цилиндр среднего давления паровой турбины
Классы МПК: | F01D1/02 с неподвижными направляющими аппаратами для рабочего тела и ротором с лопатками |
Автор(ы): | Хаимов В.А., Бакурадзе М.В., Кокин В.Н., Пузырев Е.И., Воропаев Ю.А. |
Патентообладатель(и): | Общество с ограниченной ответственностью "Энергосервис" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-12-26 публикация патента:
20.07.2003 |
Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано при конструировании и модернизации цилиндров среднего давления паровых турбин, работающих с промежуточным перегревом пара, а также для турбин АЭС. Цилиндр среднего давления паровой турбины включает корпус с камерой паровпуска, направляющий аппарат первой ступени, расположенные за ним с зазором рабочие лопатки первой ступени с периферийным бандажом, обечайку статора, размещенную радиально над бандажом рабочих лопаток первой ступени, установленную на статоре со стороны диафрагмы второй ступени так, что между обечайкой и корпусом образована кольцевая полость, а между обечайкой и торцем направляющего аппарата выполнен осевой зазор. При этом осевой зазор между выходными кромками направляющих лопаток и входными кромками рабочих лопаток первой ступени выполнен в пределах z* = z/(t1sin
1) = 1,5-2,5, где z - расстояние от выходных кромок направляющих лопаток до входных кромок рабочих лопаток вдоль оси турбины; t1 - шаг направляющих лопаток;
1 - угол выхода парового потока из направляющего аппарата, а кольцевая полость соединена через сепаратор с полостью меньшего давления. Заявляемое решение позволяет повысить надежность и экономичность первых ступеней цилиндра среднего давления за счет снижения абразивного износа лопаточного аппарата и надбандажных уплотнений. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
![цилиндр среднего давления паровой турбины, патент № 2208682](/images/patents/262/2208023/945.gif)
![цилиндр среднего давления паровой турбины, патент № 2208682](/images/patents/262/2208023/945.gif)
Формула изобретения
1. Цилиндр среднего давления паровой турбины, включающий корпус с камерой паровпуска, направляющий аппарат первой ступени, расположенные за ним с зазором рабочие лопатки первой ступени с периферийным бандажом, обечайку статора, размещенную радиально над бандажом рабочих лопаток первой ступени со стороны диафрагмы второй ступени с образованием между обечайкой и корпусом кольцевой полости, а между обечайкой и торцем направляющего аппарата осевого зазора, отличающийся тем, что осевой зазор между направляющими и рабочими лопатками выполнен в пределах z* = z/(t1sin![цилиндр среднего давления паровой турбины, патент № 2208682](/images/patents/262/2208023/945.gif)
![цилиндр среднего давления паровой турбины, патент № 2208682](/images/patents/262/2208023/945.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано при конструировании и модернизации цилиндров среднего давления паровых турбин, работающих с промежуточным перегревом пара, а также для турбин АЭС. Известен цилиндр среднего давления паровой турбины, содержащий корпус с камерой паровпуска, подключенной к линии промперегревателя парогенератора, направляющий аппарат первой ступени, расположенные за ним рабочие лопатки с периферийным бандажом и радиально установленную над ним обечайку статора со стороны направляющего аппарата (Щегляев А.В., Паровые турбины. 6-е издание. М.: Энергоатомиздат. 