Двухпоточный цилиндр паровой турбины

 

1. ДВУХПОТОЧНЫЙ ЦИЛИНДР ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ, содержащий к,орпус со статорными элементами, между которым и .ротором размещены камеры концевых уплотнений и паровпускные камеры проточных частей,, последние из которых имеют равные или различные -площади Г8 проходных сечений, клапанную коробку, сообщенную с впускной камерой двухпоточной регулировочной ступени, а между камерами за регулировочной ступенью и паровпускными камерами проточных частей установлены внутренние уплотнения, отличающийся тем, что, с целью улучщения массогабаритных характеристик, повышения надежности и экономичности, в диске регулировочной ступени выполнены перепускные отверстия с площадью проходного сечения не менее площади проходного сечения одного из потоков регулировочной ступени, сообщающие между собой камеры за регулировочной ступенью, которые через клапанную коробку подключены к пароI впускным камерам проточных частей. 2. Цилиндр по п. 1, отличающийся тем, что камеры за регулировочной ступенью через клапанную коробку сообщены с камерами концевых уплотнений. at О5 ..i-j

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1160060 А

4ся) F 01 D 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3631916/24-06 (22) 05.08.83 (46) 07.06.85. Бюл. № 21 (72) М. А. Казак, И. П. Фаддеев и С. Л. Хавия

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина (53) 621.165 (088.8) (56) 1. Патент Японии № 54 — 30441, кл. F 01 D 9/00, опублик. 1979.

2. Авторское свидетельство СССР № 260634, кл. F 01 D 3/02, 1968. (54) (57) 1. ДВУХПОТОЧНЫЛ ЦИЛИНДР

ПАРОВОЯ ТУРБИНЫ, содержащий корпус со статорными элементами, между которым и,ротором размещены камеры концевых уплотнений и паровпускные камеры проточных частей„последние из которых имеют равные или различные -площади проходных сечений, клапанную коробку, сообщенную с впускной камерой двухпоточной регулировочной ступени, а между камерами за регулировочной ступенью и паровпускными камерами проточных частей установлены внутренние уплотнения, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных характеристик, повышения надежности и экономичности, в диске регулировочной ступени выполнены перепускные отверстия с площадью п роходного сечения не менее площади проходного сечения одного из потоков регулировочной ступени, сообщающие между собой камеры за регулировочной ступенью, которые через клапанную коробку подключены к паровпускным камерам проточных частей.

2. Цилиндр по и. 1, отличающийся тем, что камеры за регулировочной ступенью через клапанную коробку сообщены с ка- Сю мерами концевых уплотнений.

1160060 турбины с частичными нагрузками 0-30 и

0-60 /р от полной нагрузки одна группа клапанов, регулирующая пропуск пара в одну из проточных частей, полностью закрыта. Работает другая проточная часть, пропуск пара через которую регулируется своей группой клапанов. Таким образом реализуется по потокам регулирование в диапазонах 0-30 и 0-60 /< мощности. Промежуточные режимы свыше 30 и 60 /р мощности реализуются при полностью открытых клапанах одной группы и частично открытых клапанах второй группы. Режим полной нагрузки реализуется при полностью открытых клапанах обеих групп. При этом свежий пар из паровпускных камер поступает . в обе проточные части (1).

Однако подвод свежего пара осуществляется через паровыпускные клапаны непосредственно в проточную часть нерегулируемых ступеней. Большая часть корпуса турбины нагружена высоким давлением пара.

45

Изобретение относится к энергетическому оборудованию, а именно к паровым турбинам, предназначенным для частой работы на частичных режимах нагрузки в ка-! честве пиковых или полупиковых установок на электростанциях и в качестве силовой установки на транспортных судах, в том числе на ледоколах и судах спецназначения.

Известен двухпоточный цилиндр паровой турбины, который имеет общую центральную паровую камеру, соединенную через независимые группы регулировочных клапанов с паровпускными камерами для каждого потока двухпоточной паровой турбины, при этом камеры разделены перегородкой, между которой и валом паровой турбины выполнено уплотнение. При работе

Это приводит к необходимости утолщения стенок корпуса, увеличению металлоемкости и ухудшению массогабаритных характеристик турбоагрегата. Несимметричный подвод свежего пара к турбине приводит к неравномерности температурного поля корпуса, дополнительным деформациям и напряжениям в корпусе турбины. Выполнение общей паровой камеры свежего пара в корпусе турбины и размещение в камере регулировочных клапанов значительно усложняет конструкцию турбины.

