Часть низкого давления паровой турбины
Владельцы патента RU 2558743:
Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова" (ОАО "НПО ЦКТИ") (RU)
Часть низкого давления паровой турбины включает корпус турбины с конденсатором, ротор с рабочими лопатками ступеней, установленные в корпусе ободы диафрагм, оснащенные направляющими лопатками и козырьками уплотнений, и перегородку, отделяющую периферийную область за последней ступенью от входа в конденсатор. Имеется дренаж в виде отверстий в нижней части корпуса. В ободах между направляющими лопатками выполнены радиальные отверстия. Между ободами и козырьками уплотнений выполнены щели. Между козырьками и концами рабочих лопаток имеются уплотнительные зазоры. В нижней части перегородки выполнено дренажное отверстие, а по периферии перегородки - выходные отверстия. С дренажным отверстием сообщается дренажная труба, заведенная под уровень конденсата. Высота трубы больше величины разрежения в периферийной области в метрах водяного столба. Выходные отверстия снабжены обратными клапанами. Достигается повышение надежности и экономичности паровой турбины при малых расходах пара в цилиндре низкого давления за счет предотвращения возможности попадания эрозионно-опасной влаги из конденсатора в ступень через периферийные отверстия и за счет сохранения дренирования камеры перед ступенью во всем диапазоне рабочих расходов пара, включая пусковые и малорасходные режимы. 1 ил.
Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на ТЭС с конденсационными турбинами, в том числе имеющими отбор на отопление.
Известна часть низкого давления паровой турбины, в которой последняя ступень по периферии зазора между решетками направляющих и рабочих лопаток соединена с паровой полостью конденсатора посредством радиальной кольцевой щели (Щегляев А.В. Паровые турбины. Изд. 5-е. - М.: Энергия, 1976, с. 157, рис. 5-16, б).
Недостаток известной части низкого давления паровой турбины заключается в том, что при пусковых и малорасходных режимах через влагоудаляющую щель в ступень присасывается эрозионно-опасная влага из конденсатора (Орлик В.Г., Качуринер Ю.Я. и др. Эрозия рабочих лопаток последних ступеней паровых турбин на пусковых и малорасходных режимах. - Электрические станции, 2007, №4, с. 6-10), поскольку при таких режимах давление пара перед рабочей и даже перед направляющей решетками оказывается ниже, чем в конденсаторе (Сандовский В.Б. и др. К вопросу об образовании торового вихря у периферии турбинной ступени с малым отношением Dcp/l. - Труды ЦКТИ, вып.184, 1981).
Известна часть низкого давления паровой турбины, в которой последняя ступень соединена с паровой полостью конденсатора посредством радиальных отверстий между направляющими лопатками в ободе диафрагмы (Кондратьев В.Н., Лисянский А.С. и др. Проект модернизации турбин мощностью 300 МВт. - Электрические станции, 1999, №7, с. 78-81).
По совокупности признаков эта известная часть низкого давления паровой турбины является наиболее близкой к заявленной и принята за прототип.
Недостатком устройства, принятого за прототип, является попадание в ступень эрозионно-опасной влаги из конденсатора при пусковых и малорасходных режимах работы турбины через радиальные отверстия по вышеупомянутой причине. Кроме того, по той же причине прекращается дренирование конденсата из камеры перед ступенью через дренажные отверстия в корпусе турбины, уровень конденсата достигает каналов между направляющими лопатками, и вода, увлекаемая потоком пара, попадает на рабочие лопатки последней ступени, вызывая их эрозионное повреждение.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым. При этом предложенное изобретение не вытекает явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем. Определение из выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков позволило установить в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков по отношению к рассматриваемому заявителем техническому результату, изложенную в нижеприведенной формуле изобретения.
Заявляемое техническое решение позволяет повысить надежность и экономичность паровой турбины при малых расходах пара в цилиндре низкого давления за счет предотвращения возможности попадания эрозионно-опасной влаги из конденсатора в ступень через периферийные отверстия и за счет сохранения дренирования камеры перед ступенью. Таким образом, предложенная часть низкого давления паровой турбины обеспечивает защиту лопаточного аппарата последней ступени от эрозии во всем диапазоне рабочих расходов пара, включая пусковые и малорасходные режимы.
Предложена часть низкого давления паровой турбины, включающая корпус турбины с конденсатором, ротор с рабочими лопатками ступеней, установленные в корпусе ободы диафрагм, оснащенные направляющими лопатками и козырьками уплотнений, и перегородку, отделяющую периферийную область за последней ступенью от входа в конденсатор, с дренажом в виде отверстий в нижней части корпуса, с радиальными отверстиями в ободах между направляющими лопатками, со щелями между ободами и козырьками уплотнений, с уплотнительными зазорами между козырьками и концами рабочих лопаток, а также с дренажным отверстием в нижней части перегородки и выходными отверстиями по периферии перегородки. Дренаж дополнительно выполнен трубой, заведенной под уровень конденсата, с высотой трубы больше величины разрежения в периферийной области в метрах водяного столба, а выходные отверстия снабжены обратными клапанами.
Изобретение иллюстрируется чертежом.
