Паровая турбина низкого давления

Авторы патента:

ДАЛСАНИЯ Пракаш Б. (IN)

НЕЕЛИ Судхакар (IN)

F01D25/30 - выхлопные патрубки, выпускные камеры и т.п.

Владельцы патента RU 2580913:

Дженерал Электрик Компани (US)

Концевые бандажи (411) на лопатках (419) последней ступени конденсационной паровой турбины (410) могут создавать значительное препятствие и образовывать завихрение у стенки паронаправляющей (423, 424) диффузора (300), что приводит к отрыву потока пара от указанной стенки паронаправляющей. Образование завихрения уменьшает проходное сечение для распространения оставшейся текучей среды, что приводит к недостаточному восстановлению давления. Предложен направленный внутрь радиальный выступ (425), который имеет заданную высоту и расстояние вдоль внутренней стенки (480) паронаправляющих (423, 424) и слегка отклоняет потоки концевой протечки в направлении вниз, уменьшая эффект блокирования, создаваемый бандажом. 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Изобретение относится в целом к выхлопным патрубкам конденсационных паровых турбин и, более конкретно, к форме диффузора в выхлопном патрубке.

[0002] В паровых турбинах низкого давления восстановление давления в выхлопных патрубках можно разделить на две части: 1) восстановление давления на участке от впуска диффузора до конца паронаправляющей и 2) восстановление давления на участке от конца паронаправляющей до конденсатора. Восстановление давления ниже по потоку от паронаправляющей представляет собой большую трудность, поскольку за концом паронаправляющей в выхлопном патрубке расположены опорные стойки. Следовательно, имеется необходимость в выполнении любого возможного усовершенствования в паронаправляющей.

В патенте SU 546733 А1, МПК F01D 25/30, 15.02.1977 раскрыт способ повышения эффективности осерадиального диффузора турбомашины путем уменьшения интенсивности срывных явлений благодаря установке в диффузоре, между его наружной и внутренней направляющими, кольцевой направляющей перегородки со сквозными каналами. Указанные каналы образованы решеткой кольцевых лопаток. Интенсивность отрыва потока снижается благодаря ускорению пограничного слоя на выпуклых поверхностях кольцевой перегородки. Однако такой способ не позволяет повышать эффективность протекания потока на входе в диффузор, в частности в зоне у выпуска лопаток последней ступени, и устранять эффект блокирования потока бандажом лопаток, возникающий вследствие завихрений потока, которые образуются у концевого бандажа.

[0003] Восстановление давления на участке от впуска диффузора до конца паронаправляющей зависит от многих параметров, таких как: 1) степень расширения (отношение области выпуска к области впуска), 2) осевая длина за осевой линией лопатки последней ступени (определяет радиус поворота), 3) протечки у конца лопатки последней ступени и 4) толщина бандажа лопатки последней ступени (увеличенная толщина бандажа вызывает большее блокирование).

[0004] Расстояние вдоль оси диффузора измеряют как расстояние от осевой линии лопатки последней ступени до конца диффузора, которое обычно вдвое превышает высоту лопатки и выражается как «2*Lbw/al». Например, если высота лопатки равна 40 дюймов (101,6 см), то осевая длина диффузора составит 80 дюймов (203,2 см).

[0005] Для паровой турбины экономически целесообразным является уменьшение осевой длины диффузора, так как это непосредственно уменьшает длину вала ротора. Меньшая осевая длина диффузора, например «1,6Lbw/al», требует большего радиуса поворота (наличия более крутой паронаправляющей) для обеспечения поддержания заданной степени расширения. Большой радиус поворота всегда приводит к отрыву потока пара от паронаправляющей. На фиг. 1 изображен первый диффузор 10, в который поступает отработанный пар от лопатки 5 длиной L с бандажом 6. Первый диффузор 10 имеет первую осевую длину 15, плавное закругление 20 стенки паронаправляющей и первую область 30 выпуска. Кроме того, на чертеже изображен второй, укороченный диффузор 50. Указанный второй диффузор 50 имеет уменьшенную осевую длину 55 и увеличенную область 65 выпуска, что обеспечивает сохранение степени расширения и приводит к необходимости выполнения стенки 70 паронаправляющей с более резким закруглением 60, что может привести к отрыву потока от указанной стенки.

[0006] Одним из способов уменьшения отрыва потока является обдувание пограничной поверхности, например, путем увеличения концевого зазора лопатки последней ступени. Струя, выходящая из концевого зазора, ослабляет указанный отрыв потока и приводит, таким образом, к улучшенному восстановлению давления. Однако увеличение зазора является нежелательным, поскольку оно влияет на эксплуатационные показатели лопатки последней ступени.

[0007] Кроме того, увеличенная толщина бандажа лопатки последней ступени может привести к блокированию потока вследствие завихрения, возникающего у бандажа. Наличие завихрения дополнительно увеличивает потери. На фиг. 2 проиллюстрировано воздействие концевого бандажа 6, выполненного на лопатке 5 последней ступени и создающего завихрение 75 в диффузоре 10. Блокирование бандажом 6 приводит к наличию медленно перемещающегося пара 70, который образует расширяющееся, медленно перемещающееся завихрение 75.

[0008] Таким образом, имеется необходимость в создании средства для улучшения восстановления давления при помощи крутой паронаправляющей.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0009] В соответствии с первым аспектом данного изобретения предложена паровая турбина низкого давления, содержащая внутренний корпус с венцом лопаток последней ступени, концевые бандажи, расположенные на указанном венце лопаток, выхлопной патрубок, окружающий внутренний корпус и радиально-осевой диффузор. Радиально-осевой диффузор содержит внутреннюю паронаправляющую и наружную паронаправляющую, которые расположены в указанном выхлопном патрубке у выпуска венца лопаток последней ступени. Внутренняя стенка наружной паронаправляющей выполнена с направленным внутрь радиальным выступом, расположенным ниже по потоку от выпуска лопатки последней ступени. Высота и местоположение направленного внутрь радиального выступа заданы с обеспечением уменьшения завихрения пара на стенке наружной паронаправляющей.

