ПАРОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1994 года по МПК F01K13/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в паротурбинных установках ТЭС и АЭС.

Известна паротурбинная установка (ПТУ), содержащая парогенератор, турбину, электрический генератор, систему регенеративного подогрева питательной воды парогенератора, снабженную водяными насосами с напорной магистралью, и систему маслоснабжения опорных подшипников скольжения с вкладышами из баббита роторов турбины и генератора [1].

В процессе эксплуатации таких ПТУ для смазки подшипников при пуске турбины и ее останове принудительно подают масло под ротор с помощью вспомогательных насосов [1].

Однако применение указанных установок из-за отсутствия специальных средств подъема ротора на пуско-остановочных режимах ограничивается массой роторов. Начиная с некоторого предела при пониженной частоте вращения (окружные скорости менее 3 м/с) наблюдается полусухое трение в подшипниках, что приводит к значительным натирам на баббите вкладышей и нарушению формы расточки подшипников, в результате чего снижается их надежность.

Наиболее близкой к изобретению является паротурбинная установка (ПТУ), содержащая парогенератор, турбину и электрический генератор, роторы которых соединены с помощью муфт, систему регенеративного подогрева питательной воды парогенератора, снабженную водяными насосами с напорной магистралью, систему маслоснабжения опорных подшипников скольжения с вкладышами из баббита роторов турбины и генератора, включающую масляные насосы гидроподъема этих роторов [3]. Процессе эксплуатации таких ПТУ с помощью системы гидроподъема, включающей масляные насосы с электроприводом, напорные магистрали которых сообщены с отверстиями, выполненными в нижней половине вкладыша подшипника ротора, масло подается под шейку ротора, причем давление и расход масла должны обеспечить значительную подъемную силу для "всплытия" неподвижного ротора и создать сплошную масляную пленку при его вращении на малой частоте [3]. Однако указанные ПТУ обладают следующими недостатками. На пуско-остановочных режимах эксплуатации ПТУ обнаруживается пониженная эффективность работы тяжелонагруженных гидроподъемных устройств из-за возможных перегрузок масляных насосов системы гидроподъема, приводящих к аварийной ситуации, выходу из строя масляных насосов и из-за возможного износа опорных поверхностей подшипников скольжения ротора; при подаче рабочей жидкости под большим давлением (50-60 кгс/см²) для осуществления гидроподъема ротора в известных ПТУ возможно отслаивание баббита от вкладыша подшипника; при тепловом расширении турбины из-за больших весовых нагрузок на подвижные опоры на поверхности скольжения (контакта) корпусов подшипников и фундаментных рам возникают большие силы трения, которые препятствуют перемещению корпусов подшипников по фундаментным рамам, вызывая тем самым в цилиндрах турбины значительные упругие деформации. В результате снижается надежность ПТУ на пуско-остановочных режимах. В свою очередь, наличие сквозных отверстий и крестообразных канавок для масла в нижних вкладышах снижает надежность подшипников скольжения, так как появляется опасность нарушения непрерывности масляного слоя, например, при вибрациях ротора [2].

Целью изобретения является повышение надежности ПТУ за счет повышения эффективности работы системы гидроподъема роторов турбины и генератора путем формирования дополнительного усилия для подъема роторов на пуско-остановочных режимах эксплуатации паротурбинной установки.

Это достигается тем, что паротурбинная установка, содержащая паровую турбину и генератор, роторы которых выполнены в виде валов, соединенных между собой посредством муфт, и имеют опоры скольжения с подшипниками (опорные подшипники скольжения), а также систему регенеративного подогрева питательной воды и систему маслоснабжения со сливными и напорными магистралями, при этом в последних установлены насосы, а опоры скольжения с подшипниками выполнены с полостями, сообщенными с напорной и сливной магистралями системы маслоснабжения, снабжена по крайней мере двумя дополнительными опорами скольжения, каждая из которых расположена в зоне одной из муфт и выполнена с полостью, при этом последняя по крайней мере одной дополнительной опоры скольжения сообщена в напорной и сливной магистралями системы маслоснабжения, а остальные - с напорной и сливной магистралями системы регенеративного подогрева питательной воды.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема ПТУ; на фиг. 2 - продольный разрез дополнительной опоры скольжения с полостью под ротором; на фиг. 3 - поперечный разрез дополнительной опоры скольжения с полостью под ротором.

