汽輪機(jī)及其銷(xiāo)釘組合轉(zhuǎn)子的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及汽輪機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言設(shè)及汽輪機(jī)及其銷(xiāo)釘組合轉(zhuǎn)子。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽輪機(jī)是火力發(fā)電行業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備之一，屬于W水蒸汽為介質(zhì)的復(fù)雜能源轉(zhuǎn) 換機(jī)械設(shè)備，起著把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并最終帶動(dòng)發(fā)電機(jī)W將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的 作用。汽輪機(jī)的工作原理為:鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓過(guò)熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后，在汽輪機(jī)的每一 級(jí)動(dòng)靜葉片之間產(chǎn)生熱能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)換，通過(guò)逐級(jí)膨脹作功，高速流動(dòng)的蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī) 轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期工作，從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成巨大的電能。汽輪機(jī)也可稱(chēng)為蒸 汽透平。
[0003] 目前，汽輪機(jī)根據(jù)蒸汽氣流在透平動(dòng)靜葉片級(jí)間的工作特性可分為沖動(dòng)式汽輪機(jī) 與反動(dòng)式汽輪機(jī)。沖動(dòng)式汽輪機(jī)中的蒸汽氣流在動(dòng)葉間只改變方向，主要在靜葉間膨脹加 速，透平的級(jí)反力度小?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的汽輪機(jī)大多數(shù)為沖動(dòng)式汽輪機(jī)。例如，IOOMW 至200MW功率等級(jí)的汽輪機(jī)通常采用超高壓沖動(dòng)式結(jié)構(gòu)，其進(jìn)汽初參數(shù)最佳取值范圍為:壓 力 12.7Mpa至 13.7Mpa、溫度 530°C 至 560°C。
[0004] 現(xiàn)有的IOOMW至200MW功率等級(jí)的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)設(shè)計(jì)中，一般采用雙缸、雙 轉(zhuǎn)子、多排汽結(jié)構(gòu)，運(yùn)主要由該功率等級(jí)汽輪機(jī)的進(jìn)汽初參數(shù)為超高壓決定的。對(duì)于超高壓 汽輪機(jī)來(lái)說(shuō)，若要達(dá)到IOOMW至200MW的輸出功率，必須有相應(yīng)的蒸汽流量與出口背壓匹配。 汽輪機(jī)根據(jù)進(jìn)汽排汽參數(shù)進(jìn)行相關(guān)熱力、氣動(dòng)、通流、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時(shí)考慮到汽輪機(jī)材料強(qiáng) 度、制造工藝、氣動(dòng)性能，國(guó)內(nèi)外汽輪機(jī)廠家對(duì)該功率等級(jí)汽輪機(jī)一般均采用雙轉(zhuǎn)子、雙缸、 多排汽結(jié)構(gòu)，主要是雙轉(zhuǎn)子、雙缸、雙排汽結(jié)構(gòu)。