Часть низкого давления паровой турбины включает корпус 1 турбины с конденсатором 2, ротор 3 с рабочими лопатками 4 ступеней, установленные в корпусе 1 ободы 5 диафрагм с направляющими лопатками 6 и козырьками 7 уплотнений, и перегородку 8, отделяющую периферийную область 9 за последней ступенью от входа в конденсатор 2, с дренажом в виде отверстий 10 в нижней части корпуса 1, радиальными отверстиями 11 в ободах 5 между направляющими лопатками 6, со щелями 12 между ободами 5 и козырьками 7 уплотнений, с уплотнительными зазорами между козырьками 7 и концами рабочих лопаток 4, а также с дренажным отверстием 13 в нижней части перегородки 8 и выходным отверстием 14 в перегородке 8. К перегородке 8 дополнительно прикреплена дренажная труба 15, сообщающаяся с дренажным отверстием 13 и заведенная под уровень конденсата в конденсаторе 2, поддерживаемый штатным регулятором (не показан), с высотой трубы 15 больше величины разрежения в периферийной области 9 в метрах водяного столба. Выходные отверстия 14 со стороны конденсатора 2 снабжены обратными клапанами 16 (заслонками).
Часть низкого давления паровой турбины работает следующим образом. При работе паровой турбины с расходом пара в конденсатор 2, достаточным для обеспечения положительного перепада давления на решетку рабочих лопаток 4 последней ступени, через эту ступень, кроме основного потока пара, протекают следующие дополнительные потоки среды, попадающие в периферийную область 9 за ступенью - поток через зазоры уплотнений между рабочими лопатками 4 и козырьками 7, поток из межвенцового зазора через щели 12 между ободом 5 и козырьком 7, поток из каналов между направляющими лопатками 6 через отверстия 11 в ободе 5, поток пара из области перед ободом 5 через дренажное отверстие 10 в корпусе 1. Вместе с паром указанные потоки удаляют из последней ступени в периферийную область 9 капельную влагу, сепарируемую из основного потока пара с вращающихся рабочих лопаток 4 последней (и предпоследней) ступени к периферии инерционными (центробежными) силами, а также влагу, конденсирующуюся на поверхности обода 5 и внутренних поверхностях корпуса 1 турбины. Благодаря окружной составляющей скорости потока в периферийной области 9 под влиянием пара из межвенцового зазора через кольцевую щель 12, закрученного направляющими лопатками 6, происходит оседание капельной влаги на внутренних стенках кольцевой перегородки 8 и, под воздействием гравитации, скопление этой влаги в нижней ее части. Под действием перепада давления между периферийной областью 9 и конденсатором 2 обратные клапаны 16 открыты, и пар из этой области вытекает в полость конденсатора 2 через отверстия 14 в перегородке 8. Конденсат, скапливающийся в нижней части периферийной области 9, попадает через отверстие 13 в дренажную трубу 15, по которой стекает под уровень конденсата в конденсаторе 2. При работе турбины на режимах пуска и малых расходов пара давление пара перед рабочими 4 и перед направляющими лопатками 6, а также в периферийной области 9 оказывается ниже, чем в конденсаторе 2, отчего обратные клапаны 16 оказываются в закрытом положении. Поэтому обратного течения пара из конденсатора 2 в периферийную область 9 не возникает. Невозможным становится и изменение направления дополнительных потоков пара в упомянутых влагоудаляющих каналах на обратное, что было характерно для аналогов и прототипа и приводило к присосу в последнюю ступень эрозионно-опасной капельной влаги из конденсатора 2 и его входной части, включая влагу охладительных впрысков. То есть оснащение отверстий 14 обратными клапанами 16 предотвращает попадание в последнюю ступень эрозионно-опасной влаги через влагоудаляющую щель 12, отверстия 10, 11 и через зазоры уплотнений между рабочими лопатками 4 и козырьком 7. Хотя из-за пониженного давления в периферийной области 9 уровень конденсата в дренажной трубе 15 поднимается выше регулируемого уровня в конденсаторе 2, но он не достигает нижней точки перегородки 8, так как высота трубы существенно больше величины разрежения в периферийной области 9 в метрах водяного столба. Поэтому дренирование последней ступени через дренажные отверстия 10 и 13 продолжает функционировать.
Часть низкого давления паровой турбины, включающая корпус с конденсатором, ротор с рабочими лопатками ступеней, установленные в корпусе ободы диафрагм, оснащенные направляющими лопатками и козырьками уплотнений, и перегородку, отделяющую периферийную область за последней ступенью от входа в конденсатор, с дренажом в виде отверстий в нижней части корпуса, с радиальными отверстиями в ободах между направляющими лопатками, со щелями между ободами и козырьками уплотнений, с уплотнительными зазорами между козырьками и концами рабочих лопаток, а также с дренажным отверстием в нижней части перегородки и выходными отверстиями по периферии перегородки, отличающаяся тем, что дренаж дополнительно выполнен трубой, заведенной под уровень конденсата, с высотой трубы больше величины разрежения в периферийной области в метрах водяного столба, а выходные отверстия снабжены обратными клапанами.