[0010] В соответствии с другим аспектом данного изобретения радиально-осевой диффузор расположен ниже по потоку от венца лопаток последней ступени конденсационной паровой турбины, в выхлопном патрубке. Указанный диффузор содержит внутреннюю паронаправляющую, наружную паронаправляющую с внутренней стенкой и направленный внутрь радиальный выступ, расположенный ниже по потоку от выпуска лопатки последней ступени на указанной внутренней стенке наружной паронаправляющей. Осевое местоположение и высота указанного выступа выбраны с обеспечением уменьшения завихрения пара на наружной радиальной стенке ниже по потоку от выпуска лопатки последней ступени.

[0011] В соответствии с еще одним аспектом данного изобретения предложен способ уменьшения образования завихрения на наружной паронаправляющей диффузора паровой турбины ниже по потоку от лопаток последней ступени с концевыми бандажами. Указанный способ включает расположение наружной и внутренней паронаправляющих у выпускного канала лопаток последней ступени и выполнение направленного внутрь радиального выступа на стенке наружной паронаправляющей, причем указанный выступ располагают на заданном осевом расстоянии вниз по потоку от осевой линии лопаток последней ступени и на заданной высоте, которые выбирают с обеспечением уменьшения завихрения пара на наружной радиальной стенке ниже по потоку от выпуска лопатки последней ступени.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0012] Эти и другие особенности, аспекты и преимущества данного изобретения станут более понятны после прочтения нижеследующего подробного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, на всем протяжении которых одинаковые номера позиций обозначают одинаковые элементы и на которых:

фиг. 1 изображает диффузор, в который поступает поток отработанного пара от турбинной лопатки длиной L,

фиг. 2 иллюстрирует завихрение, создаваемое бандажом на лопатке последней ступени,

фиг. 3 изображает продольный разрез варианта выполнения предложенного диффузора, расположенного на пути прохождения отработанного пара ниже по потоку от последней ступени, содержащей лопатки с концевым бандажом,

фиг. 4 изображает увеличенный вид внутренней стенки паронаправляющей, имеющей предложенную форму,

фиг. 5 изображает продольный разрез части паровой турбины, в которой тракт потока отработанного пара включает диффузор предложенной конфигурации,

фиг. 6 изображает предпочтительный диапазон местоположений осевого центра выступа для лопатки конкретной рабочей длины,

фиг. 7 изображает предпочтительный диапазон высот для центра выступа внутренней стенки паронаправляющей для лопатки конкретной высоты, измеряемой между нижней поверхностью концевого бандажа и нижней поверхностью внутреннего корпуса турбины,

фиг. 8 изображает различные формы направленных внутрь радиальных выступов, выполненных на внутренней стенке наружной паронаправляющей, в соответствии с данным изобретением, и

фиг. 9 изображает блок-схему способа уменьшения завихрения пара в диффузоре конденсационной паровой турбины.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0013] Приведенные ниже варианты выполнения данного изобретения имеют многочисленные преимущества, к которым относится уменьшение завихрения пара в диффузоре ниже по потоку от концевого бандажа лопаток последней ступени в конденсационной паровой турбине с обеспечением, таким образом, увеличения области распространения для более эффективного восстановления давления и повышения эффективности турбины. Повышенное восстановление давления может быть достигнуто даже при уменьшенной осевой длине диффузора в случае использования крутой паронаправляющей. Изобретение обеспечивает высокоэффективное распространение потока, что приводит к уменьшению противодавления турбины с обеспечением, таким образом, возможности получения повышенного отношения давлений в турбине для той же температурной области термодинамического цикла. Это дает возможность либо вырабатывать большую мощность при тех же параметрах цикла, либо вырабатывать такую же мощность при более высокой эффективности (то есть при более низком количестве подаваемого топлива).

[0014] Бандаж, имеющий очень большую толщину, создает значительное препятствие, приводящее к образованию завихрения у стенки наружной паронаправляющей, в результате чего происходит отрыв потока пара от стенки паронаправляющей. Завихрение, которое представляет собой медленно перемещающуюся текучую среду, занимает все бóльшую и бóльшую площадь по мере его продвижении вперед. Образование завихрения уменьшает эффективное проходное сечение для распространения оставшейся текучей среды, что приводит к недостаточному восстановлению.

[0015] Имеется потребность в создании средства, обеспечивающего уменьшение или полное устранение указанного завихрения. В данном изобретении предложен направленный внутрь радиальный выступ, выполненный в стенке наружной паронаправляющей и уменьшающий силу завихрения при помощи потоков концевых протечек. Таким образом, достигается более эффективное восстановление давления без нарушения степени расширения диффузора.

[0016] На фиг. 3 изображен продольный разрез варианта выполнения предложенного диффузора 300, расположенного в тракте 301 отработанного пара ниже по потоку от лопаток 310 последней ступени с концевым бандажом 311. Диффузор имеет область 315 впуска и область 316 выпуска. На чертеже внутренняя стенка 320 наружной паронаправляющей имеет обычное вогнутое в направлении наружу закругление 321 и предложенный направленный внутрь радиальный выступ 322. На фиг. 4 изображен увеличенный вид 330 внутренней стенки 320 наружной паронаправляющей ниже по потоку от лопатки последней ступени. Направленный внутрь радиальный выступ 340, высота которого составляет приблизительно 300 мм, расположен на расстоянии 350 приблизительно 3 дюйма (7,62 см) от осевого центра лопаток 310 последней ступени. Размеры приведены в качестве примера и не являются ограничивающими. Выступ 340, который слегка отклоняет потоки концевой протечки в направлении вниз, уменьшает эффект блокирования, создаваемый бандажом. Такое отклонение способствует возвращению основного потока к паронаправляющей, что обеспечивает более высокую эффективность диффузора.

