一种提高大功率汽轮机低压外缸动态性能及抗变形性能的支撑结构的制作方法

1.本发明属于汽轮机发电技术领域，特别涉及一种低压外缸动态性能及抗变形性能的支撑结构。


背景技术：

2.与中小功率等级汽轮机不同，大功率汽轮机低压外缸一般结构复杂，整体尺寸较大，振动状态极易受转子不平衡量、真空变化影响。因此，在机组运行过程中普遍存在振动过大的问题，严重影响机组的稳定运行，导致振动幅值超标的情况经常发生。
3.受电厂现有条件（管道、厂房等布置）限制，改造范围通常为通流叶片部分、隔板以及内缸等动静相关部件。确保在不更换低压外缸以及不影响低压内外缸装配关系的前提下，实现现场可行的低压外缸加固方案。通过加固方案实施，从而显著提高低压外缸动态性及抗变形能力、降低低压缸轴承座振动幅值，是大功率汽轮机低压外缸改造的一大难点。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了结构简单、便于现场加固、能提高低压外缸动态性及抗变形能力、降低低压缸轴承座振动幅值的一种提高大功率汽轮机低压外缸动态性能及抗变形性能的支撑结构。
5.本发明的技术目的通过下述技术方案实现：一种提高大功率汽轮机低压外缸动态性能及抗变形性能的支撑结构,所述低压外缸的第一内撑板与外端板之间为排汽通道且第一内撑板与外端板之间固定连接有多根原撑管；所述低压外缸的第一内撑板、第二内撑板、侧肋板以及侧端板形成腔室；所述支撑结构包括设置在腔室内的第一支撑结构和设置在排汽通道内的第二支撑结构；所述第一支撑结构包括与第一内撑板和第二内撑板固定连接的轴向撑板以及与轴向撑板和侧肋板固定连接的多块横向撑板；所述第二支撑结构与第一内撑板和外端板固定连接，所述第二支撑结构由多根流道撑管组成且流道撑管在轴向上与所述轴向撑板处于同一平面。
6.所述第一支撑结构的轴向撑板的整体高度小于侧肋板的高度且轴向撑板下端呈悬空状；所述横向撑板整体呈梯形，其与侧肋板连接一端的高度与侧肋板的高度相同，其与轴向撑板连接一端的高度与轴向撑板的高度相同。
7.所述轴向撑板向下以一定角度倾斜设置。
8.所述横向撑板为两块，其分别位于侧肋板轴向方向三等分处。
9.所述第二支撑结构的流道撑管为两根，其与两根原撑管在轴向空间呈“z”形排布。
10.所述轴向撑板和横向撑板的厚度为30mm~50mm。
11.所述流道撑管的直径为120mm~160mm,其管壁的厚度为16mm~22mm。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1. 本发明的第一支撑结构采用多块撑板组合式结构，其结构简单、便于现场加
固，轴向撑板厚度和横向撑板共同起到加固周围侧肋板作用，并改变原侧肋板的振动特性。采用该技术措施能使低压外缸以及轴承座的抗振、抗变形性能显著改变。第二支撑结构由多根流道撑管组成且流道撑管在轴向上与轴向撑板处于同一平面。第二支撑结构的结构简单、便于现场加固，第二支撑结构与轴向撑板形成轴向支撑结构组，进一步提高了低压外缸轴向抗变形能力；第二支撑结构能有效降低真空载荷对轴承座的影响，同时降低第一支撑结构焊接变形对内缸定位面的影响。该支撑结构能显著改变低压缸振动频率，降低真空载荷、转子不平衡量对低压缸轴承座影响，降低低压缸振动幅值，提高低压缸动态性能及抗变形性能。因此，通过第一支撑结构和第二支撑结构能够有效改变低压外缸的固有频率，使得低压外缸的轴承座在转子共振频率50hz附近的动刚度水平为改造前的13~20倍，降低了低压外缸振动特性受载荷、工况等条件变化的敏感性，低压外缸以及轴承座的抗振、抗变形性能显著改变。有效降低了转子不平衡量对轴承座影响，提高了低压缸动态性能以及抗变形能力，保证机组的安全可靠运行。
13.2. 本发明的第一支撑结构的轴向撑板的整体高度小于侧肋板的高度且轴向撑板下端呈悬空状；横向撑板整体呈梯形，其与侧肋板连接一端的高度与侧肋板的高度相同，其与轴向撑板连接一端的高度与轴向撑板的高度相同。采用该技术措施，方便第一支撑结构焊接、便于现场加固；同时，不会对低压外缸的整体结构起到不必要的影响。
14.3.本发明的轴向撑板向下以一定角度倾斜设置。便于焊接、便于现场加固。
15.4. 本发明的横向撑板为两块，其分别位于侧肋板轴向方向三等分处。采用该结构使两个横向撑板与轴向撑板、侧肋板形成三个口字型腔室，采用该技术措施，其结构简单、便于现场加固。同时第一支撑结构焊接或装配时，应留有一定距离以避开外缸支撑搭子和内缸猫爪。第一支撑结构还能显著提高轴承座的动刚度水平。
16.5. 本发明的第二支撑结构的流道撑管为两根，其与两根原撑管在轴向空间呈“z”形排布。采用该技术措施，具有结构简单、便于现场加固，同时在空间位置上不与现有导流环干涉，占用排汽通道面积小，不会对低压外缸产生附加的气动损失。
