(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111682230.7 (22)申请日 2021.12.2 9 (71)申请人 东方电气集团东方汽轮 机有限公司 地址 618000 四川省德阳市高新 技术产业 园区金沙江西路6 66号 (72)发明人 王文龙　尚卫军　唐涛　伍文华　 袁朝兴　邓凌宇　刘兴波　谢峰　 谭俊　苏鑫海　邓宇　刘绪芳　 尹瑞云　周华　刘孙维　 (74)专利代理 机构 成都九鼎天元知识产权代理 有限公司 51214 专利代理师 古波　李绪亮 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01)F01D 25/12(2006.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种高温轴封段的冷却结构及其设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种高温轴封段的冷却结构 及其设计方法， 属于汽轮机透平机械技术领域， 该结构通过轴封段动静部件需要建立适宜的温 度梯度， 利用通流内合适位置的蒸汽作为冷却介 质， 冷却前轴封段高温部件后再回收至通流内合 适的位置继续做功； 本发明的一种高温轴封段的 冷却结构及其设计方法能够有效的解决动静部 件在高温下受损的问题， 确保机组在不同负荷下 的蒸汽流动方向不发生反转 或变化， 以达到最优 的冷却效果， 并且， 轴封段动静部件需要建立适 宜的温度梯度， 以保证金属部件的热应力 尽可能 小且均匀， 避免出现应力集中的情况发生。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 114510792 A 2022.05.17 CN 114510792 A 1.一种高温轴封段的冷却结构的设计方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： S1、 通过对前轴封的温度场进行分析， 确定需要冷却的高温段部位区间； S2、 计算所需冷却用的蒸汽温度， 确定冷却蒸汽从通流中的引出部位的具体级次， 根据 轴封段的冷却蒸汽引出部位和引出参数， 确定冷却蒸汽回到通 流内的具体级次； S3、 通过汽封圈齿数的比例排布， 增设引汽管道， 满足安装及检修的工艺 性要求。 2.如权利要求1所述的一种高温轴封段的冷却结构的设计方法， 其特征在于： 在步骤S1 中， 包括以下步骤： S1.1、 确定轴封段总段 数， 并确定冷却系统用的去向以及热力系统用的去向； S1.2、 按照汽轮机轴封漏汽等焓节流进行计算， 计算轴封段 各段温度； S1.3、 根据转子应力计算结果， 确定各段应力超限部位所在区间， 基于工作段温度偏 高， 确定该区间需要 进行冷却。 3.如权利要求2所述的一种高温轴封段的冷却结构的设计方法， 其特征在于： 在步骤 S1.2中， 等焓节流计算方法为： H1(P1， T1)＝H2(P2， T2) H为焓值(KJ/Kg)， P为压力(MPa),T为温度(℃)。 4.如权利要求2所述的一种高温轴封段的冷却结构的设计方法， 其特征在于： 在步骤 S1.3中， 转子应力的计算包括 转子动应力的计算以及转子热应力的计算。 5.如权利要求4所述的一种高温轴封段的冷却结构的设计方法， 其特征在于： 所述转子 动应力的计算包括转子外表面名义应力的计算和转子中心名义应力的计算； 所述转子热应 力的计算包括外表面名义热应力的计算和转子中心名义热应力的计算。 6.如权利要求5所述的一种高温轴封段的冷却结构的设计方法， 其特征在于： 所述转子 外表面名义应力的计算和转子中心名义应力的计算包括名义径向离心应力σrω、 名义切向 离心应力σθ ω和名义轴向离心应力σzω的计算。 7.如权利要求5所述的一种高温轴封段的冷却结构的设计方法， 其特征在于： 所述外表 面名义热应力的计算和转子中心名义热应力的计算包括名义径向热应力σrth、 名义切向热 应力σθth和名义轴向热应力σzth的计算。 8.如权利要求1所述的一种高温轴封段的冷却结构的设计方法， 其特征在于： 在步骤S2 中， 包括以下步骤： S2.1、 按照能量守恒定律， 计算出将转子工作温度降低至许用温度内的所需要的冷却 用蒸汽温度和流 量； S2.2、 根据S2.1计算结果， 确定须冷却段的冷却蒸汽引出部位位于第B列汽封圈后， 冷 却蒸汽引入点 位于第A列汽封圈后； S2.3、 按照节流后的压力参数， 确定引入蒸汽和引出蒸汽分别 对应汽轮机通流的X级后 和Y级后。 9.如权利要求1所述的一种高温轴封段的冷却结构的设计方法， 其特征在于： 在步骤S3 中， 包括以下步骤： S3.1、 汽封圈齿数要与各 段节流后的压力、 流 量适应性匹配； S3.2、 汽封管道的布置需要避开内缸中分面拆装螺栓空间， 满足安装及检修工艺性要 求。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114510792 A 210.一种高温轴封段的冷却结构， 通过权利要求1 ‑9任一项所述的一种高温轴封段的冷 却结构的设计方法制成， 其特征在于： 包括由前轴封第A列汽封圈至第B列汽封圈的密封区 间， 以及用于引出冷却蒸汽的通 流内第X级和回收冷却蒸汽的通 流内第Y级； 从通流内第X级后引出一段低温蒸汽， 通过 管道引入前轴封第A列汽封圈后； 冷却蒸汽从第A列汽封圈处接入 逆向漏汽方向流动， 至第B列汽封圈处引出， 其中， A>B； 冷却蒸汽从第B列汽封圈处引出后， 通过管道引至通流内第Y级后， 继续做功后， 最终排 出。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114510792 A 3