ЦИЛИНДР ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 2006 года по МПК F01D25/26 

Изобретение относится к области энергетики, к турбиностроению и может быть использовано при конструировании паровпускной части цилиндра паровой турбины.

Аэродинамические качества камеры паровпуска имеют большое значение для экономичности и надежности работы последующей за ней проточной части цилиндра и особенно первой ступени, ее рабочих лопаток, поэтому при конструктивной отработке обычно стараются обеспечить по возможности равномерный подвод пара к направляющему аппарату первой ступени, то есть минимальное отклонение векторов скоростей потока по величине и направлениям от среднего в окружном и радиальном направлении, предпочтителен осевой вход в каналы направляющих лопаток первой ступени.

Известен цилиндр паровой турбины, в котором обводы камеры паровпуска образованы торообразной торцевой стенкой наружного корпуса, переходящей в корневую обечайку, под которой радиально внутри расположена обойма переднего уплотнения, при этом обойма направляющего аппарата (внутренний корпус) выполнена заодно с наружным корпусом (Кириллов И.И., Иванов В.А., Кириллов А.И. Паровые турбины и паротурбинные установки. - Л.: Машиностроение, 1978. С. 104. Рис.VI 3; с.106. Рис.VI 4).

Недостатком известного цилиндра паровой турбины является сложность изготовления отливки наружного корпуса из-за наличия обечайки в корневой зоне камеры паровпуска, выполненной заодно с корпусом обоймы первой ступени, при этом обойму первых ступеней нельзя скрепить по горизонтальному разъему, что увеличивает протечки.

Известен цилиндр паровой турбины, в котором обводы камеры паровпуска образованы торообразной торцевой стенкой наружного корпуса, переходящей в корневую обечайку, под которой радиально внутри расположена обойма переднего уплотнения, при этом обойма первых ступеней выполнена отдельной и установлена в кольцевом пазу наружного корпуса. (Кириллов И.И., Иванов В.А., Кириллов А.И. Паровые турбины и паротурбинные установки. - Л.: Машиностроение, 1978. С.104. Рис.VI.2).

Недостатком известного цилиндра паровой турбины является сложность изготовления отливки наружного корпуса, несмотря на отдельное исполнение обоймы первых ступеней, при этом из-за необходимости вынимать обойму первых ступеней нельзя выполнить достаточно эффективный конфузорный протяженный в осевом направлении периферийный обвод обоймы на входе в направляющий аппарат первой ступени.

Известен цилиндр паровой турбины, включающий внутренний корпус направляющего аппарата первой ступени, выполненный в виде сопловых коробок, расположенных внутри паровпускной части внешнего корпуса так, что внутренние стенки сопловых коробок образуют обводы внутренней камеры паровпуска, причем обойма переднего уплотнения установлена в кольцевом пазу внешнего корпуса у его торцевой стенки и большей частью расположена между этим пазом и рабочим колесом первой (регулирующей) ступени в осевом направлении, а в радиальном направлении между этим пазом и ротором, т.е. радиально внутри (Шляхин П.Н. Паровые и газовые турбины. - М.: Энергия, 1974. С.95. Рис.8.2.).

По совокупности признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.

Недостатки известного цилиндра, принятого за прототип, проявляются при применении данной конструкции паровпускной части для цилиндра паровой турбины с большим объемным расходом пара на выходе при относительно невысоких параметрах пара по температуре и давлению.

Конструкция паровпускной части цилиндра с внутренней пароподводящей камерой во внутреннем корпусе или в сопловых коробках более сложна в изготовлении и сборке, чем одностенное исполнение камеры паровпуска, кроме того, исполнение с сопловыми коробками не обеспечивает полный окружной подвод пара к первой ступени проточной части, что необходимо для надежной работы рабочих лопаток первой ступени. Затруднено или невозможно выполнение пароподводящей камеры в сопловых коробках или внутреннем корпусе большого поперечного сечения, что необходимо для цилиндра паровой турбины с большим объемным расходом на паровпуске, например, однопоточный цилиндр низкого или среднего давления. При этом установка обоймы переднего уплотнения в кольцевом пазу внешнего корпуса далеко от ее центра массы вызывает некоторый перекос ее оси из-за податливости и наличия тепловых зазоров в местах опирания боковых лапок и в посадке по кольцевому пазу, что приводит к неравномерности радиального зазора в лабиринтовых уплотнениях по окружности. Перечисленные выше недостатки известного устройства приводят к снижению экономичности и надежности паровой турбины.

Заявляемое техническое решение позволяет устранить конструктивные недостатки известного устройства, принятого за прототип, а именно упростить исполнение внешнего корпуса цилиндра, выполнить камеру паровпуска большого поперечного сечения с улучшенными аэродинамическими качествами, с полным окружным подводом к направляющему аппарату первой ступени и, кроме того, ужесточить опирание обоймы переднего уплотнения во внешнем корпусе, что приводит к повышению экономичности и надежности паровой турбины.

Предложен цилиндр паровой турбины, включающий переднюю паровпускную часть внешнего корпуса, переднюю часть внутреннего корпуса с направляющим аппаратом первой ступени, обойму переднего уплотнения, установленную в кольцевом пазу внешнего корпуса у его торцевой стенки, и паровпускные патрубки, при этом внешняя поверхность обоймы расположена в радиальном направлении снаружи между кольцевым пазом внешнего корпуса и корневым обводом направляющего аппарата первой ступени, а между периферией передней части внутреннего корпуса и обводом внешнего корпуса выполнен зазор, ограниченный тепловым расширением, кроме того, обойма переднего уплотнения имеет ребра, перекрывающие сечение паровпуска между паровпускными патрубками, причем два горизонтальных ребра выполнены в виде лап заодно с фланцами горизонтального разъема нижней половины обоймы, опирающихся на нижнюю половину внешнего корпуса.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показано поперечное сечение камеры паровпуска, на фиг.2 - продольное сечение А-А, на фиг.3 - вид на разъем Б.

