本发明提供一种组装蒸汽涡轮机(10)的方法和设备。组装蒸汽涡轮机的方法包括提供一个环形的外侧构件(104)，一个环形的内侧构件(102)，用多个基本上是径向的紧固装置将多个翼面(106)连接到内侧构件上，这样，多个翼面从内侧构件基本上沿径向向外延伸，以及将每个翼面连在外侧构件上。
1.一种用于蒸汽涡轮机的涡轮导流盘(100)，所述涡轮导流盘包括：
一个配置成在所述蒸汽涡轮机(10)内基本上沿周向延伸的径向外侧构件(104)；
一个配置成在所述蒸汽涡轮机内基本上沿周向延伸的径向内侧构件(102)，所述内侧构件包括多个对准孔(111)和多个连接孔(112)，对准孔和连接孔(111，112)各自在流道表面(110)和所述内侧构件(102)的径向内表面之间基本上沿着径向延伸穿过所述内侧构件(102)，所述多个连接孔(112)各自包括锥孔部分(140)；和至少一个在所述外侧和内侧构件之间基本上沿径向延伸的翼面(106)，所述至少一个翼面利用至少一个对准销(130)连接到所述径向内侧构件上，所述对准孔(111)的位置便于相对于所述内侧构件(102)在轴向上对准各个翼面(106)，且至少一个螺栓(150)便于将各个翼面(106)固定在所述内侧构件(102)上，所述至少一个翼面焊接到所述径向外侧构件上。
2.如权利要求1所述的涡轮导流盘(100)，其中，所述径向内侧构件(102)和所述径向外侧构件(104)中的一个包括贯穿其中的多个对准孔(111)及多个连接孔(112)，所述多个对准孔便于相对于所述涡轮导流盘对准所述至少一个翼面(106)。
3.如权利要求1所述的涡轮导流盘(100)，其中，所述至少一个对准销(130)和至少一个螺栓(150)有利于减少所述涡轮导流盘内的焊接变形。
4.如权利要求1所述的涡轮导流盘(100)，其中，所述至少一个对准销(130)和至少一个螺栓(150)有利于减少所述涡轮导流盘的组装时间。
5.如权利要求1所述的涡轮导流盘(100)，其中，所述至少一个对准销(130)和至少一个螺栓(150)有利于提高涡轮机的性能。
6.一种包括至少一个涡轮导流盘(100)的蒸汽涡轮机(10)，所述涡轮导流盘包括：
一个径向外侧构件(104)；包括多个沿周向间隔开的孔(111，112)的一个径向内侧构件(102)，所述孔(111，112)基本上沿径向穿过该径向内侧构件(102)且在流道表面(110)和所述径向内侧构件(102)的径向内表面之间延伸；以及在径向外侧构件与径向内侧构件之间延伸并且沿周向彼此隔开的多个翼面(106)，所述径向外侧和内侧构件配置成在所述涡轮机内沿周向延伸，所述多个翼面利用至少一个对准销(130)连接到所述径向内侧构件上，所述孔(111)的位置便于相对于径向内侧构件(102)在轴向上对准各个翼面(106)，至少一个螺栓(150)便于将各个翼面(106)固定在所述径向内侧构件(102)上，所述多个翼面焊接到所述径向外侧构件上。
7.如权利要求6所述的蒸汽涡轮机(10)，其中，所述径向内侧构件和所述径向外侧构件包括延伸穿过它们的多个沿周向间隔开的孔(111)，所述孔便于使所述多个翼面中的各个相对于所述涡轮导流盘对准。
组装蒸汽涡轮机的方法和设备
技术领域
[0001] 本发明总体上涉及蒸汽涡轮机，尤其是涉及组装蒸汽涡轮机的方法和设备。
背景技术
[0002] 至少一些公知蒸汽涡轮机包括一个涡轮结构，该结构有多级涡轮导流盘。至少这些公知涡轮机中，最后几级涡轮导流盘被称为角焊缝结构(fillet fabrication)，该结构由一个外环、一个内环、多个周向间隔排列的并在两环形构件之间延伸的翼面、隔板，和/或喷嘴构成。为了便于提高所述涡轮导流盘的结构完整性，翼面被焊接到内环和外环上。更具体地，为了便于达到预定的焊接强度，公知角焊缝结构包括一个位于由翼面和环限定出的交界面上的大的角焊缝。
[0003] 在制造这些公知的角焊缝结构的过程中，在将每个单独的翼面焊接到预定位置上之前要先划出内环和外环的流道表面。但是，因为已知的翼面一般很重并且难于操纵，所以焊接过程既费时又费力。在其它公知的制造方法中，焊接时使用一种复杂的固定装置以便于对准和保持翼面。但是，所公知的固定装置非常昂贵。另外，每种制造方法，在制造涡轮导流盘的过程中都会有由于焊料的局部受热和收缩而引起的焊接变形。所以，常常需要大量的人工对准操作和/或对已组装的涡轮导流盘进行机加工来保证预定的公差和由周向相邻的翼面所限定的喉部界限(throat limitation)满足要求。此外，变形的翼面或环一般不能完全获得预定的公差，这样，那个级的性能可能会打折扣。