ПТУ состоит из парогенератора 1, турбины 2, электрического генератора 3, системы 17 регенеративного подогрева питательной воды парогенератора 1 с магистралью слива воды 20 и водяными насосами 16 с напорной магистралью 14, системы маслоснабжения турбины 2 и генератора 3 с полостями 8 под роторами 4, 5 опор скольжения подшипников 7 (опорных подшипников скольжения). Система маслоснабжения включает масляные насосы 15 с напорной магистралью 11, сообщенной с полостями 8, выполненными под роторами 4, 5 в нижней половине вкладыша подшипника 7. Под роторами 4, 5 в зоне 9 муфт 6 расположены дополнительные опоры скольжения 10 с полостями 13. Одна из опор 10 сообщена с магистралью слива воды 20 и напорной магистралью 14 водяных насосов 16, другая опора 10 сообщена с напорной 11 и сливной 12 магистралями системы маслоснабжения турбины 2 и генератора 3. Таким образом дополнительные опоры скольжения 10 с полостями 13, сообщенными с напорной магистралью 14 водяных насосов 16 и с напорной магистралью 11 системы маслоснабжения турбины 2 и генератора 3, образуют систему гидроподъема роторов 4 и 5.

ПТУ работает следующим образом. Например, при эксплуатации ПТУ на пуско-остановочных режимах до подачи масла от насосов 15 открывают клапан 18 и подают воду из напорной магистрали 14 под давлением от водяных насосов 16 в полость 13 дополнительных опор 10. При достижении подъема роторов 4, 5 заданного уровня 0,1-0,15 мм, обеспечивающего наличие масляной пленки, осуществляют подачу масла насосами 15 в камеры 8 подшипников 7, а клапан 18 закрывают. Возможна работа ПТУ, когда с целью увеличения подъемной силы для "всплытия" неподвижных роторов 4, 5 на масляной пленке из напорной магистрали 11 подают масло под давлением одновременно в полости 8 подшипников 7 и через открытый клапан 19 в полость 13 дополнительных опор 10.

Так как дополнительные опоры 10 воспринимают на себя часть или всю массу роторов 4, 5, то тем самым снижается весовая нагрузка на вкладыши и опорные поверхности корпусов подшипников 7 и фундаментные рамы (не показаны) при температурных расширениях турбины 2 на пуско-остановочных режимах работы ПТУ. Зоны 9 муфт 6, расположенных между подшипниками 7, составляют 0,1-0,2 от длины турбины 2, а диаметры роторов 4 в зоне 9 равны 600-1100 мм. Так, в турбине 2 мощностью 800 МВт зона 9 равна 8 м, а диаметры роторов 4 равны 650-1050 мм. При использовании для размещения дополнительных опор 10 с полостями 13, например, четверти зоны 9 в этой турбине можно организовать для гидроподъема роторов 4, 5 полости 13 с рабочей поверхностью 1000-20000 см². При подаче в полости 13 питательной воды или масла с давлением, например, 10 кгс/см² таким образом можно сформировать дополнительное усилие для подъема роторов 4, 5, равное 100-200 т.

Использование в изобретении системы маслоснабжения для гидроподъема роторов 4, 5 расширяет функциональные возможности ПТУВ, так как при этом обеспечивается гидроподъем роторов 4, 5, вращающихся от валоповоротных устройств, в режимах растопки котла 1 при наборе вакуума, прогреве турбины 2 и в период охлаждения турбины 2 при ее останове. Обеспечивается также гидроподъем роторов 4, 5 в случае отключения водяных насосов 16, например, аварийном, на пуско-остановочных режимах набора и сброса оборотов при паровом вращении роторов 4, 5 на пониженных оборотах в условиях отсутствия и создания масляного клина в подшипниках 7.

Изобретение позволяет дополнительно вырабатывать тепловую и электрическую энергию путем повышения надежности эксплуатации ПТУ.

Использование: в теплоэнергетике, в паротурбинных установках атомных и тепловых электростанций. Сущность изобретения: установка снабжена по крайней мере двумя дополнительными опорами скольжения, каждая из которых расположена в зоне муфт и выполнена с полостью, при этом последняя по крайней мере одной дополнительной опорой скольжения сообщена с напорной и сливной магистралями соответственно системы маслоснабжения, а остальные - с напорной и сливной магистралями системы регенеративного подогрева питательной воды. 3 ил.

ПАРОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА, содержащая паровую турбину и генератор, роторы которых выполнены в виде валов, соединенных между собой посредством муфт, и имеют опоры скольжения с подшипниками, а также систему регенеративного подогрева питательной воды и систему маслоснабжения со сливными и напорными магистралями, при этом в последних установлены насосы, а опоры выполнены с полостями, сообщенными с напорной и сливной магистралями системы маслоснабжения, отличающаяся тем, что она снабжена по крайней мере двумя дополнительными опорами скольжения, каждая из которых расположена в зоне одной из муфт и выполнена с полостью, при этом последняя по крайней мере одной дополнительной опоры скольжения сообщена с напорной и сливной магистралями системы маслоснабжения, а остальные - с напорной и сливной магистралями системы регенеративного подогрева питательной воды.