[0017] В случае обычной внутренней стенки паронаправляющей диффузора бандаж лопатки вызывает отрыв нижерасположенной части потока пара. Основной поток пара, идущий от лопатки, протекает под концевым бандажом, а путь прохождения отдельного потока протечки над бандажом проходит вдоль стенки паронаправляющей. Еще ниже по потоку возникает большое завихрение медленно перемещающегося пара. В предложенном диффузоре, имеющем направленный внутрь радиальный выступ на внутренней стенке паронаправляющей, происходит соединение потока, протекающего вдоль внутренней стенки, и основного потока. Завихрение, возникающее ниже по потоку в предложенном диффузоре, значительно меньше завихрения, возникающего ниже по потоку в обычном диффузоре. Уменьшение завихрения в диффузоре происходит вследствие наличия направленного внутрь радиального выступа, выполненного на стенке паронаправляющей, и обеспечивает более высокую эффективность диффузора.

[0018] На фиг. 5 изображена паровая турбина с предложенным диффузором, имеющим направленный внутрь радиальный выступ на внутренней стенке наружной паронаправляющей. Паровая турбина, обозначенная в целом номером 410 позиции, содержит ротор 412, на котором установлены турбинные лопатки 414. На чертеже также показан внутренний корпус 416, на котором установлены неподвижные направляющие лопатки 418. Расположенное по центру в целом радиальное паровпускное отверстие 420 обеспечивает подачу пара к турбинным лопаткам 414 и неподвижным лопаткам 418 на противоположных осевых сторонах турбины для приведения в действие ротора 412. Неподвижные лопатки 418 и смежные с ними по оси лопатки 414 образуют различные ступени турбины, создающие проточный паровой трак, при этом следует понимать, что выходящий от лопаток 419 последней ступени паровой турбины пар протекает в выпускное отверстие 426 к конденсатору (не показан).

[0019] На чертеже также изображен наружный выхлопной патрубок 430, который окружает и поддерживает внутренний корпус 416 турбины, а также другие компоненты, такие как подшипники. Турбина содержит наружные паронаправляющие 423, 424, предназначенные для направления пара, выпускаемого из турбины, в выпускное отверстие 426 для его прохождения к одному или более конденсаторам. В выхлопном патрубке 430 могут быть выполнены опорные конструкции, придающие жесткость указанному патрубку и содействующие направлению потока отработанного пара. Приведенная в качестве примера опорная конструкция 435 расположена с обеспечением принятия и направления потока 440 отработанного пара, выходящего из паровой турбины 410.

[0020] Лопатки 419 последней ступени паровой турбины 410 выпускают поток 440 отработанного пара в выхлопной патрубок 430. Выхлопной патрубок 430 может содержать верхний патрубок 431 и нижний патрубок 432. Патрубок 430 открывается вниз в выпускное отверстие 426, ведущее к расположенному ниже конденсатору (не показан). Отработанный пар 440 от лопаток 419 протекает между наружными паронаправляющими 423, 424 и внутренней паронаправляющей 427. Внутренняя паронаправляющая 427 может быть образована конусом 428 подшипника или отдельной конструкцией. Наружные паронаправляющие 423, 424 могут совместно образовывать концентрическое кольцо вокруг ротора 412. Форма, ориентация и размер паронаправляющей 423, расположенной в верхней части проточного тракта для отработанного пара, могут отличаться от указанных параметров паронаправляющей 424, расположенной в нижней половине проточного тракта для отработанного пара, для обеспечения эффективного согласования соответствующих им проточных трактов для отработанного пара к конденсатору (не показан).

[0021] Наружные паронаправляющие 423, 424 могут иметь направленные внутрь радиальные выступы 425, расположенные на заданном осевом расстоянии 450 вдоль стенки 480 паронаправляющей, которое может быть измерено от осевой линии 455 лопаток последней ступени, как описано ниже более подробно. Однако возможно использование других точек отсчета при соответствующей корректировке измерений. Выступы 425 могут образовывать концентрическое кольцо вокруг ротора 412.

[0022] В соответствии с изобретением самая внутренняя в радиальном направлении точка выступа должна находиться на заданном осевом расстоянии вниз по потоку от лопаток последней ступени. Данное расстояние, соответствующее центру выступа, может быть выражено в виде функции длины лопатки последней ступени. Минимальное осевое расстояние от центра лопатки последней ступени может составлять приблизительно 0,08*L_Isb, где L_Isb - рабочая длина лопаток 419 последней ступени. Максимальное осевое расстояние от центра лопаток 419 может составлять приблизительно 0,16*L_Isb.

[0023] На фиг. 6 изображен диапазон положений осевого центра направленного внутрь радиального выступа, выполненного на внутренней стенке паронаправляющей вниз по потоку от лопаток последней ступени для уменьшения возникающего ниже по потоку завихрения и повышения эффективности диффузора. Для данного примера рабочая длина лопаток 419 составляет 33,5 дюйма (85,09 см). Осевое положение стенок 462, 467 паронаправляющей обозначено номером 469 позиции. Лопатки 419 могут иметь один или более зубцов 413, расположенных на концевом бандаже 411 с образованием зазора 417 для протечки с внутренней стенкой 415 внутреннего корпуса 416 паровой турбины (фиг. 5). Минимальное осевое расстояние 460 до направленного внутрь радиального выступа 461 на стенке 462 может быть определено приблизительно как 0,08×33,5=2,68 дюйма (6,81 см). Максимальное осевое расстояние 465 до направленного внутрь радиального выступа 466 на стенке 467 может быть рассчитано приблизительно как 0,16×33,5=5,36 дюйма (13,61 см).

