各个接合端面为,在涡轮转子的中心具有圆形状的凹部,并且在周缘部具有通过焊接相互接合的圆环状的面,并在焊接部形成有空间部。
10.如权利要求9所述的汽轮机,其特征在于,
在上述高温涡轮转子构成部设置有用于将上述冷却蒸汽的一部分导入上述空间部的冷却蒸汽导入口,且在上述低温涡轮转子构成部设置有用于将导入上述空间部的冷却蒸汽排出的冷却蒸汽排出口。
11.如权利要求7所述的汽轮机,其特征在于,
在上述冷却蒸汽管所插入的上述高温涡轮转子构成部的轮部、和设置在上述高温涡轮转子构成部的轮部的正下游侧的喷嘴隔板内圈之间,在上述喷嘴隔板内圈上设置有延伸部件,该延伸部件沿着上述高温涡轮转子构成部延伸设置到上述高温涡轮转子构成部的轮部附近,且形成有用于使上述冷却蒸汽管贯通的贯通口。

说明书全文

涡轮转子以及汽轮机

技术领域

[0001] 本发明涉及一种焊接异种材料而构成的涡轮转子以及具有该涡轮转子的汽轮机。

背景技术

[0002] 大部分的火发电设备的高温部,使用制造性和经济性优良的素体系耐热。在该以往的火力发电设备的汽轮机中,由于蒸汽条件一般是600℃级以下的蒸汽温度,因此涡轮转子、动翼等主要部件使用铁素体系耐热钢。
[0003] 但是近年来,将环境保护作为背景的火力发电设备的高效率化被积极地发展,并运行有利用600℃左右的高温蒸汽的汽轮机。在这种汽轮机中,由于存在通过铁素体系耐热钢的各种特性不能满足要求特性的构成部件,所以通过具有更优良的高温特性的耐热合金或奥氏体系耐热钢形成该构成部件。
[0004] 另一方面,例如在日本特开平7-247806号公报、日本特开2000-282808号公报以及日本专利第3095745号公报中,公开有对于利用650℃以上的高温蒸汽的汽轮机,极力削减奥氏体系材料的使用而构成汽轮机发电设备的技术。例如在日本特开2000-282808号公报中记载的汽轮机发电设备为,将超高压涡轮、高压涡轮、中压涡轮、低压涡轮、第2低压涡轮以及发电机连结在一个轴上,超高压涡轮和高压涡轮被组装在相同的外部壳体内而使其独立。
[0005] 另外,从地球环境保护的观点出发,为了抑制CO2、SOx、NOx的排出量,处于对更高效率化的需求增加的状况。为了实现火力发电设备中的设备热效率的高效率化,提高蒸汽温度为最有效的手段之一,而正在研究700℃级的汽轮机的开发。
[0006] 并且,为了对应于上述的蒸汽温度的高温化,例如在日本特开2004-353603号公报中公开有通过冷却蒸汽冷却涡轮构成部件的技术。
[0007] 例如,在导入温度为630℃以上的蒸汽的汽轮机开发中,存在较多尤其关于涡轮构成部件的强度保证而应解决的问题。以往,在火力发电设备中,对在汽轮机使用的涡轮转子、喷嘴、动翼、喷嘴室(蒸汽室)和蒸汽供给管等涡轮构成部件,使用改良的耐热钢,但当再热蒸汽温度成为630℃以上时,难以维持较高的涡轮构成部件的强度保证。
[0008] 由此,期望在汽轮机中实现如下的新技术:即使将现有的改良的耐热钢直接使用于涡轮构成部件,也能维持较高的强度保证。作为该新技术之一,通过冷却蒸汽冷却上述涡轮构成部件的技术被期待,但是,为了通过冷却蒸汽冷却例如涡轮转子和壳体而从与涡轮初级对应的部位开始适用现有材料,需要主流百分之几的冷却蒸汽量。并且,由于冷却蒸汽流入通路部内,因此伴随翼栅性能劣化的涡轮单体的内部效率的降低成为问题。
[0009] 并且,在构成高温部的材料使用作为具有在高温下的强度优良且耐蒸汽化特性的材料的Inco625、Inco617以及Inco713(Inco公司制)等Ni基合金或SUS310等奥氏体钢,构成低温部的材料使用铁素体钢、新12Cr钢、改良12Cr钢、12Cr钢或CrMoV钢,并通过焊接等接合双方的情况下,在焊接部产生的热应力成为问题。即,高温部使用的Ni基合金或奥氏体钢的线膨胀系数比低温部使用的铁素体钢等的线膨胀系数大,在焊接部产生较大的伸长差导致的热应力,焊接部附近可能断裂。

