Ротор паровой турбины и способ его сборки
Ротор паровой турбины содержит одну опорную часть и секцию парового тракта. Опорная часть содержит роторную часть и вставляемую часть, проходящую из роторной части и содержащую радиально внешнюю поверхность. Секция парового тракта содержит фланец, проходящий из по меньшей мере одного ее конца. Фланец содержит радиально внутреннюю поверхность, образующую отверстие, выполненное с возможностью размещения в нем вставляемой части так, что внешняя поверхность вставляемой части располагается смежно с внутренней поверхностью фланца для обеспечения соединения опорной части с секцией парового тракта. Фланец содержит концевую поверхность, содержащую множество расположенных по окружности отверстий, выполненных с возможностью размещения в них крепежного устройства, которое соединяет опорную часть с секцией парового тракта, и второе множество расположенных по окружности отверстий, выполненных с возможностью размещения в них центрирующего устройства для выравнивания опорной секции и секции парового тракта. Центры первого множества отверстий и второго множества отверстий расположены на одинаковом расстоянии от центральной оси вращения ротора. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится, главным образом, к паровым турбинам, и, более конкретно, к сборке ротора для использования в паровой турбине.
По меньшей мере некоторые известные роторы изготавливаются в виде цельной штампованной детали, которая включает в себя соединительные концы ротора, опорные части, зоны уплотнения и секцию парового тракта. Обычно, материалы, используемые при изготовлении подобных роторов, выбираются исходя из технических требований и особенностей в зонах повышенной температуры и повышенного давления в роторе. В по меньшей мере некоторых известных роторах, в зонах высокой температуры и высокого давления в качестве материала используется высококачественная сталь, такая как сталь 12Cr, так как этот тип материала обладает соответствующей прочностью, для таких условий работы. Однако изготовление всего ротора из такой стали может быть дорогим и нецелесообразным.
По меньшей мере, некоторые другие известные роторы, собираются из отдельных штампованных деталей, которые могут включать в себя соединительные концы ротора, опорные части, зоны уплотнения, и/или секции парового тракта, изготовленные независимо и в отдельности друг от друга. Ротор, имеющий такую конструкцию, раскрыт в RU 2324056 С2. Отдельные штампованные детали обеспечивают возможность применения различных, более подходящих и/или экономически выгодных материалов в каждой части ротора. Более конкретно, в роторах паровых турбин, в которых отдельные детали механически соединены друг с другом, материалы для роторов, обычно, выбираются исходя из параметров пара в зонах высокого давления и низкого давления. Сталь более низкого качества, такая как сталь CrMoV, может быть использована для изготовления деталей ротора турбины, расположенных в зонах более низких температур и/или давлений. Затем, детали соединяются друг с другом для работы. В некоторых известных роторах, детали соединяются друг с другом методом сварки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном аспекте изобретения, предложен ротор паровой турбины, содержащий:
по меньшей мере, одну опорную часть, содержащую роторную часть и вставляемую часть, проходящую из роторной части и содержащую радиально внешнюю поверхность; и
секцию парового тракта, содержащую фланец, проходящий из, по меньшей мере, одного ее конца, при этом фланец содержит радиально внутреннюю поверхность, образующую отверстие, выполненное с возможностью размещения в нем вставляемой части так, что внешняя поверхность вставляемой части располагается смежно с внутренней поверхностью фланца для обеспечения соединения опорной части с секцией парового тракта, при этом фланец содержит концевую поверхность, содержащую множество расположенных по окружности отверстий, выполненных с возможностью размещения в них крепежного устройства, которое соединяет опорную часть с секцией парового тракта, и второе множество расположенных по окружности отверстий, выполненных с возможностью размещения в них центрирующего устройства для выравнивания опорной секции и секции парового тракта, причем центры первого множества отверстий и второго множества отверстий расположены на по существу одинаковом расстоянии от центральной оси вращения ротора.
Предпочтительно, по меньшей мере, одна опорная часть дополнительно содержит:
фланцевую часть, расположенную радиально наружу от роторной части и предназначенную для обеспечения площади для крепления опорной части к секции парового тракта.