[0024] Кроме того, в соответствии с изобретением высота направленного внутрь радиального выступа относительно радиальной высоты верхнего выступа бандажа лопатки последней ступени может быть установлена в виде заранее заданной величины. Указанная заданная величина для выступа может быть представлена как функция длины расстояния между нижней поверхностью концевого бандажа и нижней поверхностью внутреннего корпуса турбины. Минимальная высота выступа может составлять 0,2Н, где Н - расстояние между нижней поверхностью концевого бандажа и нижней поверхностью внутреннего корпуса турбины. Максимальная высота выступа может составлять 0,6Н.

[0025] На фиг. 7 изображен предпочтительный диапазон высот для направленного внутрь радиального выступа внутренней стенки наружной паронаправляющей, предназначенного для уменьшения возникающего ниже по потоку завихрения и повышения эффективности диффузора. В данном примере для лопатки 419 расстояние Н между нижней поверхностью 429 бандажа 411 и внутренней стенкой 415 внутреннего корпуса 416 турбины составляет приблизительно 1,278 дюйм (3,246 см). Бандаж 411 может иметь один или более зубцов 413, образующих зазор 417 для протечки с внутренней стенкой 415 внутреннего корпуса паровой турбины (фиг. 5). Минимальное значение высоты 463 выступа 461 на стенке 462 может быть рассчитано приблизительно как 0,2Н или 0,2×1,278 дюйма=0,2556 дюйма (0,6492 см). Максимальное значение высоты 468 выступа 466 на стенке 467 может быть рассчитано приблизительно как 0,6Н или 0,6×1,278 дюйма=0,7668 дюйма (1,9477 см).

[0026] На фиг. 8 изображены различные формы, которые могут использоваться при выполнении направленных внутрь радиальных выступов на внутренней стенке наружной паронаправляющей, ниже по потоку от лопаток последней степени, в соответствии с данным изобретением. В первом варианте 500 выполнения нижняя поверхность 421 внутренней стенки 415 корпуса 416 может иметь плавную, выпуклую во внутреннем радиальном направлении поверхность, причем направленный внутрь радиальный выступ 505 соответствует радиальному минимуму поверхности. В еще одном варианте 510 выполнения нижняя поверхность 422 внутренней стенки 415, имеющая прямолинейные грани, может быть образована в виде сужающегося конического участка 515, расположенного перед направленным внутрь радиальным выступом 525, и в виде расширяющегося конического участка 520, расположенного за выступом 525, так что указанные два конических участка соединяются в месте радиального диаметра выступа 525. Расширяющийся участок 520 и сужающийся участок 515 могут плавно соединяться с внутренней стенкой у соответствующих переднего и заднего концов. Однако следует понимать, что нижняя поверхность 421, 422 стенки 415 может иметь различные формы при условии соответствующего расположения направленного внутрь радиального выступа в осевом и радиальном направлениях.

[0027] В следующем аспекте данного изобретения предложен способ уменьшения завихрения пара в диффузоре ниже по потоку от концевого бандажа лопаток последней ступени в конденсационной паровой турбине. Указанный способ включает расположение наружной паронаправляющей у выпускного кольцевого канала лопаток последней ступени с концевыми бандажами. Способ также включает выполнение направленного внутрь радиального выступа на внутренней стенке наружной паронаправляющей, причем указанный выступ располагают на заданном осевом расстоянии вниз по потоку от осевой линии лопаток последней ступени и на заданной высоте, при этом указанные осевое расстояние и высота обеспечивают уменьшение образования завихрения вдоль наружной стенки наружной паронаправляющей. Заданное осевое расстояние направленного внутрь радиального выступа от осевой линии лопаток последней ступени составляет от 0,08L_Isb до 0,16Н L_Isb, где L_Isb - рабочая длина лопатки последней ступени. Заданная высота указанного выступа составляет от 0,2Н до 0,6Н, где Н - расстояние между нижней частью концевого бандажа лопаток последней ступени и нижней поверхностью внутреннего корпуса паровой турбины, причем заданную высоту измеряют относительно радиальной высоты внутренней стенки у впуска паронаправляющей. На фиг. 9 изображена блок-схема способа уменьшения завихрения пара в диффузоре конденсационной паровой турбины. На этапе 600 наружную паронаправляющую располагают у выпускного кольцевого канала лопаток последней ступени с концевыми бандажами. На этапе 610 на внутренней стенке наружной паронаправляющей выполняют направленный внутрь радиальный выступ, который располагают на заданном осевом расстоянии вниз по потоку от осевой линии лопаток последней ступени и на заданной высоте, причем указанные осевое расстояние и высота обеспечивают уменьшение образования завихрения вдоль наружной стенки наружной паронаправляющей. На этапе 620 устанавливают заданное осевое расстояние направленного внутрь радиального выступа от осевой линии лопаток последней ступени в диапазоне от 0,08L_Isb до 0,16L_Isb, где L_Isb - рабочая длина лопатки последней ступени. На этапе 630 устанавливают заданную высоту направленного внутрь радиального выступа в диапазоне от 0,2Н до 0,6Н, где Н - расстояние между нижней частью концевого бандажа лопаток последней ступени и нижней поверхностью внутреннего корпуса паровой турбины, причем заданную высоту измеряют относительно радиальной высоты внутренней стенки у впуска паронаправляющей.

[0028] Несмотря на то что выше описаны несколько вариантов форм стенки, окружающей выступ, следует понимать, что в объем данного изобретения могут входить и другие формы. Более того, несмотря на то что в данном документе описаны различные варианты выполнения, из описания должно быть понятно, что возможно выполнение различных комбинаций элементов, видоизменений или усовершенствований, находящихся в рамках объема изобретения.

ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ

5 лопатка

6 концевой бандаж

10 диффузор

15 первая осевая длина

20 плавное закругление

30 первая область выпуска

50 второй укороченный диффузор

55 уменьшенная осевая длина

60 резкое закругление

65 увеличенная область выпуска

70 медленно перемещающийся пар

75 завихрение

300 диффузор

301 проточный тракт для отработанного пара

310 лопатки последней ступени

311 концевой бандаж

315 область впуска

316 область выпуска

320 внутренняя стенка

321 выпуклое в направлении внутрь закругление

322 направленный внутрь радиальный выступ

330 увеличенный вид

340 направленный внутрь радиальный выступ

350 осевое положение

410 паровая турбина

411 концевой бандаж

412 ротор

413 зубцы

414 лопатки

415 нижняя поверхность внутреннего корпуса

416 внутренний корпус

417 зазор для протечки

418 неподвижные лопатки

419 лопатки последней ступени

420 радиальное паровпускное отверстие

421 выпуклая в направлении внутрь нижняя поверхность

422 нижняя поверхность с прямолинейными гранями

423, 424 наружные паронаправляющие

425 направленные внутрь радиальные выступы

426 выпускное отверстие, ведущее к конденсатору

427 внутренняя паронаправляющая

428 конус подшипника

429 нижняя поверхность концевого бандажа

430 наружный выхлопной патрубок

431 верхний выхлопной патрубок

432 нижний выхлопной патрубок

435 конструктивный элемент

440 поток отработанного пара

450 заданное осевое расстояние

455 осевая линия лопаток последней ступени

460 минимальное осевое расстояние

461 направленный внутрь радиальный выступ

462 стенка паронаправляющей

463 высота

465 максимальное осевое расстояние

466 направленный внутрь радиальный выступ

467 стенка паронаправляющей

468 высота

469 впуск паронаправляющей

470 Н

480 внутренняя стенка паронаправляющей

500 первый вариант выполнения внутренней стенки

505 направленный внутрь радиальный выступ

510 второй вариант выполнения внутренней стенки

515 сужающаяся коническая часть

520 расширяющаяся коническая часть

525 направленный внутрь радиальный выступ.

1. Паровая турбина (410) низкого давления, содержащая:
внутренний корпус (416) с лопатками (419) последней ступени,
концевые бандажи (411), расположенные на лопатках (419) последней ступени,
выхлопной патрубок (430), окружающий внутренний корпус (416), и
радиально-осевой диффузор (300), содержащий наружную паронаправляющую (423) и внутреннюю паронаправляющую (427), которые расположены в выхлопном патрубке (430) у выпуска лопаток (419) последней ступени, причем внутренняя стенка (415) паронаправляющей (423, 424) имеет направленный внутрь радиальный выступ (425), предназначенный для уменьшения завихрения пара (75) на внутренней стенке (480) паронаправляющих (423, 424) ниже по потоку от выпуска лопаток (419) последней ступени.

2. Паровая турбина (410) по п. 1, в которой направленный внутрь радиальный выступ (425) на паронаправляющих (423, 424) имеет заданную высоту (340) в осевом положении (350) относительно лопаток (419) последней ступени.

3. Паровая турбина (410) по п. 2, в которой направленный внутрь радиальный выступ (425) на паронаправляющих (423, 424) расположен на минимальном расстоянии (460) вниз по потоку в осевом направлении от центра (455) лопаток (419) последней ступени, составляющем 0,08L_Isb, где L_Isb представляет собой рабочую длину (L) указанных лопаток (419).

4. Паровая турбина (410) по п. 2, в которой направленный внутрь радиальный выступ (425) на паронаправляющих (423, 424) расположен на максимальном расстоянии (465) вниз по потоку в осевом направлении от центра (455) лопаток (419) последней ступени, составляющем 0,16L_Isb, где L_Isb представляет собой рабочую длину (L) указанных лопаток (419).

5. Паровая турбина (410) по п. 4, в которой минимальная высота направленного внутрь радиального выступа (425) на паронаправляющих (423, 424) составляет 0,2Н, где Н представляет собой расстояние от нижней поверхности (429) концевого бандажа (411) до нижней поверхности (415) внутреннего корпуса.

6. Паровая турбина (410) по п. 1, в которой максимальная высота направленного внутрь радиального выступа (425) на паронаправляющих (423, 424) составляет 0,6Н, где Н представляет собой расстояние от нижней поверхности (429) концевого бандажа (411) до нижней поверхности (415) внутреннего корпуса.

7. Паровая турбина (410) по п. 1, в которой степень расширения диффузора (300) составляет от 1,2 до 2.

8. Паровая турбина (410) по п. 1, в которой степень расширения диффузора (300) составляет от 1,2 до 2, причем направленный внутрь радиальный выступ (425) расположен вниз по потоку в осевом направлении от выпуска лопаток (419) последней ступени на расстоянии между минимальным расстоянием (460), составляющим 0,08 L_Isb, и максимальным расстоянием (465), составляющим 0,16 L_Isb, где L_Isb представляет собой рабочую длину (L) лопаток (419) последней ступени, при этом минимальная высота направленного внутрь радиального выступа (425) составляет 0,2Н, а его максимальная высота составляет 0,6Н, где Н представляет собой расстояние от нижней поверхности (429) концевого бандажа (411) до нижней поверхности (415) внутреннего корпуса.

9. Паровая турбина (410) по п. 8, в которой нижняя поверхность (421) внутренней стенки паронаправляющих (423, 424) выполнена в виде выпуклой во внутреннем радиальном направлении плавной поверхности.

10. Паровая турбина (410) по п. 8, в которой внутренняя стенка паронаправляющих (423, 424) образует выпуклую во внутреннем радиальном направлении поверхность из линейных участков.

Диффузор (20), в частности, для осевого компрессора, предпочтительно стационарной газотурбинной установки. В диффузоре (20) кольцевой канал (17), имеющий первую площадь поперечного сечения, переходит в выходное пространство (21), имеющее вторую, большую площадь поперечного сечения вдоль оси (31) машины.

Выхлопной диффузор газовой турбины // 2560131

Выхлопной диффузор (10) для газовой турбины имеет расширяющийся в направлении выхода (20) диффузора проточный канал (22), в центре которого предусмотрен распространяющийся в осевом направлении направляющий аппарат (14).