1993. Книга 2. С. 337, рис. 10-20). Недостатком известного технического решения является то, что транспортируемые паром в цилиндр среднего давления отслаивающиеся от стенок промперегревателя оксидные пленки в виде окалины концентрируются в периферийной области прежде всего первой, а далее - и второй ступени и - ввиду невозможности выхода из проточной части - вызывают сильное повреждение лопаточного аппарата и разрушение надбандажных уплотнений, что обуславливает, согласно многочисленным данным эксплуатации турбинного оборудования с промперегревом, сокращение до двух-трех межремонтных периодов ресурса лопаточного аппарата и снижение экономичности цилиндра среднего давления. Известен цилиндр среднего давления паровой турбины, содержащий корпус с камерой паровпуска, направляющий аппарат первой ступени, расположенные за ним рабочие лопатки с периферийным бандажом и установленную радиально над ним обечайку статора со стороны диафрагмы второй ступени таким образом, что между обечайкой и корпусом цилиндра среднего давления образована кольцевая полость, а между обечайкой и торцем направляющего аппарата первой ступени выполнен осевой зазор (Щегляев А. В. , Паровые турбины, 6-е издание. М.: Энергоатомиздат. 1993. Книга 2. С. 306, рис. 10,76 - прототип). Наличие кольцевой полости, расположенной за пределами проточной части и сообщающейся открытым осевым зазором с периферийной областью межвенечного зазора первой ступени, способствует частичному выводу окалины (абразивного продукта) из первой ступени. Недостатками известного технического решения является то, что скопление абразива в нижней части камеры паровпуска обуславливает повышенный износ направляющих лопаток в нижней половине первой ступени, кроме того, малая величина межвенечного зазора первой ступени и отсутствие отсоса из него абразивного продукта приводят к интенсивному износу выходных кромок направляющих лопаток, надбандажного уплотнения и шипов рабочих лопаток первой ступени, а перемещение в результате воздействия рабочих лопаток первой ступени абразивного продукта в периферийную область на входе во вторую ступень обуславливает повреждения направляющих и рабочих лопаток второй ступени, а также ее надбандажного уплотнения. Заявляемое решение позволяет повысить надежность и экономичность первых ступеней цилиндра среднего давления за счет снижения абразивного износа лопаточного аппарата и надбандажных уплотнений. Предлагаемое техническое решение позволяет уменьшить абразивный износ элементов проточной части за счет отвода абразивного продукта вместе с паровой продувкой из зоны концентрации абразивного продукта в нижней части камеры паровпуска, износ первой ступени за счет увеличения ее межвенечного зазора и отвода из него в кольцевую полость абразивного продукта вместе с паровой продувкой, абразивный износ второй ступени за счет отвода абразивного продукта вместе с паровой продувкой из пространства между первой и второй ступенями, а также уменьшить в первой ступени износ надбандажного уплотнения и протечки через него за счет установки на торце обечайки кольца. Предложен цилиндр среднего давления паровой турбины, включающий корпус с камерой паровпуска, направляющий аппарат первой ступени, расположенные за ним с зазором рабочие лопатки первой ступени с периферийным бандажом, обечайку статора, размещенную радиально над бандажом рабочих лопаток первой ступени, установленную на статоре со стороны диафрагмы второй ступени так, что между обечайкой и корпусом образована кольцевая полость, а между обечайкой и торцем направляющего аппарата выполнен осевой зазор. При этом осевой зазор между выходными кромками направляющих лопаток и входными кромками рабочих лопаток первой ступени выполнен в пределахz* = z/(t1sin
![цилиндр среднего давления паровой турбины, патент № 2208682](/images/patents/262/2208023/945.gif)
где z - расстояние от выходных кромок направляющих лопаток до входных кромок рабочих лопаток вдоль оси турбины; t1 - шаг направляющих лопаток;
![цилиндр среднего давления паровой турбины, патент № 2208682](/images/patents/262/2208023/945.gif)
на фиг.1 - устройство камеры паровпуска и первых ступеней цилиндра среднего давления;
на фиг.2 - верхняя часть первой ступени;