Предпочтительно, фланцевая часть дополнительно содержит:
крепежную систему, выполненную с возможностью соединения, по меньшей мере, одной опорной части с по меньшей мере одной секцией парового тракта;
центрирующую систему, выполненную с возможностью обеспечения выравнивания фланцевой части, по существу, в осевом направлении и концентрически с центральной осью вращения ротора; и
балансировочную систему, выполненную с возможностью уменьшения вибрации в роторе.
Предпочтительно, балансировочная система дополнительно содержит:
отверстия по меньшей мере одного балансировочного элемента, расположенные по окружности вокруг внешней поверхности фланцевой части; и
по меньшей мере, один балансировочный элемент.
Предпочтительно, центрирующая система дополнительно содержит:
отверстия по меньшей мере одного центрирующего устройства, расположенные по окружности вокруг внешней поверхности фланцевой частию; и
по меньшей мере, одно центрирующее устройство (256).
Предпочтительно, крепежная система дополнительно содержит:
по меньшей мере одно отверстие, расположенное по окружности вокруг внешней поверхности фланцевой части и имеющее основную глубину отверстия и глубину рассверливания; и
по меньшей мере один крепежный элемент, дополнительно содержащий головную часть и стержневую часть.
Предпочтительно, по меньшей мере один крепежный элемент представляет собой болт, имеющий головную часть и стержневую часть, предназначенный для соединения опорной части с секцией парового тракта.
Предпочтительно, центрирующее устройство представляет собой штифт, имеющий первый конец и противоположный второй конец, предназначенный для облегчения сборки ротора.
Предпочтительно, вставляемая часть соединена с секцией парового тракта посредством посадки с натягом.
В еще одном другом аспекте изобретения, предложен способ сборки ротора турбины. Способ включает в себя изготовление секции парового тракта, содержащей по меньшей мере один конец, таким образом, что отверстие и фланец предусмотрены на каждом конце, изготовление по меньшей мере одной опорной части, содержащей первый конец и противоположный второй конец, при этом изготовление каждой опорной части дополнительно содержит изготовление, по существу, цилиндрической роторной части, выполнение вставляемой части соосно с роторной частью и выполнение указанной вставляемой части с возможностью вставки в отверстие секции парового тракта, выполнение фланцевой части радиально наружу от роторной части, и выполнение указанной фланцевой части с возможностью обеспечения площади для крепления уплотняющей части с секцией парового тракта, соединение опорной части с первым концом по меньшей мере одной уплотняющей части и соединение секции парового тракта с, по меньшей мере, одной уплотняющей частью.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 представляет собой продольный схематичный разрез типичного паротурбинного двигателя с противонаправленными потоками;
Фиг.2 представляет собой схематичный вид типичного ротора, который используется с паровой турбиной, показанной на фиг.1;
Фиг.3 представляет собой увеличенный схематичный вид части ротора, показанного на фиг.2;
Фиг.4 представляет собой увеличенный вид сбоку ротора, показанного на фиг.3; и
Фиг.5 представляет собой увеличенный схематичный вид альтернативной посадки с натягом для конических поверхностей.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг.1 представляет собой продольный схематичный разрез типичного паротурбинного двигателя 100 с противонаправленными потоками, включающего в себя секцию 102 высокого давления (ВД) и секцию 104 промежуточного давления (ПД). Оболочка ВД или корпус 106 разделен в осевом направлении на верхнюю и нижнюю полусекции 108 и 110, соответственно. Аналогичным образом, оболочка 112 ПД разделена в осевом направлении на верхнюю и нижнюю полусекции 114 и 116, соответственно. В иллюстративном варианте осуществления, оболочки 106 и 112 представляют собой внутренние корпусы. В качестве альтернативы, оболочки 106 и 112 представляют собой внешние корпусы. Центральная секция 118, размещенная между секцией 102 ВД и секцией 104 ПД, включает в себя входной канал 120 пара высокого давления и входной канал 122 пара промежуточного давления. В корпусах 106 и 112, секция 102 ВД и секция 104 ПД, соответственно, размещены на одном и том же опорном валу, установленном в опорах 126 и 128. Уплотнительные устройства 130 и 132 для предотвращения утечки пара расположены рядом с каждой опорой 126 и 128, соответственно.