Устройство выпуска отработавшего пара, внутренняя конструкция для модуля паровой турбины и модуль паровой турбины // 2556728

Устройство выпуска отработавшего пара для модуля паровой турбины снабжено каналом (4а, 4b) для выпуска пара, ограниченным поверхностью (8а, 8b) диффузора (5а, 5b), направляющей пар, а также нижней стенкой (7а, 7b).

Выпускной патрубок для паровой турбины и способ снижения выпускных потерь в выпускном патрубке паровой турбины // 2554170

Выпускной патрубок (110) паровой турбины (10) содержит нижний выпускной патрубок (105), направляющую (24) для пара, отверстие (26) конденсатора, пластину (200) выпускного патрубка и внутренний канал (215).

Выпускное устройство для осевой паровой турбины // 2553837

Выпускное устройство (100) осевой паровой турбины содержит внутренний корпус (116) турбины и конденсатор (140) турбины, установленный ниже выпускного кожуха (121). Выпускной кожух (121) содержит верхний выпускной кожух (122) и нижний выпускной кожух (123) и обеспечивает двойной выпускной тракт (180, 190) к конденсатору (140) турбины.

Выхлопное устройство энергетической установки // 2544110

Изобретение относится к энергетическим установкам, предназначенным для выработки механической, тепловой или электрической энергии. Выхлопное устройство энергетической установки содержит корпус, преобразующий горизонтальное движение потока выхлопных газов в вертикальное.

Часть низкого давления паровой турбины // 2540213

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях (ТЭС) с конденсационными паровыми турбинами, в том числе имеющими отбор на теплофикацию.

Выпускное устройство для паровой турбины // 2538215

Выпускное устройство (400) для двухпоточной паровой турбины (401) обеспечивает отдельный внешний выпускной канал (320) из верхней части (316) выпускного отверстия (315) первой секции (305) турбины и отдельный внешний выпускной канал (325) из нижней части (317) выпускного отверстия первой секции (305) турбины, ведущие к первому конденсатору (330).

Часть низкого давления паровой турбины // 2532086

Изобретение относится к энергетике. Часть низкого давления паровой турбины, включающая регулирующий орган на входе, группу ступеней с промежуточными камерами и выхлопной патрубок, соединенный с конденсатором, разделенным трубной системой на входной и выходной объемы, при этом выходной объем конденсатора соединен с промежуточной камерой, например, перед последней ступенью, посредством перепускной трубы с клапаном.

Выпускной патрубок для использования с турбиной и паровая турбина // 2529622

Выпускной патрубок для использования с турбиной, включающей множество ступеней, выполнен с возможностью направления пара из турбины в конденсатор и содержит опорный конус, окружающий ротор турбины, направляющую и колпак направляющей.

Глушитель шума выхлопной струи пара (варианты) // 2586804

Глушитель предназначен для снижения шума выхлопной струи пара. Глушитель состоит из верхней и нижней ступеней. Глушитель содержит корпус, звукопоглощающую внутреннюю облицовку, крышу, дренажное устройство, выхлопной трубопровод. Звукопоглощающая внутренняя облицовка установлена с зазором по отношению к внутренней боковой поверхности корпуса и выполнена из мультипористого поглотителя, сплетенного из пористых нитей, работающего по принципу резонатора Гельмгольца. Верхняя ступень представляет собой звукопоглощающий диссипативный блок и состоит из комплекта звукопоглощающих элементов толщиной Н, установленных с зазором S между ними, при этом эффективность шумопоглощения зависит от соотношения H/S, а ниже крышки глушителя, выполненной в виде конуса с теплоизолированной звукопоглощающей облицовкой, расположена защитная сетка. Звукопоглощающие элементы глушителя могут быть выполнены в виде цилиндрических перфорированных кассет, зажатых между параллельными горизонтальными тарелками со сквозными отверстиями, количество и расположение которых соответствует количеству и расположению цилиндрических перфорированных кассет, при этом шумопоглощающий волокнистый материал размещен между цилиндрами и намотан на внешнюю поверхность цилиндров, для укрепления и предотвращения его сползания зажимается хомутами, при этом струя пара направляется внутрь перфорированных цилиндров, являющихся газоходами. Технический результат - снижение уровня шума выхлопной струи пара. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Система выхлопа // 2606298

Изобретение относится к системам очистки от оксидов азота газов и может быть использовано для очистки выхлопных газов газотурбинных двигателей, например, газоперекачивающих агрегатов, газотурбинных электростанций. Система выхлопа включает газоход с устройством для подачи реагента-восстановителя, проставку, диффузор и трубу выхлопа, содержащую катализатор селективного каталитического восстановления. На входе и выходе проставки установлены решетки с ячейками в виде каналов. Диффузор снабжен продольными пластинами, скрепленными своими ребрами с внутренней поверхностью диффузора и образующими между собой и со стенками диффузора конические газовые каналы с углом раскрытия 7-10 градусов. Возможно выполнение решеток с увеличением количества ячеек в области максимальных скоростей выхлопных газов. Предлагаемое изобретение позволяет обеспечить аэродинамическую равномерность потока выхлопных газов на входе в катализатор селективного каталитического восстановления. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Конструкция теплообменника, интегрированная в выпуске турбомашины // 2609039

Конструкция турбомашины с теплообменником, интегрированным в выпускной газовоздушный тракт (10) потока горячих газов (1) турбомашины, отличающаяся тем, что элементы теплообмена (60, 60а-60i; 9), установленные в одном из элементов (11, 14, 14а, 14b, 15, 16, 16а, 16b, 18, 18а, 18с) выпускного газовоздушного тракта (10), выполнены с возможностью направлять часть потока горячих газов (1), проходящую через элементы теплообмена, с последующим использованием остаточной тепловой энергии указанной части потока горячих газов (1) для увеличения мощности на валу (30, 31) турбомашины (20, 20а, 20b), оставляя большую часть потока горячих газов (1) невозмущенной. Позволяет добиться оптимального общего компромисса между техническими характеристиками, массой и эксплуатационными расходами. 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