Цилиндр паровой турбины включает переднюю паровпускную часть внешнего корпуса 1, переднюю часть внутреннего корпуса 2 с направляющим аппаратом (диафрагмой) первой ступени 3, обойму переднего уплотнения 4, установленную в кольцевом пазу 5 внешнего корпуса 1 у его торцевой стенки так, что узлы 1, 2, 4 вместе образуют обводы камеры паровпуска 6, и паровпускные патрубки 7. Внешняя поверхность обоймы переднего уплотнения 4 расположена в осевом направлении между кольцевым пазом 5 внешнего корпуса 1 и в радиальном направлении между кольцевым пазом 5 внешнего корпуса 1 и корневым обводом 8 направляющего аппарата первой ступени 3 с зазором относительно него. На периферии передней части внутреннего корпуса 2 выполнен радиальный козырек 9, отделяющий камеру паровпуска 6 от полости (камеры) 10 между внутренним корпусом 2 и наружной обечайкой внешнего корпуса 1. Между периферией передней части внутреннего корпуса 2 (козырька 9) и обводом внешнего корпуса 1 выполнен минимальный зазор Δ, ограниченный обеспечением относительных тепловых расширений внешнего корпуса 1 и внутреннего корпуса 2. Обойма переднего уплотнения 4 имеет радиальные ребра 11, 12, расположенные в вертикальной плоскости, и ребра 13, расположенные в горизонтальной плоскости, перекрывающие сечение паровпуска между паровпускными патрубками 7, при этом два горизонтальных ребра 13 выполнены в виде лап заодно с фланцами горизонтального разъема нижней половины обоймы 4, опирающихся напротив осей паровпускных патрубков 7 на нижнюю половину внешнего корпуса 1. На нижнем ребре 12 выполнен паз, сопряженный со шпонкой 14, установленной внизу камеры паровпуска 6 внешнего корпуса 1.

Цилиндр паровой турбины работает следующим образом. Пар в цилиндр входит по четырем паровпускным патрубкам 7 в камеру паровпуска 6, обтекая внутренние стенки передней части внешнего корпуса 1, внешнюю поверхность обоймы переднего уплотнения 4 от кольцевого паза 5 до корневого обвода 8 направляющего аппарата первой ступени 3, радиальный козырек 9 и периферийный обвод передней части внутреннего корпуса 2. При этом благодаря очень малому зазору Δ очень малая часть пара из камеры паровпуска 6 проникает в соседнюю полость 10 и, соответственно, не вызывает дополнительных потерь. При таком типичном не радиальном расположении паровпускных патрубков 7 (фиг.1) при протекании пара могут возникать вихревые зоны с повышенными аэродинамическими потерями, размещение радиальных ребер 11, 12, 13 в этих зонах, частично перекрывающих поперечное сечение камеры паровпуска 6, уменьшает вихревые потери в этих зонах. Горизонтальные ребра - лапы 13 ужесточают опирание обоймы переднего уплотнения 4, а соединение паза в нижнем ребре 12 со шпонкой 14 улучшает центровку обоймы 4 в поперечном направлении, что способствует сохранению равномерного по окружности и по длине обоймы 4 радиального зазора в переднем уплотнении.

Изобретение относится к области энергетики, к турбиностроению и может быть использовано при конструировании паровпускной части цилиндра паровой турбины. Цилиндр паровой турбины включает переднюю паровпускную часть внешнего корпуса, переднюю часть внутреннего корпуса с направляющим аппаратом первой ступени, обойму переднего уплотнения, установленную в кольцевом пазу внешнего корпуса у его торцевой стенки, и паровпускные патрубки, при этом внешняя поверхность обоймы расположена в радиальном направлении снаружи между кольцевым пазом внешнего корпуса и корневым обводом направляющего аппарата первой ступени, а между периферией передней части внутреннего корпуса и обводом внешнего корпуса выполнен зазор, ограниченный тепловым расширением, кроме того, обойма переднего уплотнения имеет ребра, перекрывающие сечение паровпуска между паровпускными патрубками, причем два горизонтальных ребра выполнены в виде лап заодно с фланцами горизонтального разъема нижней половины обоймы, опирающихся на нижнюю половину внешнего корпуса. Изобретение позволяет устранить конструктивные недостатки известного устройства, а именно упростить исполнение внешнего корпуса цилиндра, выполнить камеру паровпуска большого поперечного сечения с улучшенными аэродинамическими качествами, с полным окружным подводом к направляющему аппарату первой ступени и, кроме того, ужесточить опирание обоймы переднего уплотнения во внешнем корпусе, что приводит к повышению экономичности и надежности паровой турбины. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Цилиндр паровой турбины, включающий переднюю паровпускную часть внешнего корпуса, переднюю часть внутреннего корпуса с направляющим аппаратом первой ступени, обойму переднего уплотнения, установленную в кольцевом пазу внешнего корпуса у его торцевой стенки, и паровпускные патрубки, отличающийся тем, что внешняя поверхность обоймы расположена в радиальном направлении снаружи между кольцевым пазом внешнего корпуса и корневым обводом направляющего аппарата первой ступени, между периферией передней части внутреннего корпуса и обводом внешнего корпуса выполнен зазор, ограниченный тепловым расширением, а обойма переднего уплотнения имеет ребра, перекрывающие сечение паровпуска между паровпускными патрубками.2. Цилиндр по п.1, отличающийся тем, что два горизонтальных ребра выполнены в виде лап заодно с фланцами горизонтального разъема нижней половины обоймы, опирающихся на нижнюю половину внешнего корпуса.