КОРПУС КОНЦЕВОГО УПЛОТНЕНИЯ ЦИЛИНДРА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2002 года по МПК F01D11/02 

Изобретение относится к области турбиностроения и предназначено для повышения эффективности работы концевых уплотнений.

Известен корпус концевого уплотнения цилиндра паровой турбины, применяемый в цилиндрах повышенного давления с ваккумными отсосами горячего пара протечек, включающий среднюю камеру с отверстиями подвода охлаждающего пара и внутреннюю камеру с отверстиями отвода горячего пара протечек. Указанные камеры разделяют лабиринты отсеков, состоящие из кольцевых выступов ротора и гребней обоймы корпуса. Из внутренней камеры, находящейся под разрежением, производится отсос в вакуумную систему горячего пара протечек, поступающих из цилиндра через лабиринты внутреннего отсека. В среднюю камеру подводится пар, охлаждающий концевые части цилиндра и ротора. Один из потоков охлаждающего пара перетекает через лабиринты одного из промежуточных отсеков во внутреннюю камеру, откуда удаляется вместе с горячим паром протечек. Другой поток охлаждающего пара перетекает через лабиринты другого промежуточного отсека во внешнюю камеру, откуда удаляется вместе с присосами воздуха, поступающими из машзала через лабиринты внешнего отсека. Таким образом, охлаждающий пар, подаваемый в среднюю камеру концевого уплотнения, отсекает лабиринты внешнего и промежуточных отсеков и концевые части ротора и цилиндра паровой турбины и ее подшипники от нагрева горячим паром протечек из цилиндра. Известный корпус концевого уплотнения является аналогом предлагаемого изобретения (РТМ 108.020.33 - 86, черт. 43).

Недостатком известного устройства является увеличенный расход охлаждающего пара в связи с его разделением в средней камере на два потока. В случае износа лабиринтов потребуется дальнейшее увеличение расхода охлаждающего пара, которое из-за недостаточных сечений средней камеры подвода охлаждающего пара и возникающей при этом окружной неравномерности давления в этой камере, а также из-за недостаточных сечений трубопроводов подвода охлаждающего пара и отвода горячего пара, может привести к пропариванию. В высокотемпературных уплотнениях пропаривание вызывает нагрев корпусов подшипников, что приводит к расцентровкам ротора и корпуса и износу паровых и масляных лабиринтовых уплотнений. Нагрев корпуса подшипника влечет за собой еще и шлакование масляных уплотнений, что также снижает их сопротивление и засоряет дренажные отверстия. Все эти факторы вызывают выбивание масла из подшипников, что приводит к пропитыванию маслом изоляции турбины и его возгоранию.

Известен корпус концевого уплотнения, который включает внутреннюю камеру с отверстиями подвода охлаждающего пара и отвода горячего пара, разделяющую лабиринты отсеков, состоящие из кольцевых выступов ротора и гребней обоймы корпуса. Во внутреннюю камеру через отверстия подвода подается охлаждающий пар и происходит его смешение с горячим паром протечек, поступающим через лабиринты внутреннего отсека из цилиндра. После смешения пар из внутренней камеры через отверстия отвода удаляется в вакуумный отбор и, кроме того, через лабиринты среднего отсека частично перетекает во внешнюю камеру, откуда удаляется вместе с присосами воздуха, поступающими из машзала через лабиринты внешнего отсека. Таким образом, в результате смешения достигается некоторое снижение температуры пара, омывающего концевую часть ротора и цилиндра (патент РФ 2107168, МПК F 01 D 11/00).

По совокупности признаков этот известный корпус концевого уплотнения цилиндра паровой турбины является наиболее близким к предлагаемому и принимается за прототип.

Недостатком известного корпуса концевого уплотнения, принятого за прототип, является недостаточно эффективное и недостаточно экономичное охлаждение концевой части ротора и корпуса турбины. В известном корпусе концевого уплотнения не предусмотрены меры, препятствующие периодическому проникновению горячего пара протечек вдоль ротора по лабиринтам среднего отсека во внешнюю камеру. В результате этого смешанный пар не постоянно омывает концевую часть ротора и корпуса, что приводит к теплосменам и тепловым ударам. Как следствие этого могут иметь место термоупругие и остаточные коробления обойм и корпусов концевых уплотнений, сопровождающиеся раскрытием разъемов, износом лабиринтов, выбиванием пара в сторону подшипника и присосами воздуха в вакуумную систему. Это приводит к обводнению масла, замасливанию конденсата и ухудшению вакуума.