Центростремительная турбина // 2612309

Изобретение относится к энергетическому, транспортному и авиационному двигателестроению и может быть использовано в технических объектах, где в качестве источника энергии целесообразно использовать высокотемпературную высокооборотную центростремительную турбину с небольшим объемным расходом рабочего тела. Предлагается центростремительная турбина, содержащая корпус, радиально-осевое рабочее колесо турбины, снабженное лопаточным аппаратом. На корпусе центростремительной турбины на выходе рабочего тела из лопаточного аппарата радиально-осевого рабочего колеса выполнен кольцевой выступ, перекрывающий зазор между корпусом и лопатками рабочего колеса. Расстояние между выходной кромкой лопаточного аппарата и выступом на корпусе центростремительной турбины не превышает величину зазора между периферией лопаточного аппарата и корпусом центростремительной турбины. Со стороны выхода рабочего тела кольцевой выступ может быть выполнен с плоской поверхностью, расположенной по нормали к набегающему потоку рабочего тела. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в снижении утечек рабочего тела через зазор между лопатками рабочего колеса и корпусом и, следовательно, к повышению КПД турбины. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Послеотборная ступень паровой турбины // 2630951

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано при конструировании и изготовлении паровых турбин для тепловых и атомных электростанций. Послеотборная ступень паровой турбины содержит лопатки соплового аппарата, тело диафрагмы, внешний обвод соплового аппарата, рабочие лопатки и диск рабочего колеса. Внешний обвод диафрагмы смещен в направлении корневого диаметра послеотборной ступени на величину Δ относительно внутреннего диаметра корпуса цилиндра паровой турбины в области расположения рабочих лопаток предотборной ступени, величину смещения Δ для необандаженных предотборных ступеней выбирают равной: а для предотборных ступеней с бандажом рабочих лопаток: , где ΔGот - абсолютная величина расхода пара в регенеративный подогреватель, Gz - расход пара через предотборную ступень, - длина рабочих лопаток предотборной ступени, Δδ - толщина бандажа рабочих лопаток предотборной ступени, K1=1,1÷1,15 - коэффициент, учитывающий сопротивление линии регенеративного отбора. Достигается повышение эффективности послеотборной ступени, вибрационной надежности ротора паровой турбины, а также уменьшение гидравлического сопротивления тракта проточная часть-отборный патрубок. 2 ил.

Двухпоточный цилиндр низкого давления паровой турбины // 2632354

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в энергоблоках с паротурбинными установками (ПТУ), имеющими выхлоп в конденсатор. Предложен двухпоточный цилиндр низкого давления (ЦНД) паровой турбины, соединенный с входным патрубком конденсатора, включающий корпус, расположенные по его концам входные патрубки, лабиринтовые концевые уплотнения и облопаченный ротор, опирающийся на подшипники, соединенный с генератором и содержащий группу влажнопаровых ступеней прямого, направленного в сторону генератора, потока пара с выхлопным осерадиальным диффузором и группу влажнопаровых ступеней обратного потока с выхлопным осерадиальным диффузором, при этом диффузоры расположены внутри выхлопного патрубка ЦНД, соединенного с входным патрубком конденсатора, находящимся под вакуумом, и образованы парой кольцевых лопастей, осуществляющих конфузорный поворот потока от осевого направления к радиальному, внешние лопасти заканчиваются радиальными стенками, перпендикулярными оси вращения, ограничивающими осевой размер выхлопной части осерадиальных диффузоров и образующими объединенную выхлопную часть осерадиальных диффузоров обеих групп ступеней, кроме этого выхлопной патрубок и выхлопные части диффузоров, ограниченные радиальными стенками и размещенные внутри выхлопного патрубка, расположены в средней части ЦНД, а внутренняя образующая лопасти со стороны потока выполнена с прямоугольными уступами. Заявляемое техническое решение позволяет повысить эксплуатационную экономичность и надежность энергоблока и снизить себестоимость его изготовления за счет введения в конструкцию двухпоточного ЦНД паровой турбины элементов, существенно отличающих его от аналогов и прототипа и устраняющих их эксплуатационные недостатки. Выполнение прямоугольных уступов на внутренней образующей внешней кольцевой поворотной лопасти осерадиального выхлопного диффузора устраняет отрыв потока от поверхности лопасти и позволяет сделать более компактным поворотный участок диффузора, тем самым сокращая осевые габариты и себестоимость ЦНД. Расположение в средней части цилиндра низкого давления выхлопных частей диффузоров, ограниченных радиальными стенками, размещенными внутри находящегося под вакуумом выхлопного патрубка ЦНД, устраняет присосы воздуха в конденсатор через концевые уплотнения, что существенно повышает экономичность ПТУ, а также устраняет конденсацию пара на выхлопных частях, исключая эрозию в последних ступенях и повышая надежность турбины. 1 ил.

