цилиндр паровой турбины
Классы МПК: | F01D25/26 двойные кожухи; мероприятия, снижающие температурные напряжения в кожухах |
Автор(ы): | Бакурадзе Михаил Викторович (RU), Бухарин Олег Владимирович (RU), Гудков Николай Николаевич (RU), Ермолаев Владимир Владимирович (RU), Кошелев Сергей Алексеевич (RU), Бабиев Андрей Николаевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Теплоэнергосервис-ЭК" (ОАО "Теплоэнергосервис-ЭК") (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2005-04-04 публикация патента:
20.06.2006 |
Изобретение относится к области энергетики, к турбиностроению и может быть использовано при конструировании паровпускной части цилиндра паровой турбины. Цилиндр паровой турбины включает переднюю паровпускную часть внешнего корпуса, переднюю часть внутреннего корпуса с направляющим аппаратом первой ступени, обойму переднего уплотнения, установленную в кольцевом пазу внешнего корпуса у его торцевой стенки, и паровпускные патрубки, при этом внешняя поверхность обоймы расположена в радиальном направлении снаружи между кольцевым пазом внешнего корпуса и корневым обводом направляющего аппарата первой ступени, а между периферией передней части внутреннего корпуса и обводом внешнего корпуса выполнен зазор, ограниченный тепловым расширением, кроме того, обойма переднего уплотнения имеет ребра, перекрывающие сечение паровпуска между паровпускными патрубками, причем два горизонтальных ребра выполнены в виде лап заодно с фланцами горизонтального разъема нижней половины обоймы, опирающихся на нижнюю половину внешнего корпуса. Изобретение позволяет устранить конструктивные недостатки известного устройства, а именно упростить исполнение внешнего корпуса цилиндра, выполнить камеру паровпуска большого поперечного сечения с улучшенными аэродинамическими качествами, с полным окружным подводом к направляющему аппарату первой ступени и, кроме того, ужесточить опирание обоймы переднего уплотнения во внешнем корпусе, что приводит к повышению экономичности и надежности паровой турбины. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
(56) (продолжение):
CLASS="b560m"10.09.1999. RU 2122639 C1, 27.11.1998. SU 1138526 А, 07.02.1985. PR 2569766 А, 07.03.1986. GB 1541202 А, 21.02.1979.
Формула изобретения
1. Цилиндр паровой турбины, включающий переднюю паровпускную часть внешнего корпуса, переднюю часть внутреннего корпуса с направляющим аппаратом первой ступени, обойму переднего уплотнения, установленную в кольцевом пазу внешнего корпуса у его торцевой стенки, и паровпускные патрубки, отличающийся тем, что внешняя поверхность обоймы расположена в радиальном направлении снаружи между кольцевым пазом внешнего корпуса и корневым обводом направляющего аппарата первой ступени, между периферией передней части внутреннего корпуса и обводом внешнего корпуса выполнен зазор, ограниченный тепловым расширением, а обойма переднего уплотнения имеет ребра, перекрывающие сечение паровпуска между паровпускными патрубками.
2. Цилиндр по п.1, отличающийся тем, что два горизонтальных ребра выполнены в виде лап заодно с фланцами горизонтального разъема нижней половины обоймы, опирающихся на нижнюю половину внешнего корпуса.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области энергетики, к турбиностроению и может быть использовано при конструировании паровпускной части цилиндра паровой турбины.
Аэродинамические качества камеры паровпуска имеют большое значение для экономичности и надежности работы последующей за ней проточной части цилиндра и особенно первой ступени, ее рабочих лопаток, поэтому при конструктивной отработке обычно стараются обеспечить по возможности равномерный подвод пара к направляющему аппарату первой ступени, то есть минимальное отклонение векторов скоростей потока по величине и направлениям от среднего в окружном и радиальном направлении, предпочтителен осевой вход в каналы направляющих лопаток первой ступени.
Известен цилиндр паровой турбины, в котором обводы камеры паровпуска образованы торообразной торцевой стенкой наружного корпуса, переходящей в корневую обечайку, под которой радиально внутри расположена обойма переднего уплотнения, при этом обойма направляющего аппарата (внутренний корпус) выполнена заодно с наружным корпусом (Кириллов И.И., Иванов В.А., Кириллов А.И. Паровые турбины и паротурбинные установки. - Л.: Машиностроение, 1978. С. 104. Рис.VI 3; с.106. Рис.VI 4).