В иллюстративном варианте осуществления, кольцеобразный разделитель 134 секций располагается радиально внутрь от центральной секции 118 к оси 140 ротора, которая располагается между секцией 102 ВД и секцией 104 ПД. Более конкретно, разделитель 134 располагается по окружности вокруг части оси 140 ротора между первой ступенью впускного сопла 136 ВД и первой ступенью впускного сопла 138 ПД. Разделитель 134 размещен в пазе 142, выполненном в уплотняющем корпусе 144. Более конкретно, паз 142 представляет собой С-образный паз, который расположен в радиальном направлении в уплотняющем корпусе 144 и по внешней окружности уплотняющего корпуса 144 таким образом, что центральный вырез паза 142 направлен радиально наружу.
Во время работы, входной канал 120 пара высокого давления воспринимает пар высокого давления/высокой температуры от источника пара, например, нагреваемого котла (не показан на фиг.1). Пар проходит сквозь секцию 102 ВД через впускное сопло 136, при этом получаемая от пара работа используется для вращения оси 140 ротора посредством множества лопаток турбины или лопастей (не показаны на фиг.1), которые соединены с осью 140. Каждый набор лопастей включает в себя соответствующую сборку статора (не показана на фиг.1), которая способствует прохождению пара к взаимодействующим лопастям. Пар выходит из секции 102 ВД и возвращается в котел, где он повторно нагревается. Повторно нагретый пар затем проходит к входному каналу 122 пара промежуточного давления и возвращается в секцию 104 ПД через впускное сопло 138 при давлении ниже, чем давление пара, входящего в секцию 102 ВД, но при температуре, которая приблизительно равна температуре пара, входящего в секцию 102 ВД. Работу от пара получают в секции 104 ПД, по существу, аналогичным способом, что и используемый для секции 102 ВД, посредством системы вращающихся и неподвижных элементов. Соответственно, рабочее давление в секции 102 ВД выше, чем рабочее давление в секции 104 ПД, таким образом, что пар в секции 102 ВД стремится переместиться к секции 104 ПД по траекториям протекания, которые могут образоваться между секцией 102 ВД и секцией 104 ПД.
В иллюстративном варианте осуществления, паровая турбина 100 представляет собой сочетание паровых турбин высокого давления и промежуточного давления с противонаправленными потоками. В качестве альтернативы, паровая турбина 100 может использоваться с любой отдельной турбиной, включая турбины низкого давления, но не ограничиваясь ими. Кроме того, настоящее изобретение не ограничивается использованием паровых турбин с противонаправленными потоками, а вернее, может быть использовано с конструкциями паровых турбин, которые включают в себя однопоточные и двухпоточные паровые турбины, но не ограничиваясь ими. Более того, настоящее изобретение не ограничивается паровыми турбинами, и, может быть использовано с газотурбинными двигателями.
Фиг.2 представляет собой продольный схематичный разрез типичного ротора 200, который может быть использован с паровой турбиной 100 (показана на фиг.1). Фиг.3 представляет собой увеличенный схематичный вид части ротора 200, и фиг.4 представляет собой увеличенный вид сбоку ротора 200, показанного на фиг.3. Конкретно, в иллюстративном варианте осуществления, ротор 200 составляет часть оси 140 ротора (показана на фиг.1), которая проходит через секцию 104 ПД турбины. В иллюстративном варианте осуществления, аналогичная часть ротора (не показана) проходит от ротора 200 через секцию 102 ВД. В альтернативном варианте осуществления, ротор 200 используется независимо с однопоточной паровой турбиной. В другом альтернативном варианте осуществления, ротор 200 используется с двухпоточной паровой турбиной. Ротор 200 включает в себя первую опорную часть 202 и вторую опорную часть 212. Секция 214 парового тракта расположена между опорными частями 202 и 212.
