КОНЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ЦИЛИНДРА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 2002 года по МПК F01D11/02 

Изобретение относится к области паровых турбин и может быть использовано в концевом уплотнении цилиндра, подверженном действию высокотемпературного пара.

Действию пара высоких температур и давления в многоцилиндровых паровых турбинах подвержены концевые уплотнения цилиндра высокого давления и переднее концевое уплотнение цилиндра среднего давления. Для обеспечения плотности таких уплотнений их выполняют с несколькими обоймами, несущими ряды уплотнительных колец, и с расположенными между ними промежуточными камерами, образованными опорными гребнями обойм. Промежуточные камеры состоят по меньшей мере из четырех камер, из которых последовательно от проточной части цилиндра первая и вторая служат для отвода перетечек пара, третья - для подачи уплотняющего пара, а последняя - для отсоса паровоздушной смеси (1).

Внешняя коробка уплотнения с установленными в ней обоймами, вследствие появления больших напряжений из-за перепадов температур между промежуточными камерами, подвержены короблению. Поэтому разрабатываются специальные меры для снижения уровня и перепада температур на элементы уплотнения.

В частности, известно концевое уплотнение цилиндра паровой турбины, в котором во вторую камеру для отвода перетечек пара подают низкотемпературный охлаждающий пар. Такое концевое уплотнение, содержащее установленные во внешней коробке и несущие ряды уплотнительных колец обоймы с опорными гребнями, разделяющими уплотнение на несколько промежуточных камер с по меньшей мере двумя камерами отвода перетечек пара, из которых вторая по прохождению перетечек выполнена охлаждаемой, является ближайшим аналогом настоящего изобретения (2).

Наличие охлаждаемой камеры способствует более равномерному распределению температуры по длине внешней коробки уплотнения. Кроме того, в описанном известном уплотнении образуется значительный перепад температуры с противоположных сторон обоймы, находящейся между первой высокотемпературной камерой и второй охлаждаемой. Кроме того, т.к. обычно указанная первая камера имеет больший диаметр по уплотняемому зазору, выходящий из нее поток высокотемпературного пара оказывает непосредственное воздействие на поверхность расположенного напротив опорного гребня обоймы в охлаждаемой камере.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания такого концевого уплотнения с охлаждающей камерой, в котором было бы обеспечено уменьшение перепадов температуры на обоймах, опорные гребни которых формируют охлаждаемую камеру.

Эта задача решается в концевом уплотнении цилиндра паровой турбины, которое содержит установленные во внешней коробке и несущие уплотнительные кольца обоймы с опорными гребнями, разделяющими уплотнение на несколько промежуточных камер, с по меньшей мере двумя камерами отвода перетечек пара со стороны проточной части цилиндра - первой высокотемпературной и второй охлаждаемой, и в котором, в соответствии с сущностью настоящего изобретения, обойма между указанными камерами со стороны охлаждаемой камеры перекрыта экраном, образующим замкнутую полость с этой обоймой.

Благодаря экрану и замкнутой полости между ним и обоймой, она не подвергается воздействию низкотемпературного пара, поступающего в охлаждаемую камеру, и это позволяет существенно снизить перепад температур между сторонами обоймы, обращенными в высокотемпературную и охлаждаемую камеры.

В уплотнении с охлаждаемой камерой, которая на входе перетечек пара имеет больший диаметр по уплотняемому зазору, чем под обоймой с противоположной стороны, опорный гребень этой обоймы в камере охлаждения следует выполнить с экраном, образующим с гребнем карман, закрытый со стороны внешней коробки. Указанный экран с карманом предотвращают воздействие потока перетечек пара из высокотемпературной камеры на расположенную напротив обойму в охлаждаемой камере. Кроме того, карман осуществляет захват уплотняющего пара, который поступает в охлаждающую камеру из соответствующей камеры, расположенной от проточной части цилиндра за охлаждаемой камерой.

Для предотвращения коробления экранов целесообразно, чтобы они были выполнены с взаимно подвижными секторными элементами. При этом экран, образующий указанный карман с опорным гребнем обоймы, может быть выполнен с радиальными разрезами на сектора.

Сущность настоящего изобретения поясняется в следующем далее подробном описании одного из примеров его реализации, изображенного на прилагаемых чертежах, на которых:
фиг. 1 показывает верхнюю половину концевого уплотнения цилиндра паровой турбины в продольном разрезе;
фиг. 2 - вид по стрелке Б со стороны охлаждаемой камеры на обойму между ней и последующей камерой по течению перетечек;
фиг. 3. - вид по стрелке А со стороны охлаждаемой камеры на обойму между ней и высокотемпературной камерой.