Недостатком известного цилиндра паровой турбины является сложность изготовления отливки наружного корпуса из-за наличия обечайки в корневой зоне камеры паровпуска, выполненной заодно с корпусом обоймы первой ступени, при этом обойму первых ступеней нельзя скрепить по горизонтальному разъему, что увеличивает протечки.
Известен цилиндр паровой турбины, в котором обводы камеры паровпуска образованы торообразной торцевой стенкой наружного корпуса, переходящей в корневую обечайку, под которой радиально внутри расположена обойма переднего уплотнения, при этом обойма первых ступеней выполнена отдельной и установлена в кольцевом пазу наружного корпуса. (Кириллов И.И., Иванов В.А., Кириллов А.И. Паровые турбины и паротурбинные установки. - Л.: Машиностроение, 1978. С.104. Рис.VI.2).
Недостатком известного цилиндра паровой турбины является сложность изготовления отливки наружного корпуса, несмотря на отдельное исполнение обоймы первых ступеней, при этом из-за необходимости вынимать обойму первых ступеней нельзя выполнить достаточно эффективный конфузорный протяженный в осевом направлении периферийный обвод обоймы на входе в направляющий аппарат первой ступени.
Известен цилиндр паровой турбины, включающий внутренний корпус направляющего аппарата первой ступени, выполненный в виде сопловых коробок, расположенных внутри паровпускной части внешнего корпуса так, что внутренние стенки сопловых коробок образуют обводы внутренней камеры паровпуска, причем обойма переднего уплотнения установлена в кольцевом пазу внешнего корпуса у его торцевой стенки и большей частью расположена между этим пазом и рабочим колесом первой (регулирующей) ступени в осевом направлении, а в радиальном направлении между этим пазом и ротором, т.е. радиально внутри (Шляхин П.Н. Паровые и газовые турбины. - М.: Энергия, 1974. С.95. Рис.8.2.).
По совокупности признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.
Недостатки известного цилиндра, принятого за прототип, проявляются при применении данной конструкции паровпускной части для цилиндра паровой турбины с большим объемным расходом пара на выходе при относительно невысоких параметрах пара по температуре и давлению.
Конструкция паровпускной части цилиндра с внутренней пароподводящей камерой во внутреннем корпусе или в сопловых коробках более сложна в изготовлении и сборке, чем одностенное исполнение камеры паровпуска, кроме того, исполнение с сопловыми коробками не обеспечивает полный окружной подвод пара к первой ступени проточной части, что необходимо для надежной работы рабочих лопаток первой ступени. Затруднено или невозможно выполнение пароподводящей камеры в сопловых коробках или внутреннем корпусе большого поперечного сечения, что необходимо для цилиндра паровой турбины с большим объемным расходом на паровпуске, например, однопоточный цилиндр низкого или среднего давления. При этом установка обоймы переднего уплотнения в кольцевом пазу внешнего корпуса далеко от ее центра массы вызывает некоторый перекос ее оси из-за податливости и наличия тепловых зазоров в местах опирания боковых лапок и в посадке по кольцевому пазу, что приводит к неравномерности радиального зазора в лабиринтовых уплотнениях по окружности. Перечисленные выше недостатки известного устройства приводят к снижению экономичности и надежности паровой турбины.
Заявляемое техническое решение позволяет устранить конструктивные недостатки известного устройства, принятого за прототип, а именно упростить исполнение внешнего корпуса цилиндра, выполнить камеру паровпуска большого поперечного сечения с улучшенными аэродинамическими качествами, с полным окружным подводом к направляющему аппарату первой ступени и, кроме того, ужесточить опирание обоймы переднего уплотнения во внешнем корпусе, что приводит к повышению экономичности и надежности паровой турбины.
