ЧАСТЬ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ С АКСИАЛЬНЫМ ВЫХОДОМ Российский патент 2003 года по МПК F01D25/30 

Изобретение относится к паровым турбинам, а его объектом является часть низкого давления (ЧНД) одноцилиндровой турбины или в равной мере однопоточный цилиндр низкого давления (ЦНД) многоцилиндровой турбины, выполненные с аксиальным выходом в конденсатор через переходной патрубок.

Большинство известных паротурбинных агрегатов с конденсационной установкой выполняют с подвальным расположением конденсаторов - в помещении ниже пола машинного зала [1]. Такая компоновка турбинного агрегата обеспечивает удобство технического обслуживания концевого уплотнения и подшипниковой опоры ротора ЧНД, однако требует значительных инвестиционных затрат.

Известны паротурбинные агрегаты с равноуровневым расположением турбины и конденсационной установки, в которых конденсаторы расположены с боковых сторон от ЧНД [2] или за ЧНД вдоль продольной оси турбины [3]. Однако агрегаты с боковым расположением конденсаторов приводят к необходимости значительного увеличения ширины машинного зала и обладают повышенными потерями в выходном тракте ЧНД.

Паротурбинные агрегаты с расположением конденсатора за ЧНД вдоль продольной оси обладают наименьшими потерями в выходном тракте. Такие агрегаты из-за расположения турбины и конденсатора на одной оси изготавливают, как правило, в одноцилиндровом исполнении. ЧНД такой паровой турбины с аксиальным выходом, содержащая выходной патрубок, концевое уплотнение и подшипниковую опору ротора, установленные в опорной обечайке, закрепленной в выходном патрубке с помощью радиальных стоек и образующей с этим патрубком диффузорный канал, и переходник к горловине конденсатора [4], является ближайшим аналогом настоящего изобретения. В такой ЧНД, как и в других известных, все названные элементы выполнены с горизонтальным разъемом, а к уплотнению и опоре проведены трубопроводы для подачи уплотняющего пара и отвода паровоздушной смеси из камер уплотнения, а также для подвода масла к вкладышу подшипниковой опоры, слива масла из картера этой опоры и отсоса из него масляных паров. При этом в указанной ЧНД опорная обечайка в выходном патрубке выполнена неразъемной по длине между уплотнением и подшипниковой опорой, а радиальные стойки не ограничены пространственным расположением. Это, как и в других известных ЧНД с аксиальным выходом, не дает возможности доступа к концевому уплотнению и опорному подшипнику ротора без вскрытия цилиндра турбины, что осуществляется только при капитальных и аварийных ремонтах, относящихся к трудоемким работам. В основу настоящего изобретения поставлена задача создания такого ЧНД с аксиальным выходом, в котором компоновка элементов и их выполнение могут обеспечивать доступ к концевому уплотнению и подшипниковой опоре ротора без вскрытия цилиндра турбины.

Эта задача решается с ЧНД с аксиальным выходом, которая содержит выходной патрубок, концевое уплотнение и подшипниковую опору ротора, установленные в опорной обечайке, закрепленной в выходном патрубке с помощью радиальных стоек и образующей с этим патрубком кольцевой диффузорный канал, переходник конденсатора, а также трубопроводы для подачи уплотняющего пара и отсоса паровоздушной смеси из камер уплотнения для подвода масла к подшипнику, слива масла из картера подшипника и отсоса из него масляных паров, причем верхняя половина опорной обечайки состоит из двух соединенных вертикальным фланцевым соединением частей между уплотнением и подшипниковой опорой, радиальные стойки проходят в зоне расположения подшипниковой опоры, трубопроводы для подвода уплотняющего пара и отсоса паровоздушной смеси проходят через нижнюю половину выходного патрубка, а в его верхней половине над концевым уплотнением выполнен люк.

При такой компоновке через люк обеспечиваются возможность выема верхней половины обечайки, охватывающей концевое уплотнение, и далее демонтажа верхней половины концевого уплотнения, а затем и уплотняющих сегментов нижней половины. Кроме того, через этот же люк и проход между радиальными стойками возможен доступ со стороны торца к подшипниковой опоре.