附图说明
17.图1为 本发明的结构示意图；图2 为图1中第一支撑结构31和第二支撑结构22的侧视图；图3 为图1中a部结构示意图；图4 为图1中b-b视图；图5为图1中c-c视图；附图标记：11—第一内撑板 ；12—外端板 ；13—第二内撑板；14—侧肋板；15—侧端板 ；16—外缸支撑搭子 ；17—内缸猫爪 ；18—轴承座 ；2—排汽通道 ；21—原撑管 ；22—第二支撑结构；221—流道撑管 ；3—腔室 ；31—第一支撑结构 ；311—轴向撑板；312—横向撑板。
具体实施方式
18.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
19.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
21.在本发明实施方式的描述中，需要说明的是，多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
22.如图1—图5所示，一种提高大功率汽轮机低压外缸动态性能及抗变形性能的支撑结构,低压外缸的第一内撑板11与外端板12之间为排汽通道2且第一内撑板11与外端板12之间固定连接有多根原撑管21；低压外缸的第一内撑板11、第二内撑板13、侧肋板14以及侧端板15形成腔室3；支撑结构包括设置在腔室3内的第一支撑结构31和设置在排汽通道2内的第二支撑结构22；第一支撑结构31包括与第一内撑板11和第二内撑板13固定连接的轴向撑板311以及与轴向撑板311和侧肋板14固定连接的多块横向撑板312；第二支撑结构22与第一内撑板11和外端板12固定连接，第二支撑结构22由多根流道撑管221组成且流道撑管221在轴向上与轴向撑板311处于同一平面。
23.如图1、图2、图4所示，图1为低压外缸1/4区域的顶部俯视图，其为支撑结构安装在低压外缸内的结构示意图。在实际使用时，低压外缸的4个区域都是相同结构，因此在4个区域也相应设置相同的支撑结构；即低压外缸包括4个相同结构的排汽通道2和腔室3。
24.具体地，第一支撑结构31由一块轴向撑板311和两块横向撑板312组成，撑板之间采用装配或焊接方式连接。在实际使用时，轴向撑板311厚度和横向撑板312为30mm~50mm。轴向撑板311竖向设置并通过焊接的方式与第一内撑板11和第二内撑板13固定连接；横向撑板312也为竖向设置，其一端与轴向撑板311固定连接，其另一端与侧肋板14固定连接。第一支撑结构31采用多块撑板组合式结构，其结构简单、便于现场加固，轴向撑板311厚度和横向撑板312共同起到加固周围侧肋板14作用，并改变原侧肋板14的振动特性。采用该技术措施能使低压外缸以及轴承座18的抗振、抗变形性能显著改变。第二支撑结构22由多根流道撑管221组成且流道撑管221在轴向上与轴向撑板311处于同一平面，流道撑管221的两端分别与第一内撑板11和外端板12固定连接。流道撑管221的直径为120mm~160mm,其管壁的厚度为16mm~22mm。在实际使用时，也可采用实心撑杆。第二支撑结构22其结构简单、便于现场加固吗，同时，第二支撑结构22与轴向撑板311形成轴向支撑结构组，进一步提高了低压外缸轴向抗变形能力；第二支撑结构22能有效降低真空载荷对轴承座18的影响，同时降低第一支撑结构31焊接变形对内缸定位面的影响。该支撑结构能显著改变低压缸振动频率，降低真空载荷、转子不平衡量对低压缸轴承座18影响，降低低压缸振动幅值，提高低压缸动
态性能及抗变形性能。因此，通过第一支撑结构31和第二支撑结构22能够有效改变低压外缸的固有频率，使得低压外缸的轴承座18在转子共振频率50hz附近的动刚度水平为改造前的13~20倍，降低了低压外缸振动特性受载荷、工况等条件变化的敏感性，低压外缸以及轴承座18的抗振、抗变形性能显著改变。有效降低了转子不平衡量对轴承座18影响，提高了低压缸动态性能以及抗变形能力，保证机组的安全可靠运行。
25.如图2、图4所示，第一支撑结构31的轴向撑板311的整体高度小于侧肋板14的高度且轴向撑板311下端呈悬空状；横向撑板312整体呈梯形，其与侧肋板14连接一端的高度与侧肋板14的高度相同，其与轴向撑板311连接一端的高度与轴向撑板311的高度相同。在实际使用时，第一支撑结构31只与第一内撑板11、第二内撑板13和侧肋板14固定连接，其上端不超过第一内撑板11、第二内撑板13和侧肋板14的高度，其下端呈悬空状，不与低压外缸连接。采用该技术措施，方便第一支撑结构31焊接、便于现场加固；同时，不会对低压外缸的整体结构起到不必要的影响。