Заявленное решение позволяет повысить эксплуатационные показатели паровой турбины, включающие уменьшение расхода охлаждающего пара и эффективное охлаждение концевой части ротора и корпуса турбины без теплосмен, приводящих к износу лабиринтов и выбиванию пара из уплотнения. По сравнению с известным корпусом концевого уплотнения, принятым за аналог, в предложенном корпусе концевого уплотнения происходит уменьшение расхода охлаждающего пара за счет изменения места его подвода и, как следствие, увеличение вдвое количества уплотнительных гребней в омываемом им отсеке. Так, в известном корпусе концевого уплотнения расход охлаждающего пара пропорционален а в предлагаемом решении где Z - число гребней в каждом из охлаждаемых отсеков. Таким образом, расход уменьшается не менее чем в 1,4 раза при повышении давления в камере отвода горячего пара до уровня подвода охлаждающего пара. А в случае разрежения в камере отвода, обычного у известного корпуса концевого уплотнения, принятого за аналог, расход охлаждающего пара в предлагаемом уплотнении будет меньше в 2,8 раза.

Предложен корпус концевого уплотнения цилиндра паровой турбины (вариант 1), включающий внутреннюю камеру с отверстиями подвода охлаждающего пара и отвода горячего пара, разделяющую лабиринты отсеков, состоящие из кольцевых выступов ротора и гребней обоймы корпуса. При этом во внутренней камере установлена кольцевая перегородка между отверстиями подвода охлаждающего пара и отвода горячего пара. Кроме того, граничащий с камерой крайний кольцевой выступ ротора внутреннего отсека уплотнения расположен в камере между обоймой внутреннего отсека и перегородкой.

Предложен также корпус концевого уплотнения цилиндра паровой турбины (вариант 2), включающий внутреннюю камеру с отверстиями подвода охлаждающего пара и отвода горячего пара, разделяющую лабиринты отсеков, состоящие из кольцевых выступов ротора и гребней обоймы корпуса, в котором отверстия отвода горячего пара расположены на участке внутренней камеры с диаметром большим, чем диаметр внутреннего лабиринтного отсека, а отверстия подвода охлаждающего пара расположены на участке с диаметром меньшим, чем диаметр внутреннего лабиринтного отсека.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - корпус концевого уплотнения, содержащий кольцевую перегородку во внутренней камере и кольцевой выступ ротора между обоймой внутреннего отсека и перегородкой (вариант 1);
на фиг. 2 - выносной элемент А фиг. 1 (вариант 1);
на фиг. 3 - корпус концевого уплотнения с использованием струйной завесы горячего пара вместо перегородки (вариант 2).

Корпус концевого уплотнения цилиндра паровой турбины (вариант 1, фиг. 1) включает внутреннюю камеру 1 с отверстиями подвода охлаждающего пара 2 и отвода горячего пара 3, разделяющую лабиринты отсеков, состоящие из кольцевых выступов ротора 4 и гребней обоймы корпуса 5. В камере 1 установлена кольцевая перегородка 6 между отверстиями подвода охлаждающего пара 2 и отвода горячего пара 3. Кроме того, граничащий с камерой крайний кольцевой выступ 7 ротора 4 внутреннего отсека 8 уплотнения расположен в камере между обоймой внутреннего отсека 9 и перегородкой 6.

Корпус концевого уплотнения цилиндра паровой турбины (вариант 2, фиг. 3) также включает внутреннюю камеру 1 с отверстиями подвода охлаждающего пара 2 и отвода горячего пара 3, разделяющую лабиринты отсеков, состоящие из кольцевых выступов ротора 4 и гребней обоймы корпуса 5. В этом корпусе концевого уплотнения отверстия отвода горячего пара 3 расположены на участке камеры с диаметром большим, чем диаметр лабиринтов внутреннего отсека 8, а отверстия подвода охлаждающего пара 2 расположены на участке с диаметром меньшим, чем диаметр лабиринтов внутреннего отсека 8.

