СТАТОРНАЯ ЧАСТЬ ПЕРВЫХ СТУПЕНЕЙ ЦИЛИНДРА СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ С ПРОМПЕРЕГРЕВОМ Российский патент 2001 года по МПК F01D9/02 

Изобретение относится к проточной части многоцилиндровых паровых турбин с промежуточным перегревом пара (промперегревом), а его объектом является статорная часть первых ступеней цилиндра среднего давления (ЦСД), включающих направляющий аппарат.

В ступенях турбины для повышения КПД путем снижения непроизводительных перетечек пара создаются осевые и радиальные уплотнения диафрагм и рабочих колес. При этом, для организации надбандажного уплотнения широко используются козырьки статорных элементов над бандажом рабочего колеса, служащие для образования лабиринтного уплотнения. Такая статорная часть первых ступеней ЦСД с направляющим аппаратом и козырьком над бандажом рабочего колеса, располагающимся за направляющим аппаратом, является ближайшим аналогом настоящего изобретения (1).

Для современных паровых турбин наряду с высоким КПД важнейшими показателями являются также ресурс работы между ремонтами со вскрытием цилиндров и надежность эксплуатации, обеспеченная устранением возникновения аварийных ситуаций. Известно, что в паре, поступающем в турбину, содержится некоторое количество посторонних включений, в том числе твердых частиц, в частности сварочного грата, окалины трубных пучков котла, которые вызывают абразивный износ элементов проточного тракта. По статистическим данным такой абразивный износ особенно опасен для статорных элементов первых ступеней известных ЦСД, в которых упомянутый выше козырек надбандажного уплотнения рабочего колеса соединен, т.е. прикреплен или выполнен за одно целое с ободом направляющего аппарата. В процессе эксплуатации наблюдались случаи полного перерезания этих козырьков за 10-15 лет.

В основу настоящего изобретения поставлена задача такого выполнения статорной части первых ступеней ЦСД турбины с промперегревом, в которой осуществлялась бы нейтрализация опасного воздействия твердых абразивных частиц на элементы проточной части.

Эта задача решается в статорной части первых ступеней ЦСД турбины с промперегревом, содержащей направляющий аппарат и козырек над бандажом рабочего колеса, располагающимся за направляющим аппаратом. В этой статорной части в соответствии с сущностью настоящего изобретения козырек выполнен на статорном элементе последующих ступеней и образует с ободом направляющего аппарата кольцевую щель, превышающую в 2-3 раза расчетный термодинамический зазор между направляющим аппаратом и рабочим колесом, а вокруг этой щели в статоре выполнена круговая глухая камера.

Так как в ступени паровой турбины перед рабочим колесом осуществляется закручивание потока пара с высокой окружной скоростью, благодаря указанной кольцевой щели за направляющим аппаратом в соответствии с изобретением, твердые частицы выбрасываются центробежной силой через кольцевую щель в круговую глухую камеру, откуда они могут быть удалены при вскрытии цилиндра. В результате этого изобретение позволяет исключить абразивный срез козырька надбандажного уплотнения рабочего колеса первой ступени и уменьшить абразивный износ элементов проточной части всех последующих ступеней. Вместе с тем, размеры кольцевой щели за направляющим аппаратом не приводят к существенному уменьшению длины козырька надбандажного уплотнения первой ступени, а выполнение круговой камеры в статоре в виде глухого отсека не оказывает влияния на течение пара через проточный тракт турбины. Следовательно, КПД турбины с использованием настоящего изобретения не снижается.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным описанием одного из примеров его осуществления, изображенного на прилагаемом чертеже, показывающем статорную часть первых ступеней ЦСД в продольном разрезе.

Изображенный на чертеже фрагмент цилиндра паровой турбины относится к ЦСД турбины с промперегревом. На входе проточной части этого цилиндра установлен направляющий аппарат 1 с ободом 2, закрепленным в корпусе 3 цилиндра. За ним расположено рабочее колесо 4 с бандажом 5. Направляющий аппарат 1 и рабочее колесо 4 расположены относительно друг друга с расчетным термодинамическим зазором С, определяемым с учетом взаимного относительного перемещения ротора и статора при тепловом расширении в диапазоне эксплуатационных температур. За этой первой ступенью расположены последующие ступени, диафрагмы 6, которые установлены в обойме 7, закрепленной в корпусе 3.

В соответствии с изображением к обойме 7 прикреплен козырек 8, располагающийся над бандажом 5 рабочего колеса 4 первой ступени. Между козырьком 8 и бандажом 5 выполнено лабиринтное надбандажное уплотнение 9. Козырек 8 своим передним торцом расположен напротив обода 2 направляющего аппарата 1, образуя с ним кольцевую щель А, ширина которой в 2-3 раза превышает зазор С. Эта величина обеспечивает выполнение задачи настоящего изобретения и, вместе с тем, не приводит к существенному уменьшению длины козырька 8 и надбандажного уплотнения 9. Вокруг кольцевой щели А в корпусе 3 выполнена круговая камера 10 в виде глухого отсека, не допускающего протечек пара.

При работе турбины пар входит в направляющий аппарат 1 и далее проходит через последующие элементы проточного тракта ЦСД. За направляющим аппаратом из закрученного парового потока из него под действием центробежных сил через зазор выбрасываются твердые частицы и, проходя кольцевую щель А, поступают в камеру 10, осаждаясь в ней. Таким образом, твердые абразивные частицы выводятся из парового потока и не проходят в проточную часть ЦСД. При ремонтах со вскрытием цилиндра отложения твердых частиц убираются пылесосной техникой из камеры 10 нижней половины корпуса цилиндра.

Следует отметить, что описанный пример относится только к одному из возможных воплощений настоящего изобретения. Козырек 8 может быть выполнен иначе, чем в описанном примере. В частности, он может быть выполнен заодно целое с диафрагмой второй ступени при ее безобойменной установке в корпусе цилиндра. Однако приведенный пример является предпочтительным, т.к. он может быть легко реализован не только при изготовлении турбины, но и при реконструкции турбин, находящихся в эксплуатации.

Источник информации
1. Авт. св. СССР N 1682604, F 01 D 9/02, 1991 г.

Статорная часть предназначена для первых ступеней цилиндра среднего давления паровой турбины с промперегревом. Статорная часть содержит направляющий аппарат, диафрагмы последующих ступеней и козырек для создания надбандажного уплотнения рабочего колеса, расположенного за направляющим аппаратом с расчетным термодинамическим зазором С. Козырек выполнен на статорном элементе ступеней, располагающихся за первой ступенью с направляющим аппаратом, в частности он прикреплен к обойме диафрагм. Этот козырек расположен напротив обода направляющего аппарата, образуя с ним кольцевую щель А, превышающую в 2-3 раза зазор С, а за этой щелью в корпусе образована круговая глухая камера. Такое выполнение позволяет устранить из парового потока твердые абразивные частицы и тем самым повысить надежность эксплуатации турбины и увеличить срок службы. 1 ил.

Статорная часть первых ступеней цилиндра среднего давления паровой турбины с промперегревом, содержащая направляющий аппарат и козырек над бандажом рабочего колеса, располагающимся за направляющим аппаратом, отличающаяся тем, что козырек выполнен на статорном элементе последующих ступеней и образует с ободом направляющего аппарата кольцевую щель, превышающую в 2-3 раза расчетный термодинамический зазор между направляющим аппаратом и рабочим колесом, а вокруг этой щели в статоре выполнена круговая глухая камера.