на фиг.3 - взаимное положение направляющих и рабочих лопаток первой ступени и схема движения абразивного продукта в ней. Цилиндр среднего давления паровой турбины включает корпус 1 с камерой паровпуска 2, направляющий аппарат 3 первой ступени, расположенные за ним с зазором 4 рабочие лопатки 5 с периферийным бандажом 6, обечайку статора 7, размещенную радиально над бандажом 6 рабочих лопаток 5 первой ступени со стороны диафрагмы 8 второй ступени с образованием между обечайкой 7 и корпусом 1 цилиндра кольцевой полости 9, а между обечайкой 7 и торцем направляющего аппарата 3 кольцевого зазора 10. Осевой зазор между направляющими лопатками 11 и рабочими лопатками 5 первой ступени выполнен в пределах:
z* = z/(t1sin
![цилиндр среднего давления паровой турбины, патент № 2208682](/images/patents/262/2208023/945.gif)
где z - расстояние от выходных кромок направляющих лопаток до входных кромок рабочих лопаток вдоль оси турбины; t1 - шаг направляющих лопаток;
![цилиндр среднего давления паровой турбины, патент № 2208682](/images/patents/262/2208023/945.gif)
![цилиндр среднего давления паровой турбины, патент № 2208682](/images/patents/262/2208023/945.gif)
С другой стороны, при наличии в паровом потоке абразивного продукта величина межвенечного зазора, выбранная по условиям максимального к.п.д. для однофазного потока, приводит к тому, что абразивный продукт, поступая из направляющего аппарата в межвенечный зазор, соударяется с входными кромками рабочих лопаток - поскольку поступает на них под большими отрицательными углами атаки - и отлетает от них с более высокой скоростью, чем скорость соударения, движется в сторону направляющих лопаток и производит разрушение абразивного характера из выходных кромок со стороны выпуклой поверхности (фиг. 3). Далее он подхватывается паровым потоком и снова транспортируется к рабочим лопаткам, и картина взаимодействия повторяется. Таким образом одна и та же частица окалины совершает многократное повреждение направляющих лопаток до тех пор, пока она, всякий раз отлетая от рабочих лопаток по касательной и перемещаясь в периферийную область межвенечного зазора, не достигнет его и будет либо отброшена в кольцевую полость корпуса цилиндра, либо унесена паром в надбандажное уплотнение первой ступени, совершая по пути разрушение его элементов. Многократность соударения с направляющими и рабочими лопатками частичек окалины будет также определяться их начальными размерами: при больших размерах происходит их дробление и последующее поступление части абразивного продукта межлопаточные каналы рабочих лопаток, далее - во вторую ступень цилиндра среднего давления. Опыт эксплуатации турбин с промперегревом показывает, что абразивный износ направляющих и рабочих лопаток и надбандажных уплотнений первых ступеней цилиндра среднего давления существенно снижает экономичность и надежность и сокращает ресурс до двух-трех межремонтных сроков. Для уменьшения влияния абразивного износа на работу цилиндра среднего давления межвенечный зазор первой ступени должен быть увеличен - в зависимости от конструкции надбандажного уплотнения и высоты лопаток до значения z* = z/(t1sin
![цилиндр среднего давления паровой турбины, патент № 2208682](/images/patents/262/2208023/945.gif)
Класс F01D1/02 с неподвижными направляющими аппаратами для рабочего тела и ротором с лопатками
паровая турбина - патент 2520255 (20.06.2014) | |
роторно-вихревая машина - патент 2519624 (20.06.2014) | ![]() |
система вентиляции и способ ее сборки - патент 2500891 (10.12.2013) | ![]() |
цилиндр среднего давления паровой турбины - патент 2414602 (20.03.2011) | ![]() |
роторно-вихревая машина - патент 2332586 (27.08.2008) | ![]() |
многоступенчатая роторно-вихревая машина с объединенными статорами - патент 2331796 (20.08.2008) | ![]() |
цилиндр среднего давления паровой турбины - патент 2319016 (10.03.2008) | ![]() |
проточная часть паровой турбины - патент 2306424 (20.09.2007) | ![]() |
роторно-вихревая машина - патент 2156863 (27.09.2000) | |
микротурбина - патент 2054560 (20.02.1996) |