涡轮机，其制造方法，和发电系统技术方案

根据实施例的涡轮机包括：目标形成构件；正对构件；和密封部。目标形成构件是静止部分和转动部分中的一个。正对构件是静止部分和转动部分中的另一个。所述目标形成构件上的密封部被结构用于减少所述目标形成构件和所述正对构件之间的燃烧气体泄漏。所述密封部包括陶瓷层。所述陶瓷层具有比所述目标形成构件的导热率低的导热率，并且在其表面上具有凹凸形状。所述陶瓷层不与所述正对构件接触，或具有比所述正对构件的硬度高的硬度，使得在所述正对构件和所述陶瓷层相互接触时所述正对构件优先被磨损。

【技术实现步骤摘要】
涡轮机，其制造方法，和发电系统
这里描述的实施例总体涉及涡轮机，其制造方法，以及发电系统。
技术介绍
在应用于发电系统的涡轮机中，密封部被提供于静止部分和转动部分之间的缝隙中，以减少工作流体从静止部分和转动部分之间的缝隙泄漏，并且用于提高性能。传统地，由金属材料制成的金属密封件被用作密封部。此外，由陶瓷材料制成的陶瓷密封件被用作高温密封部。从使静止部分和转动部分之间的间隙很小并且抑制静止部分或转动部分的破坏的角度来说，陶瓷密封件，具有在静止部分和转动部分之间有意进行磨损的可磨蚀性功能的密封件已知了。多孔并且具有很高气孔率的密封件被已认为是具有可磨蚀性功能的陶瓷密封件。此外，通过加工在转子叶片的端部和与其面对的护罩部段之间的或在静叶片隔板(内环)和与其面对的涡轮机转子之间的正对部件的一侧或两侧，形成为凹凸形状的迷宫式密封部被提供，用于减少上述正对部件之间的工作流体的泄漏并且提供运转效率。近年来，从发电效率的角度来看，提高了对制造高温高压涡轮机的需要。作为被制造为高温高压的涡轮机，对CO2涡轮机的使用进行了研究。在CO2涡轮机中，其中燃料例如天然气，氧气，和CO2被混合并燃烧的燃烧气体被供给，并且转动部分被转动同时使用超临界CO2作为介质，用于发电。在CO2涡轮机中，可以收集燃烧产生的CO2，并且因此，从全球环境保护的角度已经聚焦于此，因为可以有效地利用CO2，此外不排出N0X。然而，与传统的涡轮机相比，在CO2涡轮机中，部件很容易变成高温，因为燃烧气体变成高温高压，并且燃烧气体的热传递很大。因此，存在通过传统的金属密封件不能达到预期密封效果的可能性。也就是，存在燃烧气体泄漏的可能性，并且保持转动部分的上游侧和下游侧之间的压差变得不可能。此外，陶瓷密封件，尤其是具有可磨蚀性功能的陶瓷密封件也已知。一般而言，其被应用于不要求强度的部件，而正对部件通过加工金属材料而形成具有锋利尖端的叶片。因而，具有平坦表面、多孔并且具有高气孔率的涂层膜被用于传统的陶瓷密封件。另一方面，与常规涡轮机相比，在CO2涡轮机中，其中燃烧气体变成高温高压并且燃烧气体的热传递很大，必须使陶瓷还正对着凹凸部，并且强度低的传统陶瓷密封件不必然是适合的。此外，当提供迷宫式密封部时，迷宫式密封部的翅片的温度也变高，这成为厚度减小式破坏的原因。当厚度减小式破坏的程度变大时，因为工作流体的泄漏增加所以涡轮机的性能降低。【附图说明】图1是示意出根据第一实施例的涡轮机的局部断面图。图2是示意出第一结构示例的密封部的断面图。图3是示意出第一结构示例的密封部的改型示例的断面图。图4是示意出第一结构示例的密封部的另一改型示例的断面图。图5是示意出第二结构示例的密封部的断面图。图6是示意出第二结构示例的密封部的改型示例的断面图。图7是示意出通过热喷涂法形成密封部的形成方法的示例的视图。