КОНЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ЦИЛИНДРА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 1998 года по МПК F01D11/02 

Изобретение относится к паротурбостроению, а его объектом является концевое уплотнение цилиндра или части низкого давления (ЦНД) паровой турбины.

Как известно концевые уплотнения цилиндров паровой турбины выполняются лабиринтными, содержащими несколько лабиринтных секций, разделенных камерами, в одни из которых подают уплотняющий пар, а из других осуществляют отсос протечек. В ЦНД за последней ступенью образуется очень низкое давление, а поэтому назначением концевого уплотнения ЦНД является предотвращение поступления в проточную часть атмосферного воздуха. Известные концевые уплотнения ЦНД содержат только две ограниченные лабиринтными секциями камеры: камеру уплотняющего пара и камеру отсоса. Из последней отсасывается уплотняющий пар и воздух, проникший через конечную лабиринтную секцию.

Описанное концевое уплотнение ЦНД является ближайшим аналогом изобретения. Один из основных недостатков этого известного концевого уплотнения состоит в том, что в результате большого перепада давления между уплотняющим паром в соответствующей камере и паром в ЦНД за последней ступенью, уплотняющий влажный пар перетекает в ЦНД. При этом частицы влаги оседают на поверхность выхлопного патрубка и образуют пленку, которая обратными токами пара в этом патрубке увлекается к выходным кромкам лопаток последней ступени, что приводит к их эрозионному разрушению. Чтобы уменьшить воздействие этого вредного фактора необходимо увеличивать длину лабиринтной секции между камерой уплотняющего пара и проточной частью ЦНД и/или уменьшить радиальные зазоры между гребешками лабиринтной секции и валом ротора. Однако это приводит к другим негативным последствиям: увеличению длины ротора, повышению вероятности задевания вала ротора гребешками лабиринтной секции и усложнению технологического процесса изготовления узла концевого уплотнения. Кроме того, уплотняющий пар, проходящий в выхлопной патрубок ЦНД, выносится далее в конденсатор, не производя полезной работы.

В основу изобретения поставлена задача создания такого концевого уплотнения ЦНД паровой турбины, в котором было бы ограничено до минимума проникновение уплотняющего пара в проточную часть ЦНД без увеличения уплотняющей способности лабиринтной секции между камерой уплотняющего пара и проточной частью ЦНД.

Эта задача решена в концевом уплотнении ЦНД, содержащем ограниченные лабиринтными секциями камеру уплотняющего пара и камеру отсоса, в котором в соответствии с сущностью изобретения выполнена дополнительная камера между камерой уплотняющего пара и передней лабиринтной секцией, которая предназначена для сообщения с аппаратом низкого давления тепловой системы турбины, например, с подогревателем низкого давления, первым от конденсатора в регенеративной системе.

Благодаря такому исполнению уплотняющий пар, текущий в переднюю лабиринтную секцию, эвакуируется через дополнительную камеру отсоса. В результате этого сводятся к минимуму протечки уплотняющего пара в ЦНД, и передняя лабиринтная секция при этом может быть выполнена достаточно умеренной длины с обычными разумными зазорами между гребешками и валом ротора ЦНД.

Кроме того, полезно используются в тепловой системе турбины все протечки уплотняющего пара через концевые уплотнения.

Сущность изобретения поясняется следующим далее подробным описанием реализации. На чертеже, который показывает конечную часть ЦНД в продольном разрезе, показан один из примеров осуществления способа.

Как видно из чертежа за последней ступенью 1 ЦНД в конусе 2 выхлопного патрубка 3 расположен узел концевого уплотнения. Этот узел состоит из установленных в обоймах лабиринтных секций: передней 4, промежуточной 5 и 6 и конечной 7. Между обоймами этих секций выполнены три камеры: камера отсоса 8, камера уплотняющего пара 9 и камера отсоса 10.

Как и в других известных концевых уплотнениях ЦНД, в камеру 9 подводится пар с параметрами, близкими к состоянию насыщения, например из деаэратора (на чертеже не показан), при давлении около 1,2 ата, а камера 10 сообщена с конденсатором пара уплотнений (на чертеже не показан). При этом перепад давлений между этими камерами составляет около 0,25 ата.

Камера отсоса 8 соединена с одним из аппаратов низкого давления (на чертеже не показан) тепловой системы паровой турбины. При этом следует отдать предпочтение аппарату с наиболее низким давлением так, чтобы давление на его входе было бы с возможно меньшим перепадом по отношению к давлению в выхлопном патрубке ЦНД. Кроме того, с учетом этого условия, обуславливающего больший расход уплотняющего пара через камеру 8 по сравнению с камерой 10, предпочтительно в качестве упомянутого аппарата выбрать такой, в котором пар, отсасываемый из камеры 8, мог бы быть полезно использован. Таким аппаратом может быть подогреватель низкого давления, установленный первым от конденсатора в системе регенеративного подогрева, питательной воды с давлением на паровом входе 0,2-0,5 ата.

Работа описанного концевого уплотнения осуществляется в основном известным образом. Часть уплотняющего пара, перетекающая из камеры 9 в камеру 10 через лабиринтную секцию 6, образует затвор для проникновения атмосферного воздуха через конечную лабиринтную секцию 7. Другая часть уплотняющего пара, перетекающая из камеры 9 в камеру 8 через лабиринтную секцию 5, отводится в подогреватель низкого давления, благодаря чему предотвращается ее проход через лабиринтную секцию 4 в выхлопной патрубок ЦНД. Последнее позволяет избежать вредного воздействия перетечек уплотняющего пара на рабочие лопатки последней ступени облопачивания ЦНД без осуществления специальных мероприятий по повышению уплотняющей способности лабиринтной секции 4. При этом также предотвращаются безвозвратные потери тепла уплотняющего пара, который раньше через выхлопной патрубок выбрасывался в конденсатор.

Концевое уплотнение предназначено для уплотнения цилиндра или части низкого давления (ЦНД) паровой турбины. Концевое уплотнение содержит расположенные между лабиринтными секциями камеру (9) уплотняющего пара, поступающего, в частности, из деаэратора, и камеру (10) отсоса пара перед конечным лабиринтным уплотнением, образующую затвор для проникновения атмосферного воздуха. Кроме того за передней лабиринтной секцией выполнена дополнительная камера (8) отсоса пара в аппарат низкого давления турбоустановки, в частности в подогреватель низкого давления. Такое исполнение концевого уплотнения позволяет снизить до минимума проникновение уплотняющего пара в проточную часть ЦНД и тем самым предотвратить агрессивное влияние влаги, выделяющейся из этого пара, на рабочие лопатки последней ступени ЦНД. 1 ил.

Концевое уплотнение цилиндра низкого давления паровой турбины, содержащее ограниченные лабиринтными секциями камеру уплотняющего пара и камеру отсоса, отличающееся тем, что в нем выполнена дополнительная камера между камерой уплотняющего пара и передней лабиринтной секцией, которая предназначена для сообщения с аппаратом низкого давления тепловой системы турбины, например, с подогревателем низкого давления питательной воды, первым от конденсатора.