РОТОР ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 2006 года по МПК F01D5/06 

Изобретение относится к устройству ротора, преимущественно с вильчатым соединением венцов с рабочими лопатками отсеков высокого давления (ВД) и среднего давления (СД) паровой турбины, в частности к мощной влажнопаровой турбине атомной электрической станции (АЭС).

К числу проблемных вопросов, связанных с применением вильчатого соединения венцов ротора с рабочими лопатками, относится технологически необходимое удлинение промежутков между венцами цельнокованого ротора и цилиндра в целом.

Известен цельнокованый ротор двухпоточного цилиндра среднего давления (ЦСД) паровой турбины К-1200-240 ЛМЗ, содержащий по восемь ступеней в каждом потоке, с вильчатым соединением венцов с рабочими лопатками (Костюк А.Г. и др. «Турбины тепловых и атомных электрических станций», МЭИ. 2001, рис.11.60, стр.336).

Недостатком указанного цельнокованого ротора является то, что он имеет в каждом потоке по три увеличенных промежутка между венцами (за 2-м, 4-м, 6-м), что примерно на 8-10% увеличивает массогабаритные показатели ЦСД. Это обусловлено необходимостью иметь между венцами цельнокованого ротора промежуток, достаточный для выполнения отверстий совместно в венцах и хвостовиках лопаток под призонные штифты, используемые в вильчатых соединениях.

Известен сборный ротор ВД паровой турбины АЭС, выполненный с насадными одновенечными дисками, венцы которых соединены с рабочими лопатками (Трояновский Б.М. «Турбина для атомных электростанций», М.: «Энергия», 1973 с, стр.122, рис.5-18).

Однако использование одновенечных дисков в многоступенчатом роторе ВД значительно усложняет его конструкцию и сборку вследствие большого количества дисков.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является разработка такого ротора паровой турбины с насадными дисками, в котором по сравнению с известными из уровня техники одновременно упрощается конструкция и сборка, повышается ремонтопригодность и надежность его эксплуатации.

Технический результат достигается в роторе паровой турбины, содержащем вал, на котором посажены насадные диски, венцы которых разъемно соединены с рабочими лопатками, причем он имеет двухвенечные насадные диски, каждый из которых снабжен асимметричной ступицей с удлиненным навстречу направлению посадки дисков концом, под которым расположена шпонка, соединяющая соответствующий ей диск с валом.

Новым в предлагаемом роторе паровой турбины является то, что он имеет двухвенечные насадные диски, каждый из которых снабжен асимметричной ступицей с удлиненным навстречу направлению посадки дисков концом, под которым расположена шпонка, соединяющая соответствующий ей диск с валом.

В частном случае для турбины с нечетным числом ступеней новым в роторе паровой турбины является то, что зацело с валом перед двухвенечными насадными дисками по ходу пара выполнен одновенечный диск.

Предлагаемый ротор с насадными дисками по сравнению с известными из уровня техники при том же количестве венцов имеет меньшее количество дисков за счет двухвенечного их выполнения. В результате упрощается конструкция и сборка ротора, повышается его ремонтопригодность и надежность эксплуатации ротора, т.к. сокращается количество стыков дисков, шпоночных соединений дисков с валом. При этом, поскольку двухвенечные диски имеют в сравнении с одновенечными дисками увеличенную поверхность контакта диска с валом ротора, исключается возможность перекоса посадки диска на вал. В результате также увеличивается надежность эксплуатации ротора.

Выполнение двухвенечных дисков с асимметричными ступицами с удлиненными навстречу направлению посадки дисков концами позволяет разместить шпонки, соединяющие вал с дисками, под удлиненными концами ступиц дисков, т.е. в месте малых напряжений, что повышает надежность эксплуатации ротора. Кроме того, смещение стыков дисков от середины между ними и, тем самым, размещение стыка дисков вне зоны лабиринтного уплотнения диафрагм позволяет повысить эффективность работы уплотнения.

Выполнение одновенечного диска зацело с валом перед насадными двухвенечными дисками по ходу пара обеспечивает частный случай выполнения ротора с нечетным числом венцов для турбины с нечетным числом ступеней.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид ротора паровой турбины с двухвенечными насадными дисками, на фиг.2 - общий вид ротора турбины с выполненным зацело с валом одновенечным и насадными двухвенечными дисками.

Ротор паровой турбины имеет насадные двухвенечные диски 1, посаженные с натягом на вал 2. Насадные двухвенечные диски 1 выполнены с асимметричными ступицами 3 с развитыми (по ходу пара) навстречу направлению посадки дисков 1 концами 4. Поскольку стыки ступиц 3 дисков 1 размещены вне зоны лабиринтных уплотнений диафрагм (не показаны), обеспечена более эффективная работа уплотнений. Под концами 4 ступиц 3 в зоне наименьших напряжений размещены цилиндрические шпонки 5. Каждая шпонка 5 соединяет с валом 2 насадной двухвенечный диск 1, соответствующий ее размещению. Все венцы 6 дисков 1 разъемно соединены вильчатым соединением с рабочими лопатками 7. Развитые концы 4 дисков 1 имеют конструктивные зазоры с валом 2 (не показаны) для разгрузки от напряжений, обусловленных посадкой с натягом.

Ротор паровой турбины может иметь перед насадными дисками 1 по ходу пара выполненный зацело с валом 2 одновенечный диск 8, соединенный с рабочими лопатками 7. Приведенный пример выполнения ротора применим для частного случая выполнения ротора с нечетным числом венцов дисков.

Заявленное устройство работает следующим образом: пар поступает в проточную часть турбины и, проходя через направляющие (не показаны) и рабочие лопатки 7, вращает ротор. При этом при ослаблении натяга дисков 1 крутящий момент передается на вал 2 посредством шпонок 5.

Изобретение относится к устройству ротора, преимущественно с вильчатым соединением венцов с рабочими лопатками отсеков высокого давления и среднего давления паровой турбины, в частности к мощной влажнопаровой турбине атомной электрической станции. Ротор паровой турбины содержит вал, на котором посажены насадные диски. Венцы насадных дисков разъемно соединены с рабочими лопатками. Насадные диски выполнены двухвенечными, каждый из которых снабжен асимметричной ступицей с удлиненным навстречу направлению посадки дисков концом. Под удлиненным концом диска расположена шпонка, соединяющая соответствующий диск с валом. Изобретение позволяет упростить конструкцию и сборку, а также повысить ремонтопригодность и надежность эксплуатации ротора паровой турбины. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Ротор паровой турбины, содержащий вал, на котором посажены насадные диски, венцы которых разъемно соединены с рабочими лопатками, отличающийся тем, что он имеет двухвенечные насадные диски, каждый из которых снабжен асимметричной ступицей с удлиненным навстречу направлению посадки дисков концом, под которым расположена шпонка, соединяющая соответствующий диск с валом.2. Ротор паровой турбины по п.1, отличающийся тем, что зацело с валом перед насадными дисками по ходу пара выполнен одновенечный диск.