图8是示意出通过电子束蒸发法形成密封部的形成方法的示例的视图。图9是示意出根据实施例的发电系统的结构图。图10是示意出根据第二实施例的涡轮机的局部示意断面图。图11是示意出第一结构示例的迷宫式密封部的断面图。图12是示意出第二结构示例的迷宫式密封部的断面图。图13是示意出第三结构示例的迷宫式密封部的断面图。【具体实施方式】[0021 ] 下面将参考附图描述本专利技术的实施例。在一个实施例中，涡轮机包括:目标形成构件；正对构件；和密封部。目标形成构件是静止部分和转动部分中的一个。正对构件是静止部分和转动部分中的另一个。目标形成构件上的密封部被构造成用于减少目标形成构件和正对构件之间的燃烧气体泄漏。密封部包括陶瓷层。陶瓷层具有比目标形成构件的导热率低的导热率并且在其表面上具有凹凸形状。陶瓷层不与正对构件接触，或其硬度比正对构件的硬度高，使得在正对构件和陶瓷层相互接触时正对构件优先磨损。在另一实施例中，涡轮机包括:静止部分；转动部分；和迷宫式密封部。迷宫式密封部被构造成用于减少静止部分和转动部分之间的燃烧气体泄漏。迷宫式密封部包括由陶瓷材料制成的构件。该构件具有设置在静止部分上的第一部分，和以翅片的形式朝向转动部分伸出的第二部分。(根据第一实施例的涡轮机)图1是示意出具有密封部的涡轮机的实施例的局部子午横断面图。涡轮机10是CO2涡轮机，例如。CO2涡轮机通过利用燃烧其中混合有CO2的燃料产生的燃烧气体而使转动部分旋转。涡轮机10包括位于外壳11内的涡轮机转子14。涡轮机转子14在轴向方向上具有多个转子盘12。请注意涡轮机转子14穿过多个转子盘12。复数个动叶片13被植入每个转子盘12的外围。静叶片(喷嘴)15设置在动叶片13的前面，并且一个涡轮机级由静叶片15和动叶片13构成。此外，静叶片15通过护罩部段16，保持环17，和支撑环18而被外壳11支撑。从燃烧气体流动方向的上游侧朝向下游侧(图1中的箭头方向)，这样的涡轮机级被称为第一级，第二级，和第三级。请注意外壳11，静叶片15，护罩部段16，保持环17，和支撑环18对应于静止部分。此外，转子盘12，动叶片13，和涡轮机转子14对应于转动部分。在涡轮机10中，燃料例如天然气，氧气，和CO2被在未示出的燃烧器中以混合状态燃烧而产生燃烧气体。燃烧气体被引入到包括多个涡轮机级的涡轮机部分内，所述多个涡轮机级分别由静叶片15和动叶片13通过未示出的过渡件构成。引入到涡轮机部分内的燃烧气体在涡轮机部分内膨胀而在植入动叶片13的地方转动涡轮机转子14。发电机等利用涡轮机转子14的转动而被回转驱动，以进行发电。密封部21设置在涡轮机10中，用于减少燃烧气体从静止部分和转动部分之间的正对部分的间隙泄漏出。密封部21至少设置在选自静止部分和转动部分中的一个构件(目标形成构件)上，特别是设置在与另一构件(正对构件)的正对部分上。此外，密封部21具有用于面对着目标形成构件的另一构件(正对构件)的适当间隙。密封部21不具有所谓的通过接触构件自身被磨损而将间隙调整到最小的可磨蚀性(abradabiIity)功能。请注意可磨蚀性功能可提供在正对构件上，使得在接触期间正对构件优先被磨损，从而抑制对密封部21的破坏。密封部21可以是迷宫式密封部。例如，构成如图1所示的转动部分的动叶片13可被列为设置有密封部21的目标形成构件。在这种情况下，密封部21设置在动叶片13的径向方向上的外端部。此外，密封部21被提供有相对于正对构件，也就是，护罩部段16，的间隙。