发明内容

[0010] 因此,本发明的目的是提供一种涡轮转子以及汽轮机,能够抑制焊接部的热应力的产生,并能够通过高温蒸汽进行驱动而实现热效率的提高,并具有优良的可靠性。
[0011] 根据本发明的一个方式,提供一种涡轮转子,贯通设置在导入了高温蒸汽的汽轮机中,该涡轮转子具有:高温蒸汽通过的高温涡轮转子构成部;低温涡轮转子构成部,由与上述高温涡轮转子构成部不同的材料构成,夹着上述高温涡轮转子构成部而通过焊接连结;和冷却机构,对上述高温涡轮转子构成部与上述低温涡轮转子构成部的焊接部附近的上述高温涡轮转子构成部喷射冷却蒸汽而进行冷却;从由上述冷却机构喷射冷却蒸汽的上述高温涡轮转子构成部的位置到上述焊接部为止的距离、除以上述高温涡轮转子构成部的涡轮转子直径的值为0.3以上,且从上述冷却机构向上述高温涡轮转子构成部的轮部的侧面或根部喷出冷却蒸汽,被从上述冷却机构喷射冷却蒸汽的上述高温涡轮转子构成部的轮部,位于嵌入设置有蒸汽温度成为550℃以下的动翼的高温涡轮转子构成部的轮部的上游侧的1级。
[0012] 另外,根据本发明的一个方式,提供一种汽轮机,贯通设置有涡轮转子,该涡轮转子具有:高温蒸汽通过的高温涡轮转子构成部;低温涡轮转子构成部,由与上述高温涡轮转子构成部不同的材料构成,夹着上述高温涡轮转子构成部而通过焊接连结;和冷却机构,对上述高温涡轮转子构成部与上述低温涡轮转子构成部的焊接部附近的上述高温涡轮转子构成部喷射冷却蒸汽而进行冷却;在该汽轮机中,在上述涡轮转子中,从由上述冷却机构喷射冷却蒸汽的上述高温涡轮转子构成部的位置到上述焊接部为止的距离、除以上述高温涡轮转子构成部的涡轮转子直径的值为0.3以上,且从上述冷却机构向上述高温涡轮转子构成部的轮部的侧面或根部喷出冷却蒸汽,被从上述冷却机构喷射冷却蒸汽的上述高温涡轮转子构成部的轮部,位于嵌入设置有蒸汽温度成为550℃以下的动翼的高温涡轮转子构成部的轮部的上游侧的1级。附图说明
[0013] 本发明是参照附图进行记述的,但提供这些附图只是用于图解的目的,不对本发明进行任何限定。
[0014] 图1是表示具备本发明的第1实施方式的涡轮转子的汽轮机的上半壳体部的截面的图。
[0015] 图2是将包含被从冷却蒸汽供给配管喷射冷却蒸汽的高温涡轮转子构成部以及焊接部的部分的截面放大的图。
[0016] 图3是表示从由冷却蒸汽供给配管喷射冷却蒸汽的高温涡轮转子构成部的位置到焊接部为止的距离L、除以高温涡轮转子构成部的涡轮转子直径D的值(L/D)、与热应力的关系的图。
[0017] 图4是将包含在喷嘴隔板内圈设置了延伸部件时的高温涡轮转子构成部以及焊接部的部分的截面放大的图。
[0018] 图5是表示本发明的第2实施方式的涡轮转子的高温涡轮转子构
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