КОНЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ЦИЛИНДРА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 2003 года по МПК F01D11/02 

Изобретение относится к области паротурбостроения, в частности к концевым уплотнениям (к.у.) цилиндра низкого давления (ЦНД) паровой турбины.

Известно к. у. ЦНД паровой турбины, у которого верхняя половина корпуса имеет вертикальный фланец, разъемно соединенный с выхлопной частью турбины со стороны подшипника, а кольцевые стенки, несущие уплотнительные сегменты с гребнями, выполнены заодно с корпусом [1].

Такое к. у. при условии выполнения его прямоточным позволяет произвести замену уплотнительных сегментов с изношенными гребнями без снятия крупногабаритной крышки ЦНД.

Недостатком известного к. у. является сложность и большая трудоемкость радиальной подцентровки уплотнительных сегментов относительно вала из-за проведения при этом операций механической обработки.

Известно к.у. ЦНД, принятое за прототип, которое содержит обоймы, несущие уплотнительные сегменты с гребнями, при этом обоймы установлены в кольцевых расточках корпуса к.у. по подвижной посадке, корпус к.у. выполнен заодно (сварен) с корпусом выхлопной части ЦНД, между обоймами организованы камеры подачи уплотняющего пара и отсоса пара, в плоскости горизонтального разъема корпус и обоймы имеют фланцевые соединения [2].

В сравнении с первым аналогом такое к.у. дает возможность производить во время ремонта к.у. подцентровку обойм относительно положения ротора и получить требуемый зазор между гребнями уплотнения и валом при меньшей трудоемкости в сравнении с первым аналогом.

Однако в плоскости горизонтального разъема такого к.у. камеры подачи и отсоса пара перекрыты фланцами горизонтального разъема обоймы, что создает сопротивление потоку рабочей среды и увеличивает окружную неравномерность этого потока в камерах к.у., в результате ухудшаются условия отсоса рабочей среды из к.у. и снижается эффективность его работы. Кроме того, увеличение проходных сечений камер к.у. в связи с наличием фланцев горизонтального разъема обойм обуславливает увеличение высоты корпуса к.у.

Недостатком прототипа является также необходимость вскрытия крышки ЦНД для обеспечения доступа к обоймам, уплотнительным сегментам с гребнями.

Задачей изобретения является создание к.у. с установленными в его корпусе обоймами, которое обеспечивает уменьшение окружной неравномерности в камерах уплотнения и тем самым более надежную его работу, кроме того, обеспечивает возможность уменьшения высоты верхней половины корпуса-крышки к.у.

Эта задача решается в концевом уплотнении ЦНД паровой турбины, содержащем выполненные с горизонтальным разъемом корпус и установленные в нем обоймы, камеры подачи и отсоса пара между обоймами, в котором согласно изобретению у фланцев горизонтального разъема, над и под ними, по обе стороны оси турбины выполнены верхние и нижние камеры, одна верхняя камера сообщена с камерой подачи пара через окно в верхней половине корпуса и с нижней камерой, которая сообщена с трубопроводом подвода пара и через окно в нижней половине корпуса с камерой подачи пара, другая верхняя камера сообщена с полостью отсоса пара через окно в верхней половине корпуса и с нижней камерой, которая сообщена с трубопроводом отсоса пара и через окно в нижней половине корпуса с камерой отсоса пара, нижние и верхние камеры сообщены через отверстия во фланцах горизонтального разъема корпуса.

При таком исполнении дополнительные камеры над фланцами корпуса к.у. обеспечивают значительно увеличенный секторный (по дуге поперечного сечения камер отсоса и подвода пара) подвод рабочей среды в верхние половины камер к. у. , что компенсирует сопротивление потоку пара в плоскости разъема к.у., где камеры отсоса и подачи пара в большей части перекрыты фланцами горизонтального разъема обойм. В результате в этих камерах обеспечен более равномерный поток рабочей среды по окружности, за счет чего повышена эффективность работы к. у. в сравнении с известными к.у., в которых установлены обоймы с фланцами горизонтального разъема.