Картер подшипниковой опоры со стороны конденсатора снабжен откидывающейся вниз крышкой, а в верхней части выходного патрубка над этой крышкой выполнен люк, при этом обеспечится возможность еще более простого доступа к подшипниковой опоре ротора и ее демонтажа.

Для обеспечения свободы монтажных работ внутри выходного патрубка целесообразно провести указанные трубопроводы в диффузорном канале через радиальные стойки.

При этом предпочтительно, чтобы радиальные стойки были выполнены каждая из трубы и круглого прутка, соединенных перемычками с образованием аэродинамически обтекаемого профиля, а через трубы проведены трубопроводы для подачи уплотняющего пара и отсоса паровоздушной смеси из камер уплотнения, для подвода масла к подшипнику, сливу масла из картера подшипника и отсоса из него масляных паров. Это позволит обеспечить не только осевое направление потока в конденсатор, но и наиболее рационально организовывать проведение соответствующих каналов.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим, далее подробным описанием одного из примеров его осуществления, иллюстрируемым прилагаемыми чертежами, на которых
фиг. 1 показывает турбину с частью низкого давления (ЧНД) согласно изобретению, в продольном разрезе;
фиг.2 - вид со стороны конденсатора по стрелке А на фиг.1;
фиг. 3 - поперечное сечение радиальных стоек в выходном патрубке по Б-Б на фиг.1.

Описываемый пример относится к одноцилиндровой паровой турбине с передним расположением электрогенератора и аксиальным расположением конденсатора за выхлопной частью, которая расположена за последней ступенью 1 турбины и охвачена выходным патрубком 2, соединенным переходным патрубком 3 в виде линзового компенсатора с горловиной 4 конденсатора. В выходном патрубке 2 на радиальных стойках 5, 6, 7, 8 и 9 закреплена опорная обечайка 10, образующая с выходным патрубком 2 диффузорный канал. Опорная обечайка 10 состоит из двух соединенных фланцевым соединением верхних частей 10₁ и 10₂, в которых установлены концевое уплотнение 11 и подшипниковая опора 12 соответственно. Все эти элементы выполнены с горизонтальным разъемом и демонтируемой верхней половиной. Нижние половины опорной обечайки, корпуса концевого уплотнения с опорными стойками и рамой подшипниковой опоры выполнены в виде сварной конструкции. Подшипниковая опора 12 выполнена с картером, который образован опорной обечайкой 10, торцевой стенкой 13 и фланцем 14. Со стенкой 13 вертикальным фланцевым соединением связана верхняя половина корпуса концевого уплотнения 11 и сварным соединением нижняя половина этого корпуса так, что между концевым уплотнением 11 и подшипниковой опорой 12 образуется камера 15, соединенная с атмосферой.

К фланцу 14 картера подшипниковой опоры 10 крепится откидывающаяся вниз крышка 16 (это положение показано на фиг.2), на наружной поверхности которой закреплено лестничное устройство 17. Над местом расположения крышки 16 в выходном патрубке 2 выполнен люк 18. В этом патрубке выполнен также второй люк 19, который расположен над концевым уплотнением 11.

Для обеспечения нормальной работы концевого уплотнения 11 через выходной патрубок произведены трубопроводы для подачи уплотняющего пара и отвода паровоздушной смеси из камер уплотнения, а для подшипниковой опоры 12 - трубопроводы для подвода масла, слива масла и отсоса из картера масляных паров. В выходном патрубке 2 эти трубопроводы между патрубком и опорной обечайкой 10 проведены через радиальные стойки 5, 6, 7, 8 и 9. Эти радиальные стойки выполнены в виде аэродинамически обтекаемого профиля в осевом направлении и состоят из трубы 19 и круглого прутка 20, соединенных перемычками 21 (фиг. 3). В трубах 19 проложены трубопроводы 22, образующие вышеперечисленные коммуникации.

Трубопроводы для подачи уплотняющего пара и отвода паровоздушной смеси расположены в радиальных стойках 6 и 9, проходя в картер подшипниковой опоры 12 через нижнюю половину опорной обечайки 10, а далее они соединяются с трубопроводами (не показаны), проходящими через торцевую стенку 13 к камерам нижней половины корпуса концевого уплотнения. Трубопровод для слива масла из картера расположен в радиальной стойке 5, также проходя в картер подшипниковой опоры 12 через нижнюю половину опорной обечайки, а трубопроводы для подвода масла и отсоса из картера масляных паров расположены в радиальных стойках 8 и 9, проходя в картер подшипниковой опоры 12 через верхнюю половину опорной обечайки.