请注意密封部21可以至少设置在多个级的一部分上，并且它不必须设置在所有级上。设置有密封部21的目标形成构件可以是构成静止部分的构件。例如，其可以是面对着动叶片13的径向方向上的外端部的护罩部段16。在这种情况下，密封部21被形成在护罩部段16的内表面,也就是,形成在与动叶片13的径向方向上的外端部正对的正对表面上。在这种情况下，密封部21具有相对于正对构件，也就是，动叶片13，的适当间隙。密封部21可以设置在动叶片13或护罩部段16任一个上。在动叶片13上设置密封部21是经济的，因为可以通过在动叶片13上提供密封部21而减少零件数目，并且可以同时为动叶片13提供绝热涂层。此外，在设置在动叶片13上的情况下，其很容易从涡轮机10或从涡轮机转子14脱开，从而维修和重新生成很容易。(密封部的第一结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮机，包括：目标形成构件，其是静止部分和转动部分中的一个；正对构件，其是静止部分和转动部分中的另一个；和所述目标形成构件上的密封部，其被构造成用于减少所述目标形成构件和所述正对构件之间的燃烧气体泄漏，所述密封部包括陶瓷层，所述陶瓷层具有比所述目标形成构件的导热率低的导热率，并且在其表面上具有凹凸形状，并且所述陶瓷层不与所述正对构件接触，或具有比所述正对构件的硬度高的硬度，使得在所述正对构件和所述陶瓷层相互接触时所述正对构件优先被磨损。

【技术特征摘要】
2012.07.20 JP 2012-162096;2012.07.20 JP 2012-16191.一种涡轮机，包括: 目标形成构件，其是静止部分和转动部分中的一个； 正对构件，其是静止部分和转动部分中的另一个；和 所述目标形成构件上的密封部，其被构造成用于减少所述目标形成构件和所述正对构件之间的燃烧气体泄漏，所述密封部包括陶瓷层， 所述陶瓷层具有比所述目标形成构件的导热率低的导热率，并且在其表面上具有凹凸形状，并且 所述陶瓷层不与所述正对构件接触，或具有比所述正对构件的硬度高的硬度，使得在所述正对构件和所述陶瓷层相互接触时所述正对构件优先被磨损。2.根据权利要求1所述的涡轮机， 其中，所述目标形成构件是动叶片。3.根据权利要求1所述的涡轮机， 其中，所述目标形成构件是护罩部段。4.根据权利要求1所述的涡轮机， 其中，所述陶瓷层包括氧化物陶瓷。5.根据权利要求1所述的涡轮机， 其中，所述陶瓷层具有10%或以下的气孔率。6.根据权利要求1所述的涡轮机， 其中，所述目标形成构件包括位于其表面上的由所述目标形成构件的构成材料构成的凸部。7.根据权利要求1所述的涡轮机， 还包括:所述目标形成构件和所述密封部之间的凸部，所述凸部由熔点高于所述目标形成构件的熔点的高熔点材料制成， 其中，所述密封部包括金属层和位于所述金属层上的陶瓷层，所述金属层包括比所述目标形成构件高的铬或铝浓度。8.根据权利要求1所述的涡轮机， 其中，所述涡轮机是二氧化碳涡轮机。9.一种发电系统，包括: 根据权利要求1所述的涡轮机；和 连接到所述涡轮机的发电机。10.一种润轮机,包括: 静止部分； 转动部分；和 迷...

【专利技术属性】
技术研发人员：和田国彦，洼谷悟，斋藤大藏，前田秀幸，冲园信博，佐藤岩太郎，鹤田和孝，冈村直行，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：