При этом камеры подачи и отсоса пара могут иметь меньшие радиальные размеры, а крышка к. у. соответственно меньший вертикальный размер, чем прототип, так как нет необходимости в увеличении проходных сечений камер в связи с наличием фланцев горизонтального разъема обойм.

Для обеспечения доступа к обоймам к.у. без снятия крышки ЦНД, в том числе при ограниченных размерах выхлопной части в случае выполнения крышки ЦНД с меньшей, чем в прототипе, высотой, целесообразно, чтобы верхняя половина к. у. имела фланец вертикального разъема, выполненный с возможностью соединения его крепежными элементами с выхлопной частью турбины со стороны подшипника, и верхняя половина корпуса была бы размещена со стороны полости выхлопной части турбины за плоскостью разъема указанного фланца с выхлопной частью.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показано к.у. ЦНД в сборе с выхлопной частью паровой турбины; на фиг.2 - поперечный разрез по А-А на фиг. 1 к. у. через камеру отсоса пара, на фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.1 в плоскости горизонтального разъема ЦНД.

Концевое уплотнение ЦНД паровой турбины содержит корпус с горизонтальным разъемом, состоящий из крышки (верхней половины корпуса) 1 и нижней половины 2, образующей с выхлопной частью 3 сварную конструкцию. В кольцевых расточках 4 корпуса (1, 2) к.у. по подвижной посадке установлены обоймы 5, которые в плоскости их горизонтального разъема имеют фланцы 6, соединенные болтами (не показаны).

В обоймах 5 установлены уплотнительные сегменты 7 с гребнями 8. Между обоймами 5 выполнена камера подачи пара 9 и камера отсоса пара 10. Над фланцами 11 горизонтального разъема корпуса к.у. в коробках 12 крышки 1 выполнены симметрично оси 13 турбины верхние камеры 14, 15. Под фланцами 11 горизонтального разъема корпуса к.у. в выхлопной части 3 симметрично относительно оси 13 турбины выполнены нижние камеры 16, 17.

Камера 14 сообщена с камерой 16, а камера 15 - с камерой 17 через окна 18 и 19 во фланцах 11 горизонтального разъема корпуса (1, 2) к.у. Верхняя камера 14 сообщена через окно 20 в крышке 1 с камерой подачи пара 9. Нижняя камера 16 сообщена с трубопроводом подачи пара 21 и с камерой подачи пара 9 через окно 22 в нижней половине 2 корпуса к.у. Верхняя камера 15 сообщена через окно 23 в крышке 1 с камерой отсоса пара 10. Нижняя камера 17 сообщена с трубопроводом отсоса пара 24 и с камерой отсоса пара 10 через окно 25 в нижней половине 2 корпуса к.у.

Крышка 1 к. у. имеет фланец вертикального разъема 26, который соединен болтами 27 с опорным полукольцом 28 выхлопной части 3 турбины со стороны подшипника 30, при этом крышка 1 размещена со стороны полости выхлопной части 3 за плоскостью разъема фланца 26 с опорным полукольцом 28 выхлопной части 3 турбины. Такое выполнение обеспечивает ремонт к.у. без вскрытия корпуса выхлопной части, во время коротких межремонтных остановов турбины. Фланец вертикального разъема 26 имеет наименьший радиус в продольной плоскости турбины и наибольший радиус у горизонтального разъема корпуса к.у. в зоне верхних камер 14, 15.

