КОНДЕНСАТОР ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2006 года по МПК F28B1/02 F01D25/12 

Изобретение относится к области энергетики, к турбиностроению, и может быть использовано при создании конденсаторов для паровых турбин.

Известен конденсатор, включающий корпус цилиндрической формы с расположенным в нем системой охлаждающих трубок и верхней частью, или горловиной, называемой также переходным патрубком, с плоскими стенками для присоединения к нижнему срезу выхлопного патрубка турбины. Эта конструкция применяется для паровых турбин небольшой мощности, как правило, с невысоким фундаментом, поэтому переходной патрубок имеет небольшие размеры, а жесткость его стенок обеспечивается наружным оребрением (Трухний А.Д., Лосев С.М. Стационарные паровые турбины. - М.: Энергоиздат, 1981. С.167. Рис.6.12).

Недостатком известной конструкции конденсатора является ограничение габаритов корпуса трубной системы по технологическим возможностям и трудоемкость размещения больших поверхностей охлаждения с большой глубиной трубных пучков, ограничение возможности обеспечения жесткости переходного патрубка при большой его высоте, то есть при больших габаритах плоских стенок.

Известен конденсатор, включающий трубную систему, переходной патрубок большой высоты с плоскими стенками, ужесточенными не только наружным оребрением, но и с помощью системы стержней, расположенных внутри переходного патрубка поперек и вдоль оси конденсатора и опирающихся на плоские стенки в местах расположения наружных ребер, при этом стержни системы жесткости выполнены из труб (Трухний А.Д., Лосев С.М. Стационарные паровые турбины. - М.: Энергоиздат, 1981. С.170, 171. Рис.6.14).

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

Недостатком известного конденсатора, принятого за прототип, является то, что стержни жесткости, расположенные внутри парового пространства переходного патрубка, могут на некоторых режимах работы турбоустановки, например режим холостого хода или режим аварийного сброса пара из быстродействующей редукционно-охладительной установки (БРОУ), почти не охлаждаются паром из выхлопного патрубка турбины, что приводит к их перегреву, вызывающему дополнительные напряжения в плоских стенках переходного патрубка и в сварных швах и коробление переходного патрубка, а также нарушение герметичности парового пространства конденсатора.

Заявляемое техническое решение позволяет повысить надежность и экономичность конденсатора за счет устранения перегрева стержней жесткости и стенок переходного патрубка, исключения коробления переходного патрубка и нарушения герметичности парового пространства конденсатора.

Предложены два варианта конденсатора паровой турбины.

Предложен конденсатор паровой турбины (вариант 1), включающий трубную систему, переходной патрубок с плоскими стенками и системой стержней, скрепляющих эти стенки, и соединяющий трубную систему с турбиной, при этом снаружи стенок переходного патрубка установлены коллекторы с охлаждающей средой, соединенные с внутренними полостями стержней. Причем в стенках стержней выполнены отверстия, расположенные в нижней половине окружности стержней.

Предложен конденсатор паровой турбины (вариант 2), включающий трубную систему, переходной патрубок с плоскими стенками и системой стержней, скрепляющих эти стенки, и соединяющий трубную систему с турбиной, при этом на стержнях расположены вертикальные ребра, в отверстиях которых установлены пучки охлаждающих труб, соединенных через отдельные водяные камеры с коллекторами с охлаждающей средой, причем водяные камеры и коллекторы с охлаждающей средой расположены снаружи стенок переходного патрубка.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 показан продольный разрез конденсатора по варианту 1, на фиг.2 - поперечное сечение А-А, на фиг.3 - узел Б. На фиг.4 показан продольный разрез конденсатора по варианту 2, на фиг.5 - сечение В-В по фиг.4, на фиг.6 - узел Г.

Конденсатор паровой турбины по первому варианту включает трубную систему 1, переходной патрубок 2 с плоскими торцевыми стенками 3 и продольными (боковыми) стенками 4, и системой стержней, скрепляющих эти стенки, - продольных 5 и поперечных 6 в виде труб с внутренними полостями 7. Переходной патрубок 2 соединяет трубную систему 1 с турбиной. Снаружи стенок 3 переходного патрубка 2 установлены коллекторы с охлаждающей средой 8, 9, а снаружи стенок 4 - 10, 11, соединенные с внутренними полостями 7 стержней 5, 6. В стенках стержней 5, 6 выполнены радиальные отверстия 12, расположенные в нижней половине окружностей стержней. При отсутствии отверстий 12 в стенках стержней 5, 6 внутренние полости 7 верхнего ряда стержней 5, 6 соединены с нижним рядом стержней 5, 6 перепускными трубами 13.

Конденсатор паровой турбины по второму варианту включает трубную систему 1, переходной патрубок 2 с плоскими стенками 3 и 4 и системой стержней, скрепляющих эти стенки, - продольных 5 и поперечных 6. Переходной патрубок 2 соединяет трубную систему 1 с турбиной. На продольных стержнях 5 в местах пересечения и соединения их с поперечными стержнями 6 расположены вертикальные ребра 14, в которых выполнены отверстия 15. В отверстиях 15 установлены пучки охлаждающих труб 16, закрепленные в трубных досках отдельных водяных камер 17, 18 и соединенные через отдельные водяные камеры 17, 18 с коллекторами 8 подачи и коллекторами 9 отвода охлаждающей среды. Водяные камеры 17 и коллекторы 8, 9 с охлаждающей средой расположены снаружи стенок переходного патрубка 2. Задние водяные камеры 18 соединены перепускными трубами 13.