При работе турбины во внутреннюю камеру 1 корпуса концевого уплотнения (вариант 1) через патрубок 10 и отверстие 2 подводится охлаждающий пар, который пропускается через лабиринты среднего отсека 11, охлаждая соседние участки концевых частей корпуса 5 и ротора 4, и попадает во внешнюю камеру 12, откуда удаляется через патрубок 13 вместе с атмосферным воздухом, поступающим из машзала через лабиринты внешнего отсека 14. Таким образом, охлаждающий пар также выполняет и функцию предотвращения присосов атмосферного воздуха в вакуумную систему. Избыток охлаждающего пара протекает через зазор между перегородкой 6 и ротором 4 и смешивается с горячим паром протечек. Из внутренней части камеры 1 горячий пар протечек вместе с избытком охлаждающего пара отсасывается через отверстие 3 и патрубок 15. При этом кольцевая струя горячего пара протечек во внутренней части камеры 1 отклоняется от ротора 4 выступом 7, которым заканчивается лабиринт внутреннего отсека 8, что уменьшает вероятность попадания горячего пара протечек в зазор между перегородкой 6 и ротором 4.

При работе турбины с концевым уплотнением (вариант 2) во внутреннюю камеру 1 корпуса концевого уплотнения через патрубок 10 и отверстия 2 также подводится охлаждающий пар, который пропускается через лабиринты среднего отсека 11, охлаждая соседние участки концевых частей ротора 4 и корпуса 5, и попадает во внешнюю камеру 12, откуда удаляется через патрубок 13 вместе с атмосферным воздухом, поступающим из машзала через лабиринты внешнего отсека 14. Избыток охлаждающего пара смешивается с кольцевой струей горячего пара протечек и отводится вместе с ним через отверстие 3 и патрубок 15.

Изобретение относится к турбиностроению и предназначено для повышения эффективности работы концевых уплотнений. Предложен корпус концевого уплотнения цилиндра паровой турбины (вариант 1), включающий внутреннюю камеру с отверстиями подвода охлаждающего пара и отвода горячего пара, разделяющую лабиринты отсеков, состоящие из кольцевых выступов ротора и гребней обоймы корпуса. При этом во внутренней камере установлена кольцевая перегородка между отверстиями подвода охлаждающего пара и отвода горячего пара. Кроме того, граничащий с камерой крайний кольцевой выступ ротора внутреннего отсека уплотнения расположен в камере между обоймой внутреннего отсека и перегородкой. Предложен также корпус концевого уплотнения цилиндра паровой турбины (вариант 2), включающий внутреннюю камеру с отверстиями подвода охлаждающего пара и отвода горячего пара, разделяющую лабиринты отсеков, состоящие из кольцевых выступов ротора и гребней обоймы корпуса, в котором отверстия отвода горячего пара расположены на участке внутренней камеры с диаметром большим, чем диаметр внутреннего лабиринтного отсека, а отверстия подвода охлаждающего пара расположены на участке с диаметром меньшим, чем диаметр внутреннего лабиринтного отсека. Заявленное концевое уплотнение позволяет повысить эксплуатационные показатели паровой турбины, включающие уменьшение расхода охлаждающего пара и эффективное охлаждение концевой части ротора и корпуса турбины без теплосмен, приводящих к износу лабиринтов и выбиванию пара из уплотнения. 2 с. п. ф-лы, 3 ил.

1. Корпус концевого уплотнения цилиндра паровой турбины, включающий внутреннюю камеру с отверстиями подвода охлаждающего пара и отвода горячего пара и установленной в ней перегородкой между этими отверстиями, разделяющую лабиринты отсеков, состоящие из кольцевых выступов ротора и гребней обоймы корпуса, отличающийся тем, что граничащий с камерой крайний кольцевой выступ ротора внутреннего отсека уплотнения расположен в камере между обоймой внутреннего отсека и перегородкой, выполненной в виде кольца. 2. Корпус концевого уплотнения цилиндра паровой турбины, включающий внутреннюю камеру с отверстиями подвода охлаждающего пара и отвода горячего пара, разделяющую лабиринты отсеков, состоящие из кольцевых выступов ротора и гребней обоймы корпуса, отличающийся тем, что отверстия отвода горячего пара расположены на участке камеры с диаметром большим, чем диаметр лабиринтов внутреннего отсека, а отверстия подвода охлаждающего пара расположены на участке с диаметром меньшим, чем диаметр лабиринтов внутреннего отсека.