Изображенное на чертежах концевое уплотнение относится к переднему уплотнению цилиндра среднего давления паровой турбины. Это уплотнение, как и другие известные концевые уплотнения паровых турбин, выполнено из двух половин, верхняя из которых изображена на чертежах.

Концевое уплотнение содержит внешнюю коробку 1, присоединяемую к корпусу цилиндра, и установленные в ней обоймы 2, 3, 4 и 5, последовательно расположенные от проточной части цилиндра. При этом обойма 2, как видно из чертежа, выполнена с большим диаметром уплотняемого зазора. Каждая обойма несет одну или несколько секций уплотнительных колец 6 и выполнена с опорным гребнем 7, которым она соединена с внешней коробкой 1. Обоймы образуют своими опорными гребнями 7 ряд промежуточных камер уплотнения. Первая от проточной части цилиндра промежуточная камера 8 является высокотемпературной. Из нее пар перетечек отводится в отборы турбины избыточного давления. Вторая промежуточная камера 9 служит для отвода пара перетечек в вакуумный отбор. В эту камеру через сопла 10 подается также низкотемпературный пар для осуществления ее охлаждения. В следующую за камерой 9 камеру 11 подается уплотняющий насыщенный пар с более низкой температурой, чем пар, подаваемый в камеру 9. Последняя промежуточная камера 12 служит для отсоса образующейся в ней паровоздушной смеси в подогревательный аппарат регенеративной установки.

В охлаждаемой камере 9 обоймы 2 и 3 выполнены с экранами 13 и 14. Экран 13 перекрывает обойму 2, образуя с ней замкнутую полость 15. Этот экран 13 выполнен из отдельных секторных элементов 17, соединенных между собой внахлестку (фиг. 2). Экран 14, расположенный напротив, примыкает к опорному гребню 7 обоймы 3, образуя с ним карман 16. Этот экран 14 выполнен с радиальными разрезами, разделяющими экран на отдельные секторные элементы 18.

Работа описанного концевого уплотнения происходит так же, как и в других известных уплотнениях. Однако наличие экранов 13 и 14 создает уплотнению существенные преимущества. Экран 13 препятствует контакту охлаждающего пара, подаваемого в камеру 9, с обоймой 2 и тем самым существенно уменьшает перепад температур на этой обойме со стороны высокотемпературной камеры 8 и со стороны охлаждаемой камеры 9. Экран 14 препятствует прямому воздействию перетечек пара из высокотемпературной камеры 8 на обойму 3 и вместе с тем служит для захвата перетечек пара из камеры 11.

Источники информации, использованные в описании
1. А.В. Щегляев. Паровые турбины. М., 1976, с.156-157, рис. 5-18.

2. Патент РФ 2107168, F 01 D 11/00, 1998г.

Концевое уплотнение предназначено для цилиндра паровой турбины. Концевое уплотнение содержит установленные во внешней коробке обоймы с опорными гребнями, несущие уплотнительные кольца и разделяющие уплотнение на несколько промежуточных камер. Первая от проточной части цилиндра камера является высокотемпературной, следующая за ней по перетечкам пара камера - охлаждаемой с вводом в нее охлаждающего пара. Обойма между этими камерами со стороны охлаждаемой камеры перекрыта экраном, образующим с этой обоймой замкнутую полость. В уплотнении с охлаждаемой камерой напротив входа перетечек пара, имеющего больший диаметр по уплотняемому зазору, расположена обойма с экраном, образующим с этой обоймой карман, закрытый со стороны внешней коробки. В указанном концевом уплотнении благодаря экранам снижаются перепады температур на противоположных сторонах обойм, образующих охлаждаемую камеру. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Концевое уплотнение цилиндра паровой турбины, содержащее промежуточные камеры с по меньшей мере двумя камерами отвода перетечек пара со стороны проточной части цилиндра, первая из которых является высокотемпературной, а вторая - охлаждаемой, отличающееся тем, что оно содержит установленные во внешнем коробе обоймы с опорными гребнями, несущие уплотнительные кольца и разделяющие уплотнения на промежуточные камеры, обойма между указанными камерами со стороны охлаждаемой камеры перекрыта экраном, образующим замкнутую полость с этой обоймой. 2. Концевое уплотнение по п.1, отличающееся тем, что охлаждаемая камера имеет на входе больший диаметр по уплотняемому зазору, чем под обоймой с противоположной стороны, а опорный гребень указанной обоймы в камере охлаждения выполнен с экраном, образующим с этим гребнем карман, закрытый со стороны внешней обоймы. 3. Концевое уплотнение по п.1 или 2, отличающееся тем, что экран выполнен из взаимно подвижных секторных элементов. 4. Концевое уплотнение по п. 2 и 3, отличающееся тем, что секторные элементы экрана, образующего карман с обоймой, образованы радиальными разрезами.