ДВУХПОТОЧНЫЙ ЦИЛИНДР СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 2011 года по МПК F01D5/08 F01D3/02 

Изобретение относится к области теплоэнергетического машиностроения и может быть использовано при модернизации действующего оборудования и создании новых турбин.

Известна конструкция паровой турбины, в которой центральная часть ротора двухпоточного цилиндра охлаждается паром из проточной части цилиндра. Проточная часть выполнена таким образом, что давление за диском первой ступени одного из потоков выше, чем давление первой ступени второго потока. В дисках выполнены отверстия. через которые пар из камеры с более высоким давлением через отверстия в диске проходит в центральную зону, охлаждает ротор и поступает в камеру за диском второго потока (JP 7034808, МПК: F01D 25/12; F01D 9/02; F01D 9/06; F01D 25/14; F01D 25/24. опубликован 1995.02.03).

Недостатком известного устройства является сравнительно низкая эффективность охлаждения ротора (не более 30-40°С), а также наличие градиента температур по толщине полотна дисков первых ступеней.

Известна конструкция паровой турбины, имеющей двухпоточный цилиндр с наружным и внутренним корпусом и подводом охлаждающего пара от внешнего источника в кольцевую камеру, ограниченную ротором и специальным корпусом с осевыми уплотнениями, расположенными на выходе охлаждающего пара к дискам первых ступеней прямого и обратного потоков (RU 2299332, МПК: F01D 3/02, F01B 5/08, опубликован 20.05.2007).

Это известное техническое решение является наиболее близким к заявленному по совокупности признаков и принято за прототип.

Недостатком устройства, принятого за прототип, является сложная конструкция устанавливаемых уплотнений, возможность местного нагрева вала при задеваниях о них, наличие осевого градиента температур в дисках первых ступеней, что снижает эффективность охлаждения ротора двухпоточного цилиндра.

Заявленное техническое решение позволяет повысить надежность и маневренность цилиндра турбины за счет повышения эффективности охлаждения первых дисков, предотвращения задеваний в проточной части. Заявленная конструкция системы охлаждения позволяет охлаждать не только центральную часть ротора двухпоточных цилиндров в отличие от прототипа, но и охлаждать наиболее напряженные первые диски обоих потоков со стороны паровпуска и со стороны вторых ступеней, при этом снижается ползучесть металла, увеличивается его длительная прочность, в результате чего продлевается ресурс работы ротора.

Предложен двухпоточный цилиндр среднего давления (ЦСД) паровой турбины, включающий наружный и внутренний корпусы, ротор с дисками и рабочими лопатками проточной части прямого и обратного потоков. диафрагму второй ступени прямого потока и диафрагму второй ступени обратного потока, подводящий трубопровод подачи охлаждающего пара от внешнего источника, проходящий через ребро внутреннего корпуса и обойму. В центральной части внутреннего корпуса цилиндра по посадке с опиранием на внутренний корпус цилиндра установлено экранирующее тело. Обойма расположена осесимметрично внутри экранирующего тела и снабжена кольцевыми камерами, соединенными между собой и имеющими отверстия на внутренней и торцевых стенках обоймы. В диафрагмах вторых ступеней прямого и обратного потока выполнены кольцевые камеры и установлены форсунки. В направляющих лопатках диафрагм вторых ступеней обоих потоков выполнены отверстия. Кольцевые камеры в диафрагмах соединены посредством трубопроводов с внешним источником охлаждающего пара.

Изобретение иллюстрируется чертежом.