В иллюстративном варианте осуществления, секция 214 парового тракта установлена на первую опорную часть 202 и вторую опорную часть 212 с посадкой с натягом. Конкретно, в иллюстративном варианте осуществления, секция 214 парового тракта соединена с опорными частями 202 и 212 посредством крепления болтами и горячей посадки частей друг с другом, как описано более подробно ниже. Секция 214 парового тракта включает в себя множество колес 220, которые выполнены из цельной заготовки. В иллюстративном варианте осуществления, колеса 220 изготовлены методом штамповки из легированной стали или из любого другого материала, подходящего для использования в паровой турбине. В иллюстративном варианте осуществления, показаны девять колес 220. В альтернативных вариантах осуществления, секция 214 парового тракта может включать в себя любое необходимое количество колес 220, которые дают возможность ротору 200 функционировать, как описано здесь. Конкретно, в иллюстративном варианте осуществления, каждое колесо 220 образует ступень секции 214 парового тракта. В альтернативном варианте осуществления, каждая ступень секции 214 парового тракта включает в себя группу колес 220, которая дает возможность ротору 200 функционировать, как описано здесь. В подобном варианте осуществления, каждая группа колес 220 включает в себя любое необходимое количество колес 220, которое дает возможность ротору 200 функционировать, как описано здесь. Более того, в подобном варианте осуществления, каждое колесо 220 включает в себя элемент 222 верхнего потока и элемент 224 нижнего потока. Более конкретно, элемент 222 верхнего потока включает в себя множество аэродинамических поверхностей (не показаны), а элемент 224 нижнего потока направлен таким образом, что образуется пространство между аэродинамическими поверхностями, через которое устанавливается сборка статора. В иллюстративном варианте осуществления, элемент 224 нижнего потока каждого колеса 220 находится во взаимосвязи с элементом 222 верхнего потока соседнего колеса 220.
Секция 214 парового тракта выполнена с первым концом 230 и противоположным вторым концом 232. Конец 230 выполнен с отверстием 234, которое расположено, по меньшей мере, частично в нем и которое имеет размеры, требуемые для размещения опорной части 202 в нем. Аналогичным образом, конец 232 выполнен с отверстием 236, которое расположено, по меньшей мере, частично в нем и которое имеет размеры, требуемые для размещения опорной части 212 в нем. Более того, каждое отверстие 234 и 236 расположено в осевом направлении, и по существу, концентрически выровнено с турбиной 100. Каждое отверстие 234 и 236 имеет длину L1, которая задана от конца 230 до внутренней поверхности 231 и также задана цилиндрической поверхностью 242. В иллюстративном варианте осуществления, конец 230 имеет радиус R1, и отверстие 234 имеет радиус R2, который меньше, чем радиус R1, таким образом, фланец 238 располагается по окружности вокруг отверстия 234. Аналогичным образом, конец 232 имеет радиус R3, и отверстие 236 имеет радиус R2, который меньше, чем радиус R3, таким образом, фланец 240 располагается по окружности вокруг отверстия 236.
В иллюстративном варианте осуществления, каждый фланец 238 и 240 включает в себя множество расположенных по окружности отверстий 250, выполненных в них. Каждое отверстие 250 выполнено на конце 230 и 232, соответственно, и имеет диаметр D1, которое имеет размеры, требуемые для размещения крепежного устройства 252 в нем. Каждое отверстие 250 имеет центр 253, который задан радиусом R4, измеряемый относительно оси вращения турбины 100. В иллюстративном варианте осуществления, каждое крепежное устройство 252 представляет собой болт, имеющий головную часть 241 и стержневую часть 243, предназначенный для соединения опорной части 202 и 212 к секции 214 парового тракта.
Каждый фланец 238 и 240 также включает в себя множество расположенных по окружности отверстий 254, выполненных в них. Каждое отверстие 254 выполнено на конце 230 и 232, соответственно, и имеет диаметр D2, которое имеет размеры, требуемые для размещения центрирующего устройства 256 в нем. В иллюстративном варианте осуществления, каждое центрирующее устройство 256 представляет собой штифт, который включает в себя первый конец (не показан) и противоположный второй конец (не показан), которые обеспечивают простоту сборки ротора 200. Более того, каждое отверстие 254 имеет центр 255, который задан радиусом R4, измеряемым относительно оси вращения турбины 100. В иллюстративном варианте осуществления, по меньшей мере, одно отверстие 254 выполнено между каждой парой расположенных по окружности соседних отверстий 250.