26.在实际使用时，如图4所示，为了便于焊接、便于现场加固，轴向撑板311向下以一定角度倾斜设置。
27.在实际使用时，如图1、图2所示，横向撑板312为两块，其分别位于侧肋板14轴向方向三等分处。采用该结构使两块横向撑板312与轴向撑板311、侧肋板14形成三个口字型腔室。采用该技术措施，其结构简单、便于现场加固。同时第一支撑结构31焊接或装配时，应留有一定距离以避开外缸支撑搭子16和内缸猫爪17。第一支撑结构31还能显著提高轴承座18的动刚度水平。
28.如图1、图2、图5所示，第二支撑结构22的流道撑管221为两根，其与两根原撑管21在轴向空间呈“z”形排布。采用该技术措施，具有结构简单、便于现场加固，同时在空间位置上不与现有导流环干涉，占用排汽通道2面积小，不会对低压外缸产生附加的气动损失。
29.本发明所述的一种提高大功率汽轮机低压外缸动态性能及抗变形性能的支撑结构，在低压外缸汽机侧和电机侧左右两侧均设置有第一支撑结构31和第二支撑结构22。如此设置支撑结构能显著改变低压外缸的振动频率，降低真空载荷、转子不平衡量对轴承座18影响，降低低压外缸振动幅值，提高低压外缸动态性能及抗变形性能。
30.以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种提高大功率汽轮机低压外缸动态性能及抗变形性能的支撑结构,所述低压外缸的第一内撑板（11）与外端板（12）之间为排汽通道（2）且第一内撑板（11）与外端板（12）之间固定连接有多根原撑管（21）；所述低压外缸的第一内撑板（11）、第二内撑板（13）、侧肋板（14）以及侧端板（15）形成腔室（3）；其特征在于：所述支撑结构包括设置在腔室（3）内的第一支撑结构（31）和设置在排汽通道（2）内的第二支撑结构（22）；所述第一支撑结构（31）包括与第一内撑板（11）和第二内撑板（13）固定连接的轴向撑板（311）以及与轴向撑板（311）和侧肋板（14）固定连接的多块横向撑板（312）；所述第二支撑结构（22）与第一内撑板（11）和外端板（12）固定连接，所述第二支撑结构（22）由多根流道撑管（221）组成且流道撑管（221）在轴向上与所述轴向撑板（311）处于同一平面。2.根据权利要求1所述的提高大功率汽轮机低压外缸动态性能及抗变形性能的支撑结构，其特征在于：所述第一支撑结构（31）的轴向撑板（311）的整体高度小于侧肋板（14）的高度且轴向撑板（311）下端呈悬空状；所述横向撑板（312）整体呈梯形，其与侧肋板（14）连接一端的高度与侧肋板（14）的高度相同，其与轴向撑板（311）连接一端的高度与轴向撑板（311）的高度相同。3.根据权利要求1或2所述的提高大功率汽轮机低压外缸动态性能及抗变形性能的支撑结构，其特征在于：所述轴向撑板（311）向下以一定角度倾斜设置。4.根据权利要求1或2所述的提高大功率汽轮机低压外缸动态性能及抗变形性能的支撑结构，其特征在于：所述横向撑板（312）为两块，其分别位于侧肋板（14）轴向方向三等分处。5.根据权利要求1所述的提高大功率汽轮机低压外缸动态性能及抗变形性能的支撑结构，其特征在于：所述第二支撑结构（22）的流道撑管（221）为两根，其与两根原撑管（21）在轴向空间呈“z”形排布。6.根据权利要求1所述的提高大功率汽轮机低压外缸动态性能及抗变形性能的支撑结构,其特征在于: 所述轴向撑板（311）和横向撑板（312）的厚度为30mm~50mm。7.根据权利要求1或5所述的提高大功率汽轮机低压外缸动态性能及抗变形性能的支撑结构,其特征在于: 所述流道撑管（221）的直径为120mm~160mm,其管壁的厚度为16mm~22mm。

技术总结
本发明公开了一种提高大功率汽轮机低压外缸动态性能及抗变形性能的支撑结构,低压外缸的第一内撑板与外端板之间为排汽通道且第一内撑板与外端板之间固定连接有多根原撑管；低压外缸的第一内撑板、第二内撑板、侧肋板以及侧端板形成腔室；支撑结构包括设置在腔室内的第一支撑结构和设置在排汽通道内的第二支撑结构；第一支撑结构包括与第一内撑板和第二内撑板固定连接的轴向撑板以及与轴向撑板和侧肋板固定连接的多块横向撑板；第二支撑结构与第一内撑板和外端板固定连接，第二支撑结构由多根流道撑管组成且流道撑管在轴向上与所述轴向撑板处于同一平面。本发明的支撑结构结构简单、便于现场加固，能显著提高低压缸动态性能及抗变形性能。性能及抗变形性能。


技术研发人员：陈贝贝 杨长柱 杨灵 师春燕 章艳 侯明军 尹明艳 谢明江 刘晋宾 刘伟鹏 饶真炎 刘金芳 彭国伟
受保护的技术使用者：东方电气集团东方汽轮机有限公司
技术研发日：2022.11.28
技术公布日：2023/6/14