В описанном к.у. уплотняющий насыщенный пар подают в камеру подвода пара 9: в верхнюю ее часть через окно 20 в крышке 1 и в нижнюю ее часть через окно 22 в нижней половине 2 корпуса к.у. Из камеры 9 пар перетекает через зазор между гребнями 8 и ротором 29 турбины в проточную часть ЦНД и в камеру 10, откуда пар через окна 23, 19 и окно 25 поступает в нижнюю камеру 17 и через трубопровод 24 отбирается в конденсатор (последний на чертежах не показан). Подвод пара в камеру 9 и отвод пара из камеры 10 выше и ниже горизонтального разъема в каждую из указанных камер компенсируют перекрытие зоны горизонтального разъема фланцами 6 обойм 5 и обеспечивают увеличенный сектор подвода и отвода пара, в результате уменьшается окружная неравномерность потока рабочей среды в камерах 9, 10 и повышается надежность работы к.у.

Камеры подачи и отсоса пара 9, 10 могут быть выполнены с меньшими радиальными размерами, чем в прототипе, т.к. нет необходимости в увеличенном проходном сечении для обеспечения приемлемого перетекания пара в зоне горизонтального разъема, перекрытой фланцами 6 обойм 5. В результате крышка 1 к. у. может быть выполнена с меньшей высотой, что при разъемном соединении фланца 26 крышки 1 с выхлопной частью турбины обеспечивает ремонтопригодность описанного к. у. в условиях ограниченных размеров выхлопной части турбины.

Источники информации
1. Щегляев А.А. Паровые турбины. М.: Энергия, 1976, с. 293, рис. 9-22
2. Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины. М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 88, рис. 3.30, с. 274-276, рис. 6-20.

Уплотнение предназначено для цилиндра низкого давления. Концевое уплотнение (к. у.) содержит корпус с фланцами горизонтального разъема, установленные в корпусе обоймы с фланцами горизонтального разъема, камеру подачи пара и камеру отсоса пара между обоймами. При этом над и под фланцами горизонтального разъема корпуса к.у. по обе стороны оси турбины выполнены верхние и нижние камеры. Одна верхняя камера сообщена с камерой подачи пара через окно в верхней половине - крышке корпуса и с нижней камерой, которая сообщена с трубопроводом подвода пара и через окно в нижней половине корпуса с камерой подачи пара. Другая верхняя камера сообщена с камерой отсоса пара через окно в верхней половине корпуса и с нижней камерой, сообщенной с трубопроводом отсоса пара и через окно в нижней половине корпуса с камерой отсоса пара, нижние и верхние камеры сообщены через окна во фланцах горизонтального разъема корпуса. Такое выполнение концевого уплотнения обеспечивает уменьшение окружной неравномерности потока в камерах подачи и отсоса пара, улучшает условия отсоса пара из уплотнения и повышает эффективность его работы, при этом обеспечена возможность уменьшения высоты крышки корпуса уплотнения. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Концевое уплотнение части низкого давления паровой турбины, содержащее выполненные с горизонтальным разъемом корпус и установленные в корпусе обоймы, камеры подачи и отсоса пара между обоймами, отличающееся тем, что у фланцев горизонтального разъема, над и под ними, по обе стороны оси турбины выполнены верхние и нижние камеры, одна верхняя камера сообщена с камерой подачи пара через окно в верхней половине корпуса и с нижней камерой, которая сообщена с трубопроводом подвода пара и через окно в нижней половине корпуса с камерой подачи пара, другая верхняя камера сообщена с полостью отсоса пара через окно в верхней половине корпуса и с нижней камерой, которая сообщена с трубопроводом отсоса пара и через окно в нижней половине корпуса с камерой отсоса пара, нижние и верхние камеры сообщены через отверстия во фланцах горизонтального разъема корпуса. 2. Концевое уплотнение по п.1, отличающееся тем, что верхняя половина корпуса концевого уплотнения имеет фланец вертикального разъема, выполненный с возможностью соединения его крепежными элементами с выхлопной частью турбины со стороны подшипника, верхняя половина корпуса размещена со стороны полости выхлопной части турбины за плоскостью разъема указанного фланца с выхлопной частью.