Опорная часть 202 соединена с секцией 214 парового тракта. В иллюстративном варианте осуществления, первая опорная часть 202 изготовлена методом штамповки в виде единого элемента из легированной стали или из любого другого материала, подходящего для использования в паровой турбине. В альтернативном варианте осуществления, первая опорная часть 202 изготовлена методом штамповки из отдельных деталей, соединенных друг с другом посредством любого подходящего способа соединения такого как, болтовое соединение, резьбовое соединение, сварка, пайка твердым пропоем, соединение с силой трения, и/или горячая посадка, но не ограничиваясь ими. В иллюстративном варианте осуществления, опорная часть 202 имеет размеры и форму, требуемые для ее вставки в отверстие 234 секции 214 парового тракта. Аналогичным образом, опорная часть 212 имеет размеры и форму для ее вставки в отверстие 236 секции 214 парового тракта. Более конкретно, в иллюстративном варианте осуществления, каждая опорная часть 202 и 212 включает в себя вставляемую часть 260, фланцевую часть 262 и роторную часть 264. Каждая вставляемая часть 260 и отверстие 234 соединены друг с другом с посадкой с натягом (т.е. посадкой с силой трения), таким образом, что часть 260 расположена в осевом направлении, и по существу, концентрически выровнена с осью вращения турбины 100. Более конкретно, каждая вставляемая часть 260 включает в себя внешнюю поверхность 266, которая сопряжена с цилиндрической поверхностью 242 отверстия.
Каждая фланцевая часть 262 расположена между вставляемой частью 260 и роторной частью 264 и имеет радиус R5, который больше, чем радиус R6 вставляемой части. В иллюстративном варианте осуществления, радиус R5 приблизительно равен радиусу R1 конца 230 секции парового тракта. Более конкретно, каждая фланцевая часть 262 расположена в осевом направлении, и по существу, концентрически выровнена с осью вращения турбины 100. Каждая фланцевая часть 262 включает в себя поверхность 270 верхнего потока и поверхность 272 нижнего потока. Длина L2 задана между поверхностями 270 и 272. В иллюстративном варианте осуществления, длина L2 меньше, чем длина L1 вставляемой части. Каждая поверхность 270 соприкасается с концом 230 секции парового тракта. Более того, в иллюстративном варианте осуществления, каждая фланцевая часть 262 включает в себя коническую поверхность 278.
В иллюстративном варианте осуществления, каждая фланцевая часть 262 включает в себя множество расположенных по окружности отверстий 280, выполненных в них. Каждое отверстие 280 выполнено между поверхностями 270 и 272 верхнего потока и нижнего потока, и каждое отверстие 280 имеет центр 283, заданный радиусом R4 относительно центральной оси вращения турбины 100. В иллюстративном варианте осуществления, каждое отверстие 280 рассверлено таким образом, что отверстие 280 имеет диаметр D3 и сквозной диаметр D1, который меньше, чем диаметр D3. Каждое отверстие 280 имеет размеры, требуемые для размещения по меньшей мере одного крепежного устройства 252 в нем, таким образом, что каждое крепежное устройство 252 вставляется в каждое отверстие 280 через поверхность 270 верхнего потока до тех тор, пока головная часть 241 каждого крепежного устройства 252, по существу, не установится заподлицо с концом 230 секции 214 парового тракта. Во время сборки ротора 200, каждое отверстие 280, по существу, концентрически выравнивается с каждым отверстием 250 таким образом, чтобы по меньшей мере одно крепежное устройство 252 могло быть установлено в по меньшей мере одно отверстие 250 и, по меньшей мере, одно отверстие 280 для соединения частей 202 и 214 друг с другом.
