ЦИЛИНДР ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ С КАМЕРОЙ ОТБОРА Российский патент 1999 года по МПК F01D25/30 

Изобретение относится к паровым турбинам с отбором пара из проточной части на теплофикационные или технологические нужды и может быть использовано в цилиндре с камерой отбора.

Известны цилиндры паровой турбины с камерой отбора, образованной вдоль стенки корпуса, с одним или двумя выпускными патрубками, расположенными с одной из сторон от горизонтального разъема цилиндра. При этом известны цилиндры с установкой диафрагм как непосредственно в корпусе, так и в обоймах. Последние являются более предпочтительными, позволяя уменьшить осевое расстояние между ступенями в месте отбора (1). Однако, даже при использовании обойм с образованием между ними кольцевой щели для отбора пара из проточного тракта, расстояние между ступенями цилиндра в месте отбора у известных цилиндров больше, чем оптимальное расстояние между последовательными ступенями безотборной части проточного тракта. Это приводит к увеличению длины цилиндра и связанных с этим очевидных негативных последствий, а кроме того и к потерям кинетической энергии пара в проточном тракте между предотборной и послеотборной ступенями. Кроме того, в большинстве известных цилиндров с камерой отбора поле скоростей потока в окружном направлении в этой камере, и в послеотборной ступени является неравномерным, что приводит к неравномерному нагреву корпуса и других элементов цилиндра в зоне камеры отбора, а кроме того негативно влияет на вибрационные характеристики облопачивания ротора и приводит к увеличенным аэродинамическим потерям в послеотборной ступени.

Известны изобретения, которые направлены на выравнивание поля скоростей потока пара в камере отбора путем применения различных кольцевых перегородок (2, 3). Однако реализация таких изобретений связана с усложнением технологии изготовления такой камеры и большими трудовыми и материальными затратами.

Ближайшим аналогом настоящего изобретения является цилиндр паровой турбины с камерой отбора, образованной вдоль стенки корпуса, с одним или двумя выпускными патрубками, расположенными с одной из сторон от горизонтального разъема цилиндра, содержащего также обоймы с диафрагмами, между соседними из которых образован радиальный щелевой проход (4). Указанная совокупность признаков присуща и большинству известных цилиндров паровой турбины с камерой отбора, выпускаемых отечественными и зарубежными фирмами, с указанными выше недостатками конструкций со щелевым проходом в виде непрерывной радиальной кольцевой щели между соседними обоймами. Для выравнивания поля скоростей в камере отбора кольцевая щель в упомянутом ближайшем аналоге выполнена с переменной шириной. Однако выполнение такой щели технологически очень сложно, учитывая малую радиальную длину щели и огромную по сравнению с ней круговую длину камеры отбора.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания такого цилиндра с камерой отбора, в котором обоймы диафрагм с предотборной и послеотборной ступенями были бы расположены с минимальным расстоянием между ними и в котором можно было бы относительно простым способом обеспечить возможно более равномерное поле скоростей и давления в камере отборе и в послеотборной ступени.

Эта задача решается в цилиндре паровой турбины с камерой отбора, образованной вдоль стенки корпуса, с одним или двумя выпускными патрубками, расположенными с одной из сторон от горизонтального разъема цилиндра, содержащего также обоймы с диафрагмами, между которыми создан радиальный щелевой проход, соединяющий камеру отбора с проточной частью цилиндра, в котором, в соответствии с сущностью настоящего изобретения, радиальный щелевой проход выполнен с использованием радиальных пазов, образованных на торце обода диафрагмы послеотборной ступени и ее обоймы.

При таком исполнении обойм и диафрагм, между которыми осуществляется отбор пара, ступени могут быть расположены на обычном расстоянии, принятом для проточного тракта, из которого не осуществляется отбор пара.

Кроме того, за счет изменения площадей поперечных сечений радиальных пазов с их увеличением от места расположения выпускных патрубков, можно получить достаточно равномерное поле скоростей и давления в камере отбора и послеотборной ступени.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным списанием одного из примеров его реализации, иллюстрируемого прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг. 1 показывает часть цилиндра паровой турбины в зоне отбора в продольном резрезе;
фиг. 2 - вид части диафрагмы в разрезе по А-А на фиг. 1;
фиг. 3 - поперечный разрез цилиндра в месте отбора по Б-Б на фиг. 1.