Известен также двухпоточный цилиндр паровой турбины, содержащий корпус со статорными элементами, между которым и ротором размещены камеры концевых уплотнений и паровпускные камеры проточных частей, последние из которых имеют равные или различные площади проходных сечений, клапанную коробку, сообщенную с впускной камерой двухпоточной регулировочной ступени, а между камерами за регулировочной ступенью и паровпускными

15 камерами проточных частей установлены внутренние уплотнения (2)., Однако для известного цилиндра характерны недостаточные надежность и экономичность, а также сложность конструкции, приводящая к увеличению массогабаритных характеристик цилиндра в сборе, Цель изобретения — повышение надежности и экономичности и улучшение массогабаритных характеристик цилиндра.

Указанная цель достигается тем, что в двухпоточном цилиндре паровой турбины, содержащем корпус со статорными элементами, между которым и ротором размещены камеры концевых уплотнений и паровпускные камеры проточных частей, последние из которых имеют равные или различные площади проходных сечений, клапанную коробку., сообщенную с впускной камерой двухпоточной регулировочной ступени, а между камерами за регулировочной ступенью и паровпускными камерами проточных частей установлены внутренние уплотнения, в диске регулировочной ступени выполнены перепускные отверстия с площадью проходного сечения не менее площади проходного сечения одного из потоков регулировочной ступени, сообщающие между собой камеры за регулировочной ступенью, которые через клапанную коробку подключены к паровпускным камерам проточных частей.

При этом камеры за регулировочной ступенью через клапанную коробку сообщены с камерами концевых уплотнений.

На фиг. 1 изображена схема двухпоточного цилиндра паровой турбины с постоянной частотой вращения; на фиг. 2 — схема двухпоточного цилиндра паровой турбины с переменной частотой вращения с турбиной заднего хода, установленной в отдельном корпусе.

Двухпоточный цилиндр паровой турбины имеет корпус 1 и ротор 2 с двумя нерегулируемыми проточными частями 3 и 4 с равными или различными площадями проходных сечений, камеры 5 и 6, расположенные за двухпоточной регулировочной ступенью 7, и паровпускные камеры 8 и 9 проточных частей 3 и 4. Регулировочная ступень 7 содержит один сопловой аппарат

10 на.оба потока 11 и 12 и рабочие лопатки 13; укрепленные на диске 14, имеющем перепускные отверстия 15, соединяющие камеры 5 и 6. Паровпускные камеры 8 и 9 отделены от камер 5 и 6 внутренними уплотнениями 16 и !7. Площади проходного (расходного) сечения потоков 11 и 12 могут быть равны или различны.

Перепускные отверстия 15 имеют общую площадь проходного сечения не менее площади проходного сечения одного из потоков 11 и 12 регулировочной ступени 7 (большего по расходу).

1160060

Клапанная коробка 18 имеет общий регулирующий клапан 19 и независимые клапаны 20 — 23 и соединена с линией острого пара (не показана) трубопроводом 24, с камерами 5 и 6 трубопроводами 25 и 26, а с паровпускными камерами 8 и 9 трубопроводами 27 и 28 по потокам 11 и 12 соответственно. Камеры 5 и 6 трубопроводами 29 и 30 через клапанную коробку 18 сообщены с камерами 31 и 32 концевых уплотнений 33 и 34, одной стенкой которых являются торцовые поверхности 35 и 36 ротора 2.

В турбине с переменной частотой вращения, содержащей турбину 37 заднего хода (фиг. 2), камеры 5 и 6 трубопроводами 38 и 39 соединены с камерами 40 и 41, расположенными по обеим сторонам диска

42 турбины 37 заднего хода, размещенной

5 вне основного корпуса 1, в собственном корпусе 43. Клапанная коробка 18 содержит отсек 44, в- котором размещены трубопро- 20 вод 45 острого пара и клапан 46. Отсек 44 клапанной коробки 18 соединен с турбиной 37 заднего хода трубопроводом 47. Клапанная коробка 18 сообщена трубопроводом 48 с впускной камерой 49 двухпоточной регулировочной ступени 7.