Каждая фланцевая часть 262 также включает в себя множество расположенных по окружности отверстий 282, выполненных в ней. Каждое отверстие 282 выполнено между поверхностями 270 и 272 верхнего потока и нижнего потока, и имеет центр 285, заданный радиусом R4, относительно оси вращения турбины 100. В иллюстративном варианте осуществления, по меньшей мере, одно отверстие 282 выполнено между каждой парой, расположенных по окружности соседних отверстий 280. В иллюстративном варианте осуществления, отверстие 282 имеет диаметр D2, который имеет размеры, требуемые для размещения по меньшей мере одного центрирующего устройства 256 в нем. Во время сборки, отверстия 282, по существу, концентрически выравниваются с отверстиями 254, таким образом, что по меньшей мере одно центрирующее устройство 256 могло быть вставлено в по меньшей мере одно отверстие 282 и по меньшей мере одно отверстие 254 для облегчения выравнивания частей 202 и 214. Каждое центрирующее устройство 256 вставляется в каждое отверстие 282 через поверхность 270 верхнего потока до тех тор, пока второй конец (не показан) центрирующего устройства, по существу, не установится заподлицо с концом 230 секции 214 парового тракта.
Каждая фланцевая часть 262 также включает в себя множество расположенных по окружности отверстий 284, выполненных в ней. Каждое отверстие 284 имеет размеры и расположено таким образом, чтобы размещать по меньшей мере один балансировочный элемент 286 в нем. Каждое отверстие 284 имеет длину L3 от поверхности 278 и расположено под углом 9 относительно центральной оси вращения турбины 100. Более того, в иллюстративном варианте осуществления, каждое отверстие 284 расположено между по меньшей мере одним отверстием 280 и 282.
В иллюстративном варианте осуществления, вставляемая часть 260 расположена, по существу, соосно с роторной частью 264, а также имеет размеры и расположена, таким образом, чтобы обеспечивалась возможность, вставки в отверстия 234 и 236 секции парового тракта. Кроме того, в иллюстративном варианте осуществления, фланцевая часть 262 располагается радиально наружу от роторной части 264 и обеспечивает площадь для крепления опорной части 202 к секции 214 парового тракта. Каждая роторная часть 264 располагается и включена в опорные части 202 и 212, соответственно. Более конкретно, в иллюстративном варианте осуществления, роторная часть 264 имеет радиус R7, который меньше, чем радиус R1 и больше, чем радиус R2.
Во время сборки ротора 200, опорные части 202 и 212 соединяются с соответствующими концами (230 и 232) секции 214 парового тракта, с посадкой с натягом, как показано на Фиг.3. По меньшей мере одно центрирующее устройство 256, по меньшей мере, частично вставляется в по меньшей мере одно отверстие 254 для упрощения сборки и облегчения выравнивания частей 202 и 212 с секцией 214. Вставляемая часть 260 вставляется в отверстие 234, пока поверхность 270 верхнего потока фланцевой части, по существу, не совпадет с концом 230 секции парового тракта, хотя, в иллюстративном варианте осуществления, поверхности 231 и 263 не соприкасаются. Аналогичным образом, вставляемая часть 260 вставляется в отверстие 236, пока поверхность 270 верхнего потока фланцевой части, по существу, не совпадет с концом 230 секции парового тракта, хотя, поверхности 231 и 263 не соприкасаются друг с другом. Отверстия 250, по существу, концентрически выровнены с отверстиями 280, и отверстия 254 выровнены в осевом направлении с отверстиями 282, когда, вставляемая часть 260 вставлена в отверстие 234. Затем, центрирующее устройство 256 вставляется через отверстие 282 и в отверстие 254.
По меньшей мере одно крепежное устройство 252 вставляется в каждое отверстие 250 и 280. Более конкретно, стержневая часть 243 вставляется в отверстие 250 и 280 до тех тор, пока головная часть 241, по существу, не установится заподлицо с поверхностью 270 нижнего потока. Более того, в иллюстративном варианте осуществления, балансировочный элемент 28 6 вставляется в каждое отверстие 284 для облегчения балансировки ротора 200. В качестве альтернативы, любое количество балансировочных элементов может быть вставлено в отверстия 284, что дает возможность ротору 200 функционировать, как описано здесь.
В качестве альтернативы и как показано на Фиг.5, может быть использована посадка с натягом для конических поверхностей для облегчения соединения опорной части 202 с секцией 214 парового тракта. Секция 214 парового тракта имеет первый конец 230 и противоположный второй конец 232. Конец 230 включает в себя отверстие 234, выполненное в нем, которое имеет размеры, требуемые для размещения опорной части 202 в нем. Аналогичным образом, конец 232 включает в себя отверстие 236, выполненное в нем, которое имеет размеры, требуемые для размещения опорной части 212 в нем. Более того, каждое отверстие 234 и 236, по существу, концентрически выровнены с осью вращения турбины 100.