[0005] 根據(jù)蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的工作壓力等級(jí)，汽輪機(jī)設(shè)置有多個(gè)獨(dú)立的汽缸，例如高壓 缸、中壓缸和低壓缸。每個(gè)汽缸內(nèi)設(shè)有一個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)子或聯(lián)合轉(zhuǎn)子，多個(gè)轉(zhuǎn)子之間通過(guò)聯(lián)軸 器連接在一起。蒸汽作功后的排汽從汽輪機(jī)低壓缸的多個(gè)低壓排汽口排出。
[0006] 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子是汽輪機(jī)組的最重要零部件之一，對(duì)轉(zhuǎn)子材料品質(zhì)、冶煉工藝、鍛造工 藝、熱處理工藝、精密機(jī)械加工工藝、質(zhì)量檢測(cè)手段等均有著非常嚴(yán)格的技術(shù)要求。汽輪機(jī) 轉(zhuǎn)子的制造加工過(guò)程一直是汽輪機(jī)產(chǎn)品制造加工體系中的重中之重?，F(xiàn)有的超高壓進(jìn)汽參 數(shù)汽輪機(jī)所具有的多轉(zhuǎn)子、多缸、多排汽特點(diǎn)造成了其存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、機(jī)組總長(zhǎng)度等外形尺 寸過(guò)大、重量較大、制造成本較高等缺點(diǎn)。
[0007] 針對(duì)上述IOOM至200MW功率等級(jí)的超高壓沖動(dòng)式汽輪機(jī)的缺點(diǎn)和不足，人們研發(fā) 出一種新型的單軸單缸單排汽超高壓中間再熱雙抽汽沖動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)（W下簡(jiǎn)稱(chēng)單軸單 缸汽輪機(jī))并投入運(yùn)行。運(yùn)種新型汽輪機(jī)的最主要技術(shù)特征之一就是僅具有一根完整的轉(zhuǎn) 子，也叫整體鍛造轉(zhuǎn)子，簡(jiǎn)稱(chēng)整鍛轉(zhuǎn)子。整鍛轉(zhuǎn)子是由一整根特殊高合金耐熱轉(zhuǎn)子鋼鍛造毛 巧加工而成。該整鍛轉(zhuǎn)子只有前后兩端有軸承支承，整根轉(zhuǎn)子貫穿汽輪機(jī)的高壓缸和中低 壓缸，全部動(dòng)葉片都安裝在運(yùn)同一根轉(zhuǎn)子上。也就是說(shuō)整鍛轉(zhuǎn)子要在高溫高壓、中溫中壓、 再熱后的高溫中壓W及低溫低壓各種工作環(huán)境下，同時(shí)經(jīng)受住各種工作環(huán)境的考驗(yàn)，長(zhǎng)期 高負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速地安全運(yùn)轉(zhuǎn)。上述一系列不利因素，對(duì)整鍛轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)制造加工過(guò)程，提出 了更高的技術(shù)要求。
[0008] 汽輪機(jī)整鍛轉(zhuǎn)子的鍛造毛巧設(shè)計(jì)制造周期通常在六個(gè)月W上。相比于多轉(zhuǎn)子、多 缸、多排汽結(jié)構(gòu)的汽輪機(jī)中分段制造的轉(zhuǎn)子而言，整鍛轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)難度大幅度上升，鍛造毛巧 制造加工工藝難度進(jìn)一步加大，且在制造加工的任何一個(gè)環(huán)節(jié)或者整鍛轉(zhuǎn)子的任何一個(gè)部 位出現(xiàn)問(wèn)題，都有可能導(dǎo)致整根轉(zhuǎn)子報(bào)廢，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和工期延誤。鍛造毛巧制造加 工工藝中最為關(guān)鍵的整體差溫?zé)崽幚砉に嚟h(huán)節(jié)可W說(shuō)是整鍛轉(zhuǎn)子的最大工藝難點(diǎn)。所謂整 體差溫?zé)崽幚?，是指采用某種特殊材質(zhì)成分、采用特殊冶煉鍛造工藝制造的整體轉(zhuǎn)子鋼毛 巧，在轉(zhuǎn)子高溫段和轉(zhuǎn)子低溫段分別采用不同的特殊熱處理工藝同爐同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)子的整體 熱處理，其難度之大，技術(shù)要求之高使得在世界范圍內(nèi)成熟掌握此類(lèi)技術(shù)的生產(chǎn)廠商屈指 可數(shù)，質(zhì)量達(dá)頂極的不過(guò)一二。