Осуществление технического обслуживания, т.е. обследование и ремонт концевого уплотнения 11 и подшипниковой опоры 12, в описанной ЧНД осуществляется без вскрытия цилиндра и выхлопного патрубка следующим образом. Для доступа к уплотнительным секциям концевого уплотнения 11 открывают люк 19, разбалчивают фланцевые соединения верхних частей опорной обечайки 10₁ и крышки 11 и подъемным приспособлением извлекают их через люк 19. После снятия люка 18 и поворота вниз крышки 16 получают доступ к подшипнику 12, который может демонтироваться известным способом.

Источники информации
1. А.Д. Трухний, С.М. Лосев. Стационарные паровые турбины. М., 1981, с. 164-174.

2. Там же, с. 265-269, рис. 7.54, 7.55.

3. Wilhelm Engelke. Паровые турбины для ПГУ - электростанций. BWK, т.41, 1989, 7/8, с. 338, рис.1.

4. D. Tremmel, W. Kacher и др. "Entwincklung einer kompakten 300-MW-Dampfturbine mit einflutigem ND-Teil und axialer Abstromung". VGB Kraftwerkstechnik 72 (1992), Heft 1, с. 37, 38.

Часть низкого давления (ЧНД) предназначена для паровой турбины с аксиальным выходом. Часть низкого давления выполнена с аксиальным выходным патрубком, соединяемым через переходник с конденсатором и содержащим концевое уплотнение и подшипниковую опору ротора. Последние установлены в опорной обечайке, закрепленной в выходном патрубке с помощью радиальных стоек. В такой ЧНД верхняя половина опорной обечайки состоит из двух соединенных фланцевым соединением частей - между уплотнением и подшипниковой опорой, радиальные стойки проходят в зоне расположения подшипниковой опоры, а в выходном патрубке над концевым уплотнением выполнен люк. При этом турбопроводы для подвода пара к уплотнению и отсоса из него паровоздушной смеси проходят через нижнюю половину выходного патрубка и проложены через трубы, которые совместно с круглыми прутками и перемычками образуют аэродинамически обтекаемые профили радиальных стоек. Картер подшипниковой опоры со стороны конденсатора имеет фланец, перекрытый откидывающейся вниз крышкой, а над ней в выходном патрубке выполнен второй люк. Такое выполнение ЧНД обеспечивает удобство технического обслуживания концевого уплотнения и подшипниковой опоры ротора, не требуя вскрытия цилиндра турбины. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Часть низкого давления паровой турбины с аксиальным выходом, содержащая выходной патрубок, концевое уплотнение и подшипниковую опору ротора, установленные в опорной обечайке, закрепленной в выходном патрубке с помощью радиальных стоек и образующей с выходным патрубком кольцевой диффузорный канал, переходник конденсатора и трубопроводы для подачи уплотняющего пара и отсоса паровоздушной смеси из камер уплотнения, для подвода масла к подшипнику, слива масла из картера подшипника и отсоса из него масляных паров, отличающаяся тем, что верхняя половина опорной обечайки состоит из двух соединенных фланцевым соединением частей - между уплотнением и подшипниковой опорой, радиальные стойки проходят в зоне расположения подшипниковой опоры, трубопроводы для подвода уплотняющего пара и отсоса паровоздушной смеси проходят через нижнюю половину выходного патрубка, а в его верхней половине над концевым уплотнением выполнен люк. 2. Часть низкого давления по п. 1, отличающаяся тем. что картер подшипниковой опоры со стороны конденсатора, снабжен откидывающейся вниз крышкой, а в верхней части выходного патрубка над этой крышкой выполнен люк. 3. Часть низкого давления по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что радиальные стойки выполнены из трубы и круглого прутка, соединенных перемычками с образованием аэродинамически обтекаемого профиля. 4. Часть низкого давления по п. 3, отличающаяся тем, что через трубы радиальных стоек проходят трубопроводы для подачи уплотняющего пара и отсоса паровоздушной смеси из камер уплотнения, для подвода масла к подшипнику, слива масла из картера подшипника и отсоса из него масляных паров.