ЛОПАТКА СОПЛОВОЙ РЕШЕТКИ ВЛАЖНО-ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 2012 года по МПК F01D9/02 F01D25/32 F01D5/28 F01D5/18 

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано в последних ступенях влажно-паровых турбин.

Известна лопатка сопловой решетки влажно-паровой турбины, содержащая перо, выполненное между входной и выходной кромками в форме выпуклой и вогнутой поверхностей, образующих канал вдуваемого пара с выпускной щелью, расположенной в выходной кромке пера (Авторское свидетельство СССР на изобретение SU 1052678, 07.11.1983).

При работе такой лопатки на вогнутой поверхности пера интенсивно осаждается влага, которая под воздействием рабочего потока пара движется в сторону выходной кромки пера с выпускной щелью вдуваемого пара, где влага дробится и затем испаряется.

Использование известной лопатки приводит к резкому росту кромочных потерь, которые снижают экономичность влажно-паровой турбины.

К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных технических решений (прототипом) является лопатка сопловой решетки влажно-паровой турбины, содержащая перо, выполненное между входной и выходной кромками в форме выпуклой и вогнутой поверхностей, причем средняя часть вогнутой поверхности пера покрыта направляющей пластиной с образованием канала и выпускной щели вдуваемого пара, расположенной со стороны выходной кромки пера (Патент России на изобретение RU 2392451, 20.06. 2010).

Недостатком прототипа является пониженная эффективность сепарации влаги из рабочего патока пара вследствие теплопотерь вдуваемого пара. Это обусловлено тем, что вдуваемый пар, проходя по каналу вдуваемого пара и выпускной щели, охлаждается, отдавая часть тепла рабочему пару, нагревая перо и направляющую пластину лопатки сопловой решетки влажно-паровой турбины, через поверхности которых осуществляется теплопередача. В результате этого за счет оставшегося тепла вдуваемого пара после выпускной щели хватает для испарения только часть влаги рабочего потока, осевшей на пластине. Остальная часть влаги уносится в межвенцовый зазор.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности сепарации влаги в канале сопловой решетки за счет уменьшения теплопотерь вдуваемого пара.

Техническая задача решается в лопатке сопловой решетки влажно-паровой турбины, содержащей перо, выполненное между входной и выходной кромками в форме выпуклой и вогнутой поверхностей, причем средняя часть вогнутой поверхности пера покрыта направляющей пластиной с образованием канала и выпускной щели вдуваемого пара, расположенной со стороны выходной кромки пера, а средняя часть вогнутой поверхности пера и направляющая пластина со стороны канала выпускной щели вдуваемого пара выполнены каждая со слоем теплоизоляции.

Выполнение средней части вогнутой поверхности пера и пластина со стороны и выпускной щели канала вдуваемого пара со слоем теплоизоляции уменьшает теплопотери и повышает температуру вдуваемого пара, так как слой теплоизоляции снижает преждевременную утечку тепла к рабочему потоку пара. Такое решение позволяет повысить эффективность сепарации влаги из рабочего потока пара, так как теплопотери уменьшаются и тепла вдуваемого пара достаточно, чтобы после выпускной щели испарить всю влагу, осевшую на направляющей пластине.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид лопатки сопловой решетки влажно-паровой турбины; на фиг.2 показан поперечный разрез лопатки в зоне расположения канала вдуваемого пара.

Лопатка сопловой решетки влажно-паровой турбины содержит перо, выполненное между входной кромкой 1 и выходной кромкой 2 в форме выпуклой поверхности 3 и вогнутой поверхности 4, а также канал 5 вдуваемого пара. Средняя часть вогнутой поверхности 4 пера покрыта направляющей пластиной 6 с образованием канала 5 вдуваемого пара и выпускной щели 7, расположенной со стороны выходной кромки 1 пера.

Канал 5 вдуваемого пара расположен в периферийной зоне направляющей лопатки, где концентрация влаги максимальная. Направляющая пластина 6 приваривается к перу швом 8. Размер выпускной щели 7 составляет 0,8-1,0 мм и фиксируется круглыми дистанционирующими шайбами 9 соответствующей толщины, равномерно распределенными по длине щели 7. На фиг.1 шайбы 9 не видны, так как они расположены под пластиной 6, а позиция 9 на фиг.1 указывает на место расположения шайб 9.

Средняя часть вогнутой поверхности 4 пера и направляющая пластина 6 со стороны канала 5 вдуваемого пара и выпускной щели 7 выполнены каждая со слоем 10 теплоизоляции. Теплоизоляция может быть получена, например, плазменным напылением слоя керамики, содержащей оксид циркония.

Лопатка сопловой решетки влажно-паровой турбины работает следующим образом.

Рабочий поток пара проходит через канал сопловой решетки и омывает перо сопловой лопатки. При этом на вогнутой поверхности 4 пера лопатки интенсивно осаждается жидкость, которая под воздействием рабочего потока течет по направляющей пластине 6 в сторону выпускной щели 7 канала 5 вдуваемого пара. Проходя над щелью 7, жидкость распыляется струей вдуваемого пара и, двигаясь далее по оставшемуся участку вогнутой поверхности 4, не нарушая структуры рабочего потока в сопловой решетке, интенсивно испаряется за счет тепла, подводимого вдуваемым паром. Этому способствует снижение теплопотерь в течение всей работы лопатки благодаря теплоизоляции канала 5 и выпускной щели 7 вдуваемого пара.

Лопатка сопловой решетки влажно-паровой турбины содержит перо. Перо выполнено между входной и выходной кромками в форме выпуклой и вогнутой поверхностей. Средняя часть вогнутой поверхности пера покрыта направляющей пластиной с образованием канала и выпускной щели вдуваемого пара, расположенной со стороны выходной кромки пера. Средняя часть вогнутой поверхности пера и направляющая пластина со стороны канала и выпускной щели вдуваемого пара выполнены каждая со слоем теплоизоляции. Повышается интенсивность испарения влаги вдуваемым паром за счет уменьшения потерь тепла вдуваемого пара. 2 ил.

Лопатка сопловой решетки влажно-паровой турбины, содержащая перо, выполненное между входной и выходной кромками в форме выпуклой и вогнутой поверхностей, причем средняя часть вогнутой поверхности пера покрыта направляющей пластиной с образованием канала и выпускной щели вдуваемого пара, расположенной со стороны выходной кромки пера, отличающаяся тем, что средняя часть вогнутой поверхности пера и направляющая пластина со стороны канала и выпускной щели вдуваемого пара выполнены каждая со слоем теплоизоляции.