相應(yīng)地，整鍛轉(zhuǎn)子的制造成本也大幅度提高。根據(jù)粗略估算， 單軸單缸汽輪機(jī)組的單根整鍛轉(zhuǎn)子的綜合制造加工成本約為普通多軸多缸多排汽汽輪機(jī) 組的高、中、低壓轉(zhuǎn)子制造加工總成本的=倍W上。另外，高質(zhì)量的整鍛轉(zhuǎn)子主要依靠從國(guó) 外進(jìn)口，而且技術(shù)領(lǐng)先產(chǎn)品優(yōu)良的供貨廠商，全世界僅有一兩家可選，可見(jiàn)其制造加工技術(shù) 難度之高。運(yùn)一類(lèi)整鍛轉(zhuǎn)子的完全國(guó)產(chǎn)化，還有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走，還有相當(dāng)多的技術(shù)難點(diǎn)需 要克服。
[0009] 由此可W看出，由于當(dāng)前世界范圍內(nèi)大型鍛件資源不足、制造成本高昂，汽輪機(jī)用 轉(zhuǎn)子鍛件已經(jīng)成為汽輪機(jī)發(fā)展的障礙之一，制約著國(guó)內(nèi)汽輪機(jī)制造行業(yè)的進(jìn)步。因此，需要 研究一種新型的單缸汽輪機(jī)用轉(zhuǎn)子，W解決上述運(yùn)些問(wèn)題。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010] 本實(shí)用新型旨在提供一種新型的汽輪機(jī)銷(xiāo)釘組合轉(zhuǎn)子，其具有簡(jiǎn)單緊湊牢固的結(jié) 構(gòu)，并降低了制造工藝難度和制造成本、提高成品率。
[0011] 本實(shí)用新型還提供了一種采用上述改進(jìn)的銷(xiāo)釘組合轉(zhuǎn)子的汽輪機(jī)。
[0012] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方案，汽輪機(jī)銷(xiāo)釘組合轉(zhuǎn)子包括高溫段、低溫段W及設(shè)置 在高溫段和低溫段外周上的多個(gè)葉輪，所述高溫段和低溫段的連接端部具有軸向凹凸的配 合結(jié)構(gòu)，所述軸向凹凸的配合結(jié)構(gòu)具有沿徑向設(shè)置的多個(gè)銷(xiāo)釘孔，所述銷(xiāo)釘組合轉(zhuǎn)子還包 括安裝至所述銷(xiāo)釘孔、用于將所述軸向凹凸的配合結(jié)構(gòu)固定在一起的多個(gè)銷(xiāo)釘連接結(jié)構(gòu)。
[0013] 運(yùn)樣，轉(zhuǎn)子被分成通過(guò)銷(xiāo)釘和軸向凹凸的配合結(jié)構(gòu)相連接的兩段，可W先對(duì)運(yùn)兩 段分別進(jìn)行加工W滿(mǎn)足高溫段和低溫段的不同要求后再牢固連接在一起，降低加工工藝難 度、提高產(chǎn)品成品率并降低成本。一旦其中一段出現(xiàn)不可彌補(bǔ)的缺陷，僅需要更換運(yùn)一段而 無(wú)需將整個(gè)轉(zhuǎn)子報(bào)廢。
[0014] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述軸向凹凸的配合結(jié)構(gòu)包括位于高溫段和低溫段其中一個(gè)上 的第一凸部、第二凸部、位于所述第一凸部與所述第二凸部之間的凹部W及位于高溫段和 低溫段其中另一個(gè)上的第=凸部，所述第=凸部W與所述第一凸部和第二凸部過(guò)盈配合的 方式被容置在所述凹部中。運(yùn)樣，低溫段和高溫段配合更加緊密，避免轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中兩段 之間發(fā)生徑向竄動(dòng)，延長(zhǎng)轉(zhuǎn)子的使用壽命。
[0015] 優(yōu)選地，呈凸環(huán)狀的所述第一凸部和第二凸部位于所述低溫段上，呈凸環(huán)狀的第 =凸部位于高溫段上，所述高溫段還具有位于所述第=凸部徑向內(nèi)側(cè)的呈凸環(huán)或圓形凸臺(tái) 狀的第四凸部，所述第=凸部和第四凸部之間限定出過(guò)盈配合容納所述第二凸部的凹槽， 所述低溫段的第一凸部和第二凸部與高溫段的第=凸部和第四凸部沿銷(xiāo)釘組合轉(zhuǎn)子的徑 向交錯(cuò)設(shè)置。運(yùn)樣可W使高溫段和低溫段更好的配合。