Изображенный на чертеже фрагмент цилиндра паровой турбины с горизонтальным разъемом включает рабочее колесо 1 одной из ступеней турбины, диафрагма 2 которой установлена в обойме 3, и диафрагму 4 другой ступени, установленную в обойме 54. Обоймы 3 и 5 закреплены в корпусе 6 цилиндра и имеют такую форму, что вдоль стенки корпуса 6 они образуют круговую камеру 7 для отбора пара из проточной части. При этом обоймы 3 и 5 расположены по отношению друг к другу с осевым кольцевым зазором 8, величина которого регламентируется требованиями сборки и необходимостью обеспечения свободы температурных расширений. Относительно этого зазора 8 обойму 3 можно считать относящейся к предотборной, а обойму 5 и послеотборной ступени.

Для обеспечения сообщения камеры отбора 7 с проточной частью цилиндра в ободе диафрагмы 4 и обойме 5 послеотборной ступени на их плоских торцевых поверхностях выполнены радиальные пазы 9. Эти пазы проходят между образующими поверхностями входных кромок лопаток 10 диафрагмы 4 послеотборной ступени (фиг. 2). При этом площадь поперечного сечения пазов 9 и их количество являются такими, чтобы обеспечить расход пара через них и осевой зазор 8 в соответствии с принятым расчетным значением гидродинамического сопротивления. Как это видно на фиг. 3 радиальные пазы 9 имеют различную ширину, которая увеличивается от выпускного патрубка 11 камеры отбора 7, расположенного в нижней части корпуса 6, к его диаметрально противоположной части.

Работа описанного цилиндра паровой турбины с камерой отбора 7 происходит обычным образом. Пар из проточной части через осевой кольцевой зазор 8 и радиальные пазы 9 перетекает в камеру отбора 7 и далее проходит к потребителю через выпускной патрубок 11. При этом, вследствие того, что расстояние между рабочим колесом 1 и диафрагмой 2 соответствует оптимальному, кинетическая энергия пара, выходящего с рабочего колеса 1, полностью используется в послеотборной ступени. Кроме того, благодаря переменной площади поперечного сечения пазов 9, сопротивление различающихся по длине трактов прохождения пара от них к выпускному патрубку 11 будет относительно равным, а следовательно, и достаточно равномерным будет поле скоростей и давления пара в камере отбора 7 и на входе в диафрагму 4 послеотборной ступени.

Источники информации, цитируемые в описании:
1. Л.Д.Трухний, С.М.Лосев. Стационарные паровые турбины, М., 1981, с. 98 - 99, 289.

2. Авт.св. СССР N 1449671, F 01 D 25/30, 1989.

3. Авт.св. СССР N 1615398, F 01 D 25/30, 1990.

4. Авт.св. СССР N 331177, F 01 D 25/30, 1972.

Цилиндр предназначен для паровых турбин с отбором пара на теплофикационные или технологические нужды. В одном из цилиндров такой турбины вдоль стенки его корпуса образована камера отбора, соединенная радиальным щелевым проходом между обоймами диафрагм с проточной частью. При этом указанный проход образован с использованием радиальных щелевых пазов, выполненных на торцевой плоской поверхности обоймы и обода диафрагмы послеотборной ступени. Это позволяет расположить обоймы диафрагм предотборной и послеотборной ступеней на обычном расстоянии расположения таких же обойм в ступенях давления без отбора пара. Кроме того, с помощью увеличения площадей поперечных сечений радиальных щелевых пазов от места расположения выпускных патрубков камеры отбора к диаметрально противоположному можно обеспечить достаточно равномерное поле скоростей и давления в камере отбора. 3 ил.

1. Цилиндр паровой турбины с камерой отбора, образованной вдоль стенки корпуса, с одним или двумя выпускными патрубками, расположенными с одной из сторон от горизонтального разъема цилиндра, содержащего также обоймы с диафрагмами, между которыми образован радиальный щелевой проход, соединяющий камеру отбора с проточной частью, отличающийся тем, что радиальный щелевой проход выполнен с использованием радиальных пазов, образованных на торце обода диафрагмы послеотборной ступени и ее обоймы. 2. Цилиндр паровой турбины по п.1, отличающийся тем, что площади поперечных сечений радиальных пазов увеличиваются от места расположения выпускного патрубка до диаметрально противоположного места корпуса.