Способ выпуска отработавших газов из газовой турбины и выпускная система, имеющая оптимизированную конфигурацию // 2635001

Изобретение призвано предложить решение, препятствующее обратному нагнетанию горячего потока в периферическое отверстие, образованное между выпускной трубой и выпускным патрубком выпускного тракта газовой турбины. Для этого изобретением предлагается частично закрывать это периферическое отверстие для предупреждения нагнетания первичного потока в моторный отсек. В частности, изобретением предусмотрен способ выпуска отработавших газов из газовой турбины, в котором положение и центральный угол по меньшей мере одного сектора (21) периферического отверстия (1) с центром в точке С, который может образовать зону всасывания первичного потока (Fp) в моторный отсек (Mb), определяют через корреляцию взаимодействий между вторичными потоками (Fs) и первичным потоком (Fp) на основании параметров вращения и скорости воздуха на входе трубы (2), геометрии выпускного тракта (2, 3) и пути вторичного потока (Fs) охлаждения моторного отсека (Mb), а также геометрии и положения входов (Е1) вторичных потоков (Fs). Это периферическое отверстие закрывают на идентифицированном(ых) таким образом угловом(ых) секторе(ах) (21). Достигается способность адаптироваться к различным режимам работы двигателя. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Диффузор // 2637421

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к выхлопным диффузорам турбомашин. Диффузор содержит внешний обвод 1, выполненный коническим, на внутренней стороне которого выполнено оребрение, содержащее основные ребра 2 и вспомогательные ребра 3. Основные ребра 2 выполнены клиновидными переменной высоты, линейно возрастающей от нулевого значения в области входной кромки 4, расположенной во входном сечении 5 диффузора, до значения h1 в области выходной кромки 6, расположенной в выходном сечении 7 диффузора. Угловой шаг установки β1 между основными ребрами 2 не превышает 5°. Свободная кромка 8 основных ребер 2 параллельна продольной оси О диффузора. Вспомогательные ребра 3 установлены в середине между основными ребрами 2. Угловой шаг установки β2 между основным ребром 2 и вспомогательным ребром 3 равен половине углового шага установки β1. Вспомогательные ребра 3 выполнены трапециевидными переменной высоты. Входные кромки 9 вспомогательных ребер 3 расположены на расстоянии L1 от входного сечения 5 диффузора, выбранном равным половине осевой длины диффузора L. Выходные кромки 10 вспомогательных ребер 3 расположены в выходном сечении 7 диффузора. Свободная кромка 11 вспомогательных ребер 3 параллельна продольной оси О диффузора. Высота вспомогательных ребер 3 выполнена линейно возрастающей от значения h2 в области их входной кромки 9 до значения h3 в области их выходной кромки 10. При этом значение h2 выбрано равным половине значения h1, а значения h3 и h1 равны и выбраны как , где - число Рейнольдса, где c1 - среднерасходная скорость во входном сечении 5 диффузора, ν - коэффициент кинематической вязкости движущегося рабочего тела. Использование изобретения позволяет повысить надежность элементов турбомашин за счет эффективной стабилизации потока у широкоугольных диффузоров с углами раскрытия проточной части свыше 12° вследствие предотвращения образования отрывных зон, приводящих к резкому увеличению амплитуд пульсаций давления. 4 ил.

Газотурбинный двигатель (варианты) // 2639921

Газотурбинный двигатель включает внешний кожух, канал для отвода выхлопных газов, охлаждающий канал, панельную структуру и воздуховод. Канал для отвода выхлопных газов расположен внутри внешнего кожуха и содержит внешнюю и внутреннюю стенки канала, формирующие кольцевой проход и распложенные радиально внутрь от внешнего кожуха. Охлаждающий канал связан с наружной поверхностью внешнего кожуха и имеет вход канала и выход канала. Панельная структура расположена вокруг внешнего кожуха и радиально отстоит от его наружной поверхности с формированием охлаждающего канала между ними. Панельная структура содержит множество панельных секций с простирающимися в осевом направлении зазорами между смежными панельными секциями, расположенными по окружности на расстоянии друг от друга, причем зазоры обеспечивают прохождение окружающего воздуха в охлаждающий канал. Воздуховод включает входной конец, гидравлически сообщающийся с выходом канала, и выходной конец, гидравлически сообщающийся с областью пониженного давления относительно входного конца воздуховода. В области выходного конца воздуховода расположена выходная полость, в которой формируется пониженное давление для того, чтобы засасывать воздух из канала охлаждения в воздуховод. В другом варианте газотурбинный двигатель включает распорку, простирающуюся от внешнего кожуха до корпуса подшипника, и экранирующую структуру, окружающую распорку, чтобы защищать ее от отработанных газов. В еще одном варианте газотурбинного двигателя внешний кожух содержит выхлопной кожух, содержащий расположенные вверх и вниз по потоку фланцы, выступающие радиально наружу от наружной поверхности указанного внешнего кожуха. Панельная структура содержит расположенный вверх по потоку конец, закрепленный на расположенном вверх по потоку фланце, и расположенный вниз по потоку конец, закрепленный на расположенном вниз по потоку фланце. Группа изобретений позволяет повысить надежность газотурбинного двигателя за счет обеспечения охлаждения его внешнего кожуха. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 14 ил.

Теплофикационная паротурбинная установка // 2645897

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано в конструкциях теплофикационных установок. В теплофикационной установке, содержащей цилиндр низкого давления с регулирующей диафрагмой части низкого давления, выполненной с минимальным, технологически осуществимым зазором, исключающим вентиляционный пропуск пара, часть низкого давления, выходной патрубок, соединяющий часть низкого давления с конденсатором, оснащенным трубными пучками, устройством для охлаждения выходного патрубка турбины, установленным концентрично относительно рабочего колеса, выполненным в виде кольцевого коллектора с форсунками, установленными с возможностью взаимодействия распыляемой охлаждающей среды с наиболее горячей частью парового потока, выходящего из последней ступени, устройства ввода пароводяных и паровоздушных потоков в конденсатор, установленные в зоне регенеративного подогрева под его трубным пучком и снабженные ограждающими элементами, предотвращающими вынос капельной влаги в паровое пространство конденсатора, кольцевой коллектор с форсунками выполнен из двух отдельных полукольцевых частей, установленных соответственно в верхней и нижней половинах выходного патрубка, имеющих входы и выходы охлаждающей воды за пределами выходного патрубка, причем выход из одной полукольцевой части соединен с входом в другую полукольцевую часть трубопроводом с разъемными соединениями. Изобретение решает задачу снижения потерь теплоты в цикле паротурбинной установки, поддержания допустимого температурного режима части низкого давления и выходного патрубка средствами, позволяющими повысить технологичность и надежность турбоустановки в целом. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.