[0016] 優(yōu)選地，所述多個(gè)銷(xiāo)釘連接結(jié)構(gòu)包括沿銷(xiāo)釘組合轉(zhuǎn)子周向均布的第一銷(xiāo)釘結(jié)構(gòu)和 第二銷(xiāo)釘結(jié)構(gòu)，第一銷(xiāo)釘結(jié)構(gòu)和第二銷(xiāo)釘結(jié)構(gòu)交錯(cuò)設(shè)置，其中所述第一銷(xiāo)釘結(jié)構(gòu)包括穿設(shè) 進(jìn)所述第一凸部、第二凸部、第=凸部W及第四凸部的第一銷(xiāo)釘，第二銷(xiāo)釘結(jié)構(gòu)包括穿設(shè)進(jìn) 第一凸部、第二凸部W及第=凸部并與第四凸部徑向間隔開(kāi)的第二銷(xiāo)釘。運(yùn)樣可W提高銷(xiāo) 釘連接結(jié)構(gòu)的連接強(qiáng)度，受力更加均衡。
[0017] 優(yōu)選地，第一銷(xiāo)釘和/或第二銷(xiāo)釘?shù)捻敳啃纬捎邪惭b孔，所述銷(xiāo)釘連接結(jié)構(gòu)還包 括:位于所述第一銷(xiāo)釘和/或第二銷(xiāo)釘頂部上的徑向定位件，包括多個(gè)能組成具有中屯、孔的 環(huán)狀結(jié)構(gòu)的弧形部段；W及鎖定件，其固定至第一銷(xiāo)釘和/或第二銷(xiāo)釘?shù)乃霭惭b孔W將所 述多個(gè)弧形部段組成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)徑向推抵在所述軸向凹凸的配合結(jié)構(gòu)中W鎖定/止擋所述 銷(xiāo)釘。運(yùn)樣避免了銷(xiāo)釘在銷(xiāo)釘組合轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)程中從轉(zhuǎn)子中脫出。
[0018] 優(yōu)選地，所述高溫段與所述低溫段的連接端部之間形成有凹凸配合的扭矩傳遞結(jié) 構(gòu)。運(yùn)樣可W最大限度減少連接螺栓所承受的剪切應(yīng)力，保證轉(zhuǎn)子安全運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0019] 優(yōu)選地，所述高溫段與所述低溫段的連接端部之間形成有對(duì)中結(jié)構(gòu)，包括過(guò)盈配 合的周向止擋和周向凹槽。運(yùn)樣可W保證轉(zhuǎn)子的兩段在連接過(guò)程中精準(zhǔn)的對(duì)中性，提高轉(zhuǎn) 子的成品質(zhì)量。
[0020] 優(yōu)選地，所述高溫段和低溫段由不同材料制成。運(yùn)樣轉(zhuǎn)子可W同時(shí)滿(mǎn)足高溫段的 高溫性能和低溫段的高強(qiáng)度性能。
[0021] 根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方案，汽輪機(jī)包括單個(gè)汽缸W及穿設(shè)在單個(gè)汽缸中的單 個(gè)轉(zhuǎn)子，單個(gè)汽缸包括相連接的高壓缸體和中低壓缸體，單個(gè)轉(zhuǎn)子即為前述的汽輪機(jī)銷(xiāo)釘 組合轉(zhuǎn)子。運(yùn)種汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、占地面積小，且運(yùn)行可靠，同時(shí)制造工藝難度和制造 成本大幅度降低。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的汽輪機(jī)的示意圖；
[0023] 圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的銷(xiāo)釘組合轉(zhuǎn)子的示意圖；
[0024] 圖3示出了根據(jù)圖2的A處放大圖；
[0025] 圖4示出了根據(jù)圖3的B處放大圖；
[0026] 圖5示出了軸向凹凸的配合結(jié)構(gòu)中各過(guò)盈配合直徑的示意圖；
[0027] 圖6示出了圖帥沿C-C線(xiàn)截取的剖視圖；
[0028] 圖7示出了圖帥沿D-D線(xiàn)截取的剖視圖；