Двухпоточный цилиндр паровой турбины работает следующим образом. свежий пар поступает к цилиндру (турбине) через регулирующий клапан 19 из клапанной коробки 18, в которую пар под- 30 водится по трубопроводу 24. Острый пар к турбине 37 заднего хода подводится через клапан 46 из отсека 44 клапанной коробки

18, в который пар поступает по трубопроводу 45.

Поступивший во впускную камеру 49 через регулирующий клапан 19 острый пар расширяется в регулировочной ступени 7, совершая работу. Из регулировочной ступени 7 пар попадает в камеры 5 и 6, откуда по трубопроводам 25 и 26 подается в 4р клапанную коробку 18, затем по трубопроводам 27 и 28 в проточные части 3 и 4. При реализации режимов нагрузки в диапазоне (0-0,3) открыт клапан 21, а клапан 20 закрыт. При полном открывании клапана

2l проточная часть 4 работает на расчетном режиме с наибольшим КПД. Пар, прошедший через поток 11 регулировочной ступени, попадает в камеру 5, а. затем через перепускные отверстия 15 перепускается в камеру 6. Возникшее осевое усилие при 5р работе проточной части 4 уравновешивается подачей пара в камеру. 32 концевых уплотнений 34 открыванием клапана 23. Пар от клапана 23 подводится к камере 32 по трубопроводу.30. Разгружающее усилие обра4 зуется от воздействия пара на торцовую поверхность 36 ротора 2.

При реализации режимов нагрузки в диапазоне (0,3-0,7) пар подводится к про- . точной части 3 открыванием клапана 20.

При полном открывании клапана 20 проточная часть 3 работает на расчетном режиме с наибольшим КПД. Пар, прошедший через поток 12 регулировочной ступени 7,. попадает в камеру 6, затем через разгрузочные перепускные отверстия 15 перепускается в камеру 5: Возникшее осевое усилие при работе проточной части 3 уравновешивается подачей пара в камеру 31 открыванием клапана 22. Пар от клапана 22 подводится к камере 31 по трубопроводу 29. Разгружающее усилие образуется от воздействия пара на торцовую поверхность 35 ротора 2.

При полностью открытых клапанах 20 и 21 цилиндр (турбина) работает на номинальной нагрузке, обеспечивая реализацию третьих характерных режимов работы ледоколов. При этом обе проточные части 3 и 4 работают при наибольшем (расчетном) КПД.

Режимы заднего хода a реверсивной турбине (фиг. 2) обеспечиваются подводом пара к турбине 37 заднего хода открыванием клапана 46. Пар по трубопроводу 47 подводится к турбине 37 заднего хода. При этом клапаны 20 и 21 закрыты.

Разгрузка осевого усилия реверсивной турбины при ее работе отдельно проточными частями 3 и 4 обеспечивается подачей пара в соответствующую камеру 40 (41) турбины 37 заднего хода. Например, при работе проточной части 3 открыванием клапана 22 пар по трубопроводу 38 подводится в камеру 40. При работе проточной части 4 и неработающей проточной части 3 для разгрузки усилия пар подводится клапаном 23 по трубопроводу 39 к камере 41.

Таким образом, улучшение массогабаритных характеристик цилиндра (турбины) достигается за счет уменьшения размеров и массы протока, реализующего мощности в диапазоне 0,2-0,3 от номинальной, а также за счет уменьшения толщины корпуса, меньшей по площади проходного сечения (размера) проточной части.

Предлагаемый цилиндр имеет высокую эффективность при работе на частичных режимах нагрузки и позволяет реализовать характерные и номинальный режимы при номинальном КПД, что приближает КПД турбины при работе на характерных частичных нагрузках к номинальному и приводит к уменьшению затрат на производство электроэнергии при эксплуатации на нерасчетных режимах нагрузки.

1160060

Составитель В. Гуторов

Редактор И. Николайчук Техред И. Верес Корректор В. Синицкая

Заказ 3714 29 Тираж 497 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4