При работе конденсатора по первому варианту в режиме работы турбоустановки с длительным холостым ходом, когда практически отсутствует поступление пара в проточную часть, происходит интенсивный вентиляционный разогрев выхлопного патрубка турбины и затем переходного патрубка конденсатора, и, если при этом нет поступления охлаждающего пара из БРОУ, или его температура недостаточно низкая, переходной патрубок 2, в первую очередь, стержни жесткости 5, 6 начинают разогреваться. Чтобы не допустить перегрева стержней 5, 6, в них через коллекторы 8, 9, 10, 11 подают охлаждающую среду - холодный конденсат, который, проходя через внутренние полости 7 стержней 5, 6, охлаждает их, и, вытекая через отверстия 12, разбрызгивается вниз во внутреннее пространство переходного патрубка 2, охлаждает его, сливается в полость трубной системы 1 конденсатора, при этом мелкие капли охлаждающего конденсата засасываются в полость выхлопного патрубка турбины, охлаждая его. Если нет необходимости интенсификации охлаждения переходного патрубка 2, трубной системы 1 конденсатора, выхлопного патрубка турбины, то можно применять вариант исполнения без отверстий 12 (фиг.1, 2). Тогда на режимах с очень малым расходом пара из турбины подают в полости 7 стержней 5, 6 не конденсат, а охлаждающую воду из коллекторов 8, 10, которая, проходя через верхние стержни - трубы 5, 6, охлаждает их, затем перетекает по перепускным трубам 13 в нижний ряд стержней - труб 5, 6, охлаждает их и отводится в коллекторы 9, 11.

При работе конденсатора по второму варианту в малорасходном режиме работы турбоустановки, например, при длительном холостом ходе или при аварийном сбросе пара в конденсатор, когда стержни жесткости 5, 6 и стенки 3, 4 переходного патрубка 2 могут излишне нагреваться, подают охлаждающую воду из коллекторов 8 через водяные камеры 17 в пучки охлаждающих труб 16 над первыми верхними и третьими сверху стержнями жесткости 5, охлаждающая вода выходит через задние водяные камеры 18, перепускается по трубам 13 в пучки охлаждающих труб 16 над вторым и четвертым сверху рядами стержней жесткости 5 и затем выходит в коллекторы отвода 9. Поступающий из выхлопного патрубка турбины пар, проходя пучки труб 16, охлаждается, при этом уменьшается до минимума нагрев стержней жесткости 5, 6 и стенок 3, 4 переходного патрубка 2. Такая закрытая система охлаждения переходного патрубка без подачи охлаждающей воды (конденсата) в его полость безопасна в эрозионном отношении для рабочих лопаток последних ступеней.

Изобретение может быть использовано при создании конденсаторов для паровых турбин. Конденсатор паровой турбины содержит трубную систему, переходной патрубок с плоскими стенками и системой стержней, скрепляющих эти стенки и соединяющий трубную систему с турбиной, притом снаружи стенок переходного патрубка установлены коллекторы с охлаждающей средой, соединенные с внутренними полостями стержней. Причем в стенках стержней выполнены отверстия, расположенные в нижней половине окружности стержней (вариант 1). Конденсатор паровой турбины содержит трубную систему, переходной патрубок с плоскими стенками и системой стержней, скрепляющих эти стенки, и соединяющий трубную систему с турбиной, при этом на стержнях расположены вертикальные ребра, в отверстиях которых установлены пучки охлаждающих труб, соединенных через отдельные водяные камеры с коллекторами с охлаждающей средой, причем водяные камеры и коллекторы с охлаждающей средой расположены снаружи стенок переходного патрубка (вариант 2). Изобретения позволяют повысить надежность и экономичность конденсатора за счет устранения перегрева стержней жесткости и стенок переходного патрубка, исключения коробления переходного патрубка и нарушения герметичности парового пространства конденсатора. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Конденсатор паровой турбины, включающий трубную систему, переходной патрубок с плоскими стенками и системой стержней, скрепляющих эти стенки, и соединяющий трубную систему с турбиной, отличающийся тем, что снаружи стенок переходного патрубка установлены коллекторы с охлаждающей средой, соединенные с внутренними полостями стержней.2. Конденсатор по п.1, отличающийся тем, что в стенках стержней выполнены отверстия, расположенные в нижней половине окружности стержней.3. Конденсатор паровой турбины, включающий трубную систему, переходной патрубок с плоскими стенками и системой стержней, скрепляющих эти стенки, и соединяющий трубную систему с турбиной, отличающийся тем, что на стержнях расположены вертикальные ребра, в отверстиях которых установлены пучки охлаждающих труб, соединенных через отдельные водяные камеры с коллекторами с охлаждающей средой, при этом водяные камеры и коллекторы с охлаждающей средой расположены снаружи стенок переходного патрубка.