Каждое отверстие 234 и 236 имеет длину L1, которая задана от конца 230 до поверхности 231 и также задана цилиндрической поверхностью 242. В иллюстративном варианте осуществления, конец 230 имеет радиус R1(и отверстие 234 имеет внешний радиус R8, который меньше, чем радиус Rl, таким образом, фланец 238 располагается по окружности вокруг отверстия 234. Аналогичным образом, конец 232 имеет радиус R3, и отверстие 236 имеет радиус R8/ который меньше, чем радиус R3, таким образом, фланец 240 располагается по окружности вокруг отверстия 236. Дополнительно, и в альтернативном варианте осуществления, каждое отверстие 234 и 236 имеет уменьшающийся радиус по длине L1, таким образом, что поверхность отверстия 263 имеет радиус R9, который меньше, чем R8. Во время сборки ротора 200, опорные части 202 и 212 соединяются с соответствующими концами 230 и 232 секции 214 парового тракта, с посадкой с натягом для конических поверхностей и скрепляются, например, используя способы, описанные здесь. Иллюстративные варианты осуществления роторов паровой турбины подробно описаны выше. Вышеописанные роторы паровой турбины и способы изготовления таких роторов, обеспечивают возможность изготовления роторов из множества деталей, полученных методом штамповки, и множества элементов, которые могут включать в себя отдельные и изготовленные раздельно концы ротора, опорные части и секции парового тракта, наряду с тем, отпадает необходимость накладывать сварной шов на составные штампованные детали таких роторов. Кроме того, способы, описанные здесь, позволяют уменьшить затраты при изготовлении деталей ротора, которые находятся вне зоны высокой температуры и высокого давления, таким образом, материалы более низкого качества могут быть использованы в этих зонах.
Как было использовано в настоящем описании, упомянутые в единственном числе слова "элемент" или "этап" следует понимать, как не исключающие множественное число указанных элементов или этапов, если только подобное исключение не указано в явном виде. Более того, под ссылками на "один вариант осуществления" настоящего изобретения не следует понимать обозначение исключения существования дополнительных вариантов осуществления, которые также включают в себя упомянутые признаки.
Несмотря на то, что описанные здесь устройства и способы описаны в контексте изготовления ротора для паровой турбины, следует понимать, что устройства и способы не ограничиваются роторами или паровыми турбинами. Подобным образом, показанные детали ротора не ограничиваются на конкретных вариантах осуществления, описанных здесь, а точнее, детали ротора могут быть использованы независимо и в отдельности от других деталей, описанных здесь.
Несмотря на то, что изобретение было описано с точки зрения различных конкретных вариантов осуществления, для специалистов в данной области будет понятно, что изобретение может быть осуществлено с изменениями в пределах идеи и объема притязаний формулы изобретения.
| ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ | |
| 100 | Паровая турбина |
| 102 | Секция ВД |
| 104 | Секцию ПД |
| 106 | Оболочки/корпусы |
| 108 | Верхняя полусекция |
| 110 | Нижняя полусекция |
| 112 | Оболочки/корпусы |
| 114 | Верхняя получасть |
| 116 | Нижняя получасть |
| 118 | Центральная секция |
| 120 | Входной канал пара высокого давления |
| 122 | Входной канал пара промежуточного давления |
| 126, 128 | Опоры |
| 130, 132 | Уплотнительные устройства [для предотвращения утечки пара] |
| 134 | Разделитель |
| 136 | Впускное сопло ВД |
| 138 | Впускное сопло ПД |
| 140 | Ось ротора |
| 142 | Паз |
| 144 | Уплотняющий корпус |
| 200 | Ротор |
| 202 | Первая опорная часть |
| 212 | Вторая опорная часть |
| 214 | Секция парового тракта |
| 220 | Множество колес |
| 222 | Элемент верхнего потока |
| 224 | Элемент нижнего потока |
| 230 | Первый конец |
| 231 | Внутренняя поверхность |
| 232 | Второй конец |
| 234, 236 | Отверстия |
| 238, 240 | Фланцы |
| 241 | Головная часть |
| 242 | Цилиндрическая поверхность |
| 243 | Стержневая часть |
| 250 | Отверстия |
| 252 | Крепежное устройство |
| 253 | Центр |
| 254 | Отверстия |
| 255 | Центр |
| 256 | Центрирующее устройство |
| 260 | Вставляемая часть |
| 262 | Фланцевая часть |
| 263 | Поверхность отверстия |
| 264 | Роторная часть |
| 266 | Внешняя поверхность |
| 270 | Поверхность верхнего потока |
| 272 | Поверхность нижнего потока |
| 278 | Коническая поверхность |
| 280, 282 | Отверстия |
| 283 | Центр |
| 284 | Отверстие |
| 285 | Центр |
| 286 | Балансировочные элементы |
1. Ротор (200) паровой турбины, содержащий:
по меньшей мере, одну опорную часть (202), содержащую роторную часть и вставляемую часть, проходящую из роторной части и содержащую радиально внешнюю поверхность; и
секцию парового тракта (214), содержащую фланец, проходящий из, по меньшей мере, одного ее конца (230), при этом фланец содержит радиально внутреннюю поверхность, образующую отверстие, выполненное с возможностью размещения в нем вставляемой части так, что внешняя поверхность вставляемой части располагается смежно с внутренней поверхностью фланца для обеспечения соединения опорной части с секцией парового тракта, при этом фланец содержит концевую поверхность, содержащую множество расположенных по окружности отверстий, выполненных с возможностью размещения в них крепежного устройства, которое соединяет опорную часть с секцией парового тракта, и второе множество расположенных по окружности отверстий, выполненных с возможностью размещения в них центрирующего устройства для выравнивания опорной секции и секции парового тракта, причем центры первого множества отверстий и второго множества отверстий расположены на, по существу, одинаковом расстоянии от центральной оси вращения ротора.
2. Ротор по п.1, в котором, по меньшей мере, одна опорная часть (202) дополнительно содержит:
фланцевую часть (262), расположенную радиально наружу от роторной части и предназначенную для обеспечения площади для крепления опорной части к секции парового тракта.
3. Ротор по п.2, в котором фланцевая часть (262) дополнительно содержит:
крепежную систему, выполненную с возможностью соединения, по меньшей мере, одной опорной части (202) с, по меньшей мере, одной секцией (214) парового тракта;
центрирующую систему, выполненную с возможностью обеспечения выравнивания фланцевой части, по существу, в осевом направлении и концентрически с центральной осью вращения ротора; и
балансировочную систему, выполненную с возможностью уменьшения вибрации в роторе.
4. Ротор по п.3, в котором балансировочная система дополнительно содержит:
отверстия (284), по меньшей мере, одного балансировочного элемента, расположенные по окружности вокруг внешней поверхности (278) фланцевой части (262); и, по меньшей мере, один балансировочный элемент (286).
5. Ротор по п.3, в котором центрирующая система дополнительно содержит:
отверстия (254), по меньшей мере, одного центрирующего устройства, расположенные по окружности вокруг внешней поверхности (278) фланцевой части (262); и по меньшей мере, одно центрирующее устройство (256).
6. Ротор по п.3, в котором крепежная система дополнительно содержит:
по меньшей мере, одно отверстие (250), расположенное по окружности вокруг внешней поверхности (278) фланцевой части (262) и имеющее основную глубину отверстия и глубину рассверливания; и
по меньшей мере, один крепежный элемент (252), дополнительно содержащий головную часть (241) и стержневую часть (243).
7. Ротор по п.6, в котором, по меньшей мере, один крепежный элемент (252) представляет собой болт, имеющий головную часть (241) и стержневую часть (243), предназначенный для соединения опорной части (202) с секцией (214) парового тракта.
8. Ротор по п.5, в котором, по меньшей мере, одно центрирующее устройство (256) представляет собой штифт, имеющий первый конец и противоположный второй конец, предназначенный для облегчения сборки ротора.
9. Ротор по п.1, в котором вставляемая часть (260) соединена с секцией (214) парового тракта посредством посадки с натягом.