发明内容
[0004] 一方面，提供一种组装蒸汽涡轮机的方法。该方法包括提供一个环形的外侧构件，一个环形的内侧构件，用多个紧固装置将多个翼面连接到内侧构件上，这样，多个翼面从内侧构件基本上沿径向向外延伸，以及将每个翼面连到外侧构件上。
[0005] 另一方面，提供一种蒸汽涡轮机的涡轮导流盘。该涡轮导流盘包括配置成基本上在蒸汽涡轮机内部沿周向延伸的一个径向外侧和径向内侧构件，和至少一个在外侧和内侧构件之间基本上沿径向延伸的翼面。用一个紧固装置将这至少一个翼面连到径向外侧构件和径向内侧构件中的一者上。
[0006] 再一方面，提供一种蒸汽涡轮机。该蒸汽涡轮机包括至少一个涡轮导流盘，该涡轮导流盘包括配置成基本上在蒸汽涡轮机内部沿周向延伸的一个径向外侧和径向内侧构件，以及多个在外侧和内侧构件之间延伸的翼面。多个翼面沿周向彼此间隔排列并通过一个紧固装置连在外侧和内侧构件中的一者上。
附图说明
[0007] 图1是一种示范性公知的对流式或双流式蒸汽涡轮机的示意图；
[0008] 图2是可以与图1所示蒸汽涡轮机一起使用的一种示范性涡轮导流盘的放大示意图；
[0009] 图3是图2中涡轮导流盘的一个部分的放大示意图；和
[0010] 图4是图3中涡轮导流盘在区域4的放大示意图。
具体实施方式
[0011] 图1是一种示范性公知的对流式蒸汽涡轮机10的示意图。涡轮机10包括第一和第二低压(LP)节12和14。本领域公知的，每个涡轮节12和14都包括多级涡轮导流盘(图1未示出)。转子轴16延伸穿过涡轮节12和14。每个LP节12和14都有一个喷嘴18和
20。一块单独的外壳或壳体22沿一水平面在轴向上被分别划分成上壳体24和下壳体26，且横跨这两个低压节12和14。壳体22的中间段18设有一个低压蒸汽入口30。在外壳或壳体22内，LP节12和14分别由滑动轴承32和34进行单轴承横跨支承。分流器40在第一和第二涡轮节12和14之间延伸。
[0012] 应当明白的是虽然图1只示意了一种低压双流式涡轮机，但是作为本领域的技术人员，本发明并不局限于只用在低压涡轮机上，其也可以用于其他的双流式涡轮机，包括但不限于中压(IP)涡轮机或高压(HP)涡轮机。另外，本发明也不局限于用在双流式涡轮机上，例如，更适合用于单流式涡轮机。
[0013] 在运行过程中，低压蒸汽入口30通过一个.跨越管(未示出)接收来自蒸汽源，例如HP涡轮机或IP涡轮机的低压/中温蒸汽50。所述蒸汽50被引导通过入口30，其中，分流器40将蒸汽流分成两个相对的流道52和54。更具体地，蒸汽50流过LP节12和14，其中，从蒸汽中提取功来驱动转子轴16转动。蒸汽流出LP节12和14并例如，被引向一个中压涡轮机(未示出)。
[0014] 图2是可以与蒸汽涡轮机10(如图1所示)一起使用的一种示范性涡轮导流盘100的放大示意图。在一个实施例中，涡轮导流盘100是涡轮机10的最后一级涡轮导流盘
100。涡轮导流盘100包括一个环形内板或内环102，一个环形的外环104，以及在它们之间延伸的多个喷嘴或翼面106。外环104位于内环102的径向外侧，并和内环基本上同心。喷嘴106在环102和104之间周向间隔排列并分别在内、外环102和104之间基本上沿径向延伸。
[0015] 内环102的径向外表面110和外环104的径向内表面112限定了由涡轮导流盘100限定出的流道的径向内边界和径向外边界。
[0016] 图3是涡轮导流盘100的一个部分的放大示意图。图4是涡轮导流盘100在区域4的放大示意图。在该实施例中，涡轮导流盘内环102由一个滚压环或锻造环构成。可替代地，涡轮导流盘内环102可以通过任何使得环102具有这里所述功能的手段来构成。环102包括多个对准孔111和多个连接孔112。在该实施例中，孔111是销孔，孔112是螺孔。孔
111和112在流道表面110和内环102的径向内表面114之间都基本上沿着径向穿过内环
102。
[0017] 孔111和112在内环102上周向间隔排列。更具体地，在该实施例中，孔111位于孔112的下游并间隔距离D。可替代地，孔111可以相对于孔112形成在任何便于组装本文所述涡轮导流盘100的位置处。另外，在该实施例中，孔111的直径da小于每个孔112的直径do。可替代地，直径da近似等于或者大于连接孔的直径do。更具体地，在该实施例中，每个孔直径da近似等于每个插入其中的对准销130的直径dp。