Двухпоточный цилиндр среднего давления паровой турбины включает наружный 1 и внутренний 2 корпусы, ротор 3 с дисками 4 и рабочими лопатками 5 проточной части прямого и рабочими лопатками 6 обратного потоков, диафрагму второй ступени прямого потока 7 и диафрагму второй ступени обратного потока 8, подводящий трубопровод 9 подачи охлаждающего пара от внешнего источника, проходящий через ребро 10 внутреннего корпуса 2 и обойму 11. В центральной части внутреннего корпуса 2 цилиндра по посадке с опиранием на внутренний корпус 2 цилиндра установлено экранирующее тело 12. Обойма 11 расположена осесимметрично внутри экранирующего тела 12 и снабжена кольцевыми камерами 13 и 14, соединенными между собой и имеющими отверстия 15 и 16 на внутренней и торцевых стенках обоймы 11. В диафрагмах вторых ступеней 7 и 8 прямого и обратного потока выполнены кольцевые камеры 17 и установлены форсунки 18. В направляющих лопатках 19 диафрагм 7 и 8 вторых ступеней обоих потоков выполнены отверстия 20. Кольцевые камеры 17 в диафрагмах 7, 8 соединены посредством трубопроводов 21 и 22 с внешним источником охлаждающего пара.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Охлаждающий пар, отбираемый от внешнего источника, поступает по подводящему трубопроводу 9 через экранирующее промежуточное тело 12 в полую обойму 11 с кольцевой полостью 13. Далее охлаждающий пар разделяется - малая часть выходит через отверстия 15 в кольцевой зазор между обоймой 11 и ротором, обдувая центральную часть ротора 3, остальной охлаждающий пар попадает в кольцевые камеры 14 и, выходя через отверстия 16, обдувает торцевые поверхности первых дисков 4 прямого и обратного потоков со стороны паровпуска. Кроме того, охлаждающий пар, также отбираемый от внешнего источника, поступает по подводящим трубопроводам 21, 22 в кольцевые камеры 17 диафрагм вторых ступеней 7, 8, проходя через отверстия 20, которые просверлены в направляющих лопатках 19, и через специальные форсунки 18, попадает в кольцевые зазоры между первыми дисками ротора 4 прямого и обратного потоков и телами диафрагм 7 и 8, охлаждая торцевые поверхности этих дисков со стороны второй ступени. В результате первые диски обоих потоков ротора равномерно обдуваются охлаждающим паром со стороны паровпуска и со стороны вторых диафрагм, при этом охлаждаются первые диски и центральная часть ротора.

Двухпоточный цилиндр среднего давления паровой турбины включает наружный (1) и внутренний (2) корпусы, ротор (3) с дисками (4) и рабочими лопатками проточной части прямого (5) и обратного (6) потоков и диафрагмы прямого (7) и обратного (8) потоков и обойму (11). В центральной части внутреннего корпуса цилиндра среднего давления по посадке с опиранием на внутренний корпус цилиндра установлено экранирующее тело (12). Обойма расположена осесимметрично внутри экранирующего тела и снабжена кольцевыми камерами (13, 14), соединенными между собой и имеющими отверстия (15, 16) на внутренней и торцевых стенках обоймы. В диафрагмах вторых ступеней прямого и обратного потоков выполнены кольцевые камеры (17) и установлены форсунки (18). В направляющих лопатках диафрагм вторых ступеней обоих потоков выполнены отверстия (20). Кольцевые камеры в диафрагмах соединены посредством трубопроводов (21, 22) с внешним источником охлаждающего пара. Позволяет охлаждать не только центральную часть ротора двухпоточных цилиндров, но и охлаждать наиболее напряженные первые диски обоих потоков со стороны паровпуска и со стороны вторых ступеней, при этом снижается ползучесть металла, увеличивается его длительная прочность, в результате чего продлевается ресурс работы ротора. 1 ил.

Двухпоточный цилиндр среднего давления паровой турбины, включающий наружный и внутренний корпусы, ротор с дисками и рабочими лопатками проточной части прямого и обратного потоков и диафрагмы прямого и обратного потоков и обойму, отличающийся тем, что в центральной части внутреннего корпуса цилиндра среднего давления по посадке с опиранием на внутренний корпус цилиндра установлено экранирующее тело, обойма расположена осесимметрично внутри экранирующего тела и снабжена кольцевыми камерами, соединенными между собой и имеющими отверстия на внутренней и торцевых стенках обоймы, при этом в диафрагмах вторых ступеней прямого и обратного потоков выполнены кольцевые камеры и установлены форсунки, в направляющих лопатках вторых диафрагм обоих потоков выполнены отверстия, причем кольцевые камеры в диафрагмах соединены посредством трубопроводов с внешним источником охлаждающего пара.