Предложен цилиндр паровой турбины, включающий переднюю паровпускную часть внешнего корпуса, переднюю часть внутреннего корпуса с направляющим аппаратом первой ступени, обойму переднего уплотнения, установленную в кольцевом пазу внешнего корпуса у его торцевой стенки, и паровпускные патрубки, при этом внешняя поверхность обоймы расположена в радиальном направлении снаружи между кольцевым пазом внешнего корпуса и корневым обводом направляющего аппарата первой ступени, а между периферией передней части внутреннего корпуса и обводом внешнего корпуса выполнен зазор, ограниченный тепловым расширением, кроме того, обойма переднего уплотнения имеет ребра, перекрывающие сечение паровпуска между паровпускными патрубками, причем два горизонтальных ребра выполнены в виде лап заодно с фланцами горизонтального разъема нижней половины обоймы, опирающихся на нижнюю половину внешнего корпуса.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показано поперечное сечение камеры паровпуска, на фиг.2 - продольное сечение А-А, на фиг.3 - вид на разъем Б.
Цилиндр паровой турбины включает переднюю паровпускную часть внешнего корпуса 1, переднюю часть внутреннего корпуса 2 с направляющим аппаратом (диафрагмой) первой ступени 3, обойму переднего уплотнения 4, установленную в кольцевом пазу 5 внешнего корпуса 1 у его торцевой стенки так, что узлы 1, 2, 4 вместе образуют обводы камеры паровпуска 6, и паровпускные патрубки 7. Внешняя поверхность обоймы переднего уплотнения 4 расположена в осевом направлении между кольцевым пазом 5 внешнего корпуса 1 и в радиальном направлении между кольцевым пазом 5 внешнего корпуса 1 и корневым обводом 8 направляющего аппарата первой ступени 3 с зазором относительно него. На периферии передней части внутреннего корпуса 2 выполнен радиальный козырек 9, отделяющий камеру паровпуска 6 от полости (камеры) 10 между внутренним корпусом 2 и наружной обечайкой внешнего корпуса 1. Между периферией передней части внутреннего корпуса 2 (козырька 9) и обводом внешнего корпуса 1 выполнен минимальный зазор , ограниченный обеспечением относительных тепловых расширений внешнего корпуса 1 и внутреннего корпуса 2. Обойма переднего уплотнения 4 имеет радиальные ребра 11, 12, расположенные в вертикальной плоскости, и ребра 13, расположенные в горизонтальной плоскости, перекрывающие сечение паровпуска между паровпускными патрубками 7, при этом два горизонтальных ребра 13 выполнены в виде лап заодно с фланцами горизонтального разъема нижней половины обоймы 4, опирающихся напротив осей паровпускных патрубков 7 на нижнюю половину внешнего корпуса 1. На нижнем ребре 12 выполнен паз, сопряженный со шпонкой 14, установленной внизу камеры паровпуска 6 внешнего корпуса 1.
Цилиндр паровой турбины работает следующим образом. Пар в цилиндр входит по четырем паровпускным патрубкам 7 в камеру паровпуска 6, обтекая внутренние стенки передней части внешнего корпуса 1, внешнюю поверхность обоймы переднего уплотнения 4 от кольцевого паза 5 до корневого обвода 8 направляющего аппарата первой ступени 3, радиальный козырек 9 и периферийный обвод передней части внутреннего корпуса 2. При этом благодаря очень малому зазору очень малая часть пара из камеры паровпуска 6 проникает в соседнюю полость 10 и, соответственно, не вызывает дополнительных потерь. При таком типичном не радиальном расположении паровпускных патрубков 7 (фиг.1) при протекании пара могут возникать вихревые зоны с повышенными аэродинамическими потерями, размещение радиальных ребер 11, 12, 13 в этих зонах, частично перекрывающих поперечное сечение камеры паровпуска 6, уменьшает вихревые потери в этих зонах. Горизонтальные ребра - лапы 13 ужесточают опирание обоймы переднего уплотнения 4, а соединение паза в нижнем ребре 12 со шпонкой 14 улучшает центровку обоймы 4 в поперечном направлении, что способствует сохранению равномерного по окружности и по длине обоймы 4 радиального зазора в переднем уплотнении.
Класс F01D25/26 двойные кожухи; мероприятия, снижающие температурные напряжения в кожухах