[0018] 在该实施例中，对准孔111通过精密的加工过程钻成。可替代地，孔111可以通过任何使得孔111具有这里所述功能的过程来形成。特别是，孔111的位置便于决定沿着内流道周向相邻的翼面106之间的周向间距。另外，孔111的位置也便于相对于内环102在轴向上对准翼面106，更具体地是相对于流道表面110。例如，在一个替代实施例中，孔111位于孔112的前方。
[0019] 孔112在内环102上周向间隔排列，每个孔都有一个从内表面114朝着流道表面110向内延伸的凹槽或者锥孔部分140。在锥孔部分140和流道表面110之间，孔112的直径do小于锥孔部分140的直径dcs。在该实施例中，锥孔部分的直径dcs大于其所容纳的连接螺栓150的直径dbh，并且孔直径do大于相应的连接螺栓杆152的直径dbb。
[0020] 在该实施例中，连接孔112通过精密的加工过程钻成。可替代地，孔112可以通过任何使得孔112具有这里所述功能的过程来形成。特别是，孔112的位置便于决定在周向相邻的翼面106之间的喉部面积。在该实施例中，孔112可以略大一些以便在设置独立喉部区域时允许有细小的对准修正。
[0021] 在制造涡轮导流盘100的过程中，先在内环102里基本上沿径向形成孔111和112。然后将第一翼面106定位在其所对应的内环流道表面110上，然后在相应的对准孔111中可滑动地插入对准销130。更具体地，对准销130可从内表面141基本上沿径向插入，穿过内环102，然后插入定位在流道表面110上的翼面106。每个销130都与对应的孔111通过摩擦配紧。销130既便于翼面106彼此之间沿周向的定位，也有益于翼面相对于内环流道表面110沿轴向的定位。可替代地，多个销130用于便于翼面106相对于其它翼面的对准。
[0022] 然后翼面106相对于涡轮导流盘100定位，接着在内环102和翼面106中形成连接孔112。在该实施例中，在由翼面106限定出的孔112的部分140上攻出螺纹。每个连接螺栓150插入每个孔112中以便于每个翼面106固定在内环102上。更具体地，如果螺栓150在每个翼面106内是螺纹连接的，那么仍然要稍微转动翼面106的方向以调整独立喷嘴的喉部区域。在一个替代实施例中，多个螺栓150用于便于将翼面106固定在内环102上。
[0023] 在限定了各个翼面喉部区域之后，每个翼面106被定位焊接在外环104上以便于保证翼面106的方向和其它连接在涡轮导流盘100上的翼面106的方向一致。设置好喉部区域以后，连接螺栓150紧固在孔112内，这样每个螺栓150的头部170就容纳在各个孔的锥孔部分140中。这样螺栓150就不会产生任何对流体流过涡轮导流盘100有负面影响的多余的环、边缘或凸起。
[0024] 在翼面106绕着内环102周向间隔排列并且外环104被定位焊接到涡轮导流盘100内的每个翼面106上之后，翼面106也就被固定地焊接到外环104上了。在一个实施例中，形成多个附加的对准孔(未示出)以便于翼面106在最终方向的固定。更具体地，翼面106并不是在涡轮导流盘100的周向连续焊接的，而是以便于焊接和减少焊接形变的方式焊接的。
[0025] 所以，用一种比公知涡轮导流盘的制造方法更低成本、更不费时的方法制造涡轮导流盘。特别地，由于涡轮导流盘100有一个带螺栓的内环102，在制造过程中就减少了涡轮导流盘100上的焊接，这样，相比于公知涡轮导流盘而言，就缩短了制造涡轮导流盘100所需的周期时间。另外，由于内环连接孔112是稍微过大的，孔112便于以一种比公知涡轮导流盘更节省成本的方式更精确限定喉部区域。所以，便于提高涡轮机的性能和效率。另外，由于涡轮导流盘100所要求的焊接量比公知涡轮导流盘的小，就减少了涡轮导流盘100内的焊接形变，这样便于提高涡轮机的性能。
[0026] 上面详细地描述了蒸汽涡轮机和涡轮导流盘的具体实施方式。虽然本文中涡轮导流盘被描述成与上述蒸汽涡轮机相关，但是应当明白本发明也可以用于其它蒸汽涡轮机结构。更具体地，涡轮导流盘并不局限于本文上述的特定实施例，每个涡轮导流盘的特征更可以与本文所述的其它涡轮机或涡轮导流盘分开独立使用。
[0027] 虽然本发明通过多种具体实施方式加以说明，但是本领域技术人员应当理解，在本发明的精神和权利要求的范围内还可以作出多种改动来实现本发明。
