ОПОРНАЯ ПЛАНКА С РЕГУЛИРУЕМОЙ ПРОКЛАДКОЙ ДЛЯ ДИАФРАГМ ТУРБИНЫ Российский патент 2012 года по МПК F01D9/04 F01D25/28 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящая заявка в общем относится к энергетическим турбинам. Более конкретно, но не ограничиваясь, настоящее изобретение относится к системам опорных конструкций для диафрагм внутри корпуса турбины.

Уровень техники

Обычная двухпоточная паровая турбина низкого давления включает в себя две роторные секции низкого давления, окруженные, соответственно, диафрагмами, каждая из которых содержит два полукруглых кольцевых сегмента диафрагмы, соединенные в горизонтальных соединениях, разнесенных на 180° друг от друга. Каждый кольцевой сегмент несет ряд статичных сопел, которые направляют поток в поворотные створки на разнесенных в осевом направлении рабочих колесах турбины. Диафрагмы обычно расположены вдоль осевого направления между рядами створок и обычно поддерживаются в вертикальном направлении с помощью любого из нескольких известных способов, которые включают в себя опорные планки, пальцы или опорные винты. Каждая конструкция имеет свои собственные преимущества и недостатки.

Опорные планки согласно уровню техники (см. заявку на патент США 2006/0251514), например, требуют, чтобы диафрагма была установлена перед выравниванием. После выполнения требуемых измерений, диафрагма и ротор снимаются, чтобы опорная планка могла быть механически обработана для регулировки вертикального положения диафрагмы. Эта последовательность действий затем повторяется столько раз, сколько необходимо для проверки положения диафрагмы. Кроме того, регулировка диафрагмы согласно уровню техники требует снятия не только диафрагмы и ротора, но и закрепленных болтами прокладок и, таким образом, для регулировки может потребоваться несколько рабочих смен или дней.

Конструкции опорных винтов согласно уровню техники могут использоваться только в небольших ступенях высокого давления, так как вес ступеней среднего давления и низкого давления слишком велик. Кроме того, опорные пальцы, которые, как правило, используются в турбинах низкого давления, не могут поддерживать такой же большой вес, как опорные планки.

Соответственно, существует необходимость в легкодоступной опорной конструкции, которая способствует осуществлению вертикальной регулировки кольцевого сегмента диафрагмы относительно быстрым и эффективным образом.

Сущность изобретения

Таким образом, настоящее изобретение предлагает опорную конструкцию для сегмента диафрагмы в корпусе турбины, которая включает в себя: 1) опорную планку, присоединенную к сегменту диафрагмы; 2) корпус турбины, содержащий вертикальную стенку и горизонтальный уступ, причем участок горизонтального уступа расположен под опорной планкой; 3) вырезанную область, образованную вертикальной стенкой и внешним краем опорной планки; и 4) прокладку, размещенную между горизонтальным уступом и опорной планкой. Вырезанная область может иметь размер, обеспечивающий прохождение прокладки через нее.

Опорная планка может включать в себя фланец, выполненный с возможностью введения в обращенный наружу паз в сегменте диафрагмы. Один или более болтов могут проходить через фланец и в сегмент диафрагмы.

Опорная конструкция может включать в себя средства для удержания прокладки между горизонтальным уступом и опорной планкой. В некоторых вариантах осуществления, средства для удержания прокладки между горизонтальным уступом и опорной планкой могут включать в себя ступеньку для удержания прокладки в горизонтальном уступе. Ступенька для удержания прокладки может включать в себя ступеньку, которая по меньше мере частично окружает прокладку, когда прокладка расположена между горизонтальным уступом и опорной планкой. В других вариантах осуществления, средства для удержания прокладки между горизонтальным уступом и опорной планкой содержат задний упор, расположенный в вырезанной области. Задний упор может упираться в прокладку и вертикальную стенку корпуса турбины. Задний упор может быть прикреплен к корпусу турбины с помощью болта, который проходит через задний упор в горизонтальный уступ. Высота заднего упора может быть приблизительно такой же, что и высота прокладки. В других вариантах осуществления, высота заднего упора приблизительно такая же, что и высота опорной планки.

В некоторых вариантах осуществления, прокладка может включать в себя отверстие для съема. Опорная конструкция может дополнительно включать в себя тянущее устройство с резьбовой вставкой, которая выполнена с возможностью вхождения в зацепление с отверстием для съема. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере одна из сторон прокладки может проходить за край опорной планки, и отверстие для съема может быть расположено на участке прокладки, который проходит за край опорной планки.

Настоящее изобретение также предлагает турбину, которая включает в себя: 1) диафрагму, включающую в себя нижний сегмент диафрагмы и верхний сегмент диафрагмы, которые соединены в горизонтальном стыке; 2) опорную планку, которая прикреплена к нижнему сегменту диафрагмы; 3) корпус турбины, который включает в себя вертикальную стенку и горизонтальный уступ, причем участок горизонтального уступа расположен под опорной планкой; 4) вырезанную область, образованную вертикальной стенкой и внешним краем опорной планки; и 5) прокладку, размещенную между горизонтальным уступом и опорной планкой. Вырезанная область может иметь размер, обеспечивающий прохождение прокладки через нее.

В некоторых вариантах осуществления одна из сторон прокладки может проходить за край опорной планки, прокладка дополнительно содержит отверстие для съема, которое может быть расположено на участке прокладки, который проходит за край опорной планки. Турбина может дополнительно включать в себя тянущее устройство с резьбовой вставкой, выполненной с возможностью вхождения в зацепление с отверстием для съема.

В некоторых вариантах осуществления турбина может дополнительно включать в себя ступеньку для удержания прокладки в горизонтальном уступе. Ступенька для удержания прокладки может включать в себя ступеньку, которая по меньше мере частично окружает прокладку, когда прокладка расположена между горизонтальным уступом и опорной планкой. В других вариантах осуществления турбина может включать в себя задний упор, расположенный в вырезанной области так, что задний упор упирается в прокладку и вертикальную стенку корпуса турбины. Задний упор может быть прикреплен к корпусу турбины с помощью болта, который проходит через задний упор в горизонтальный уступ.

В некоторых вариантах осуществления опорная планка может включать в себя фланец, выполненный с возможностью введения в обращенный наружу паз в нижнем сегменте диафрагмы. Эти и другие признаки настоящего изобретения станут очевидны при рассмотрении последующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления совместно с прилагаемыми чертежами и формулой изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой вид в поперечном сечении, частично схематический, иллюстрирующий стандартную двухпоточную паровую турбину низкого давления.

Фиг.2 представляет собой вид сбоку, в целом схематический, пары круглых кольцевых сегментов диафрагмы, соединенных в горизонтальной стыковой поверхности.

Фиг.3 представляет собой местный вид сбоку стандартной опорной планки, прикрепленной к нижнему кольцевому сегменту диафрагмы.

Фиг.4 представляет собой местный вид сбоку опорной планки, прикрепленной к нижнему сегменту диафрагмы, в соответствии с примерным вариантом осуществления изобретения.

Фиг.5 представляет собой местный вид сверху опорной планки, показанной на фиг.4.

Фиг.6 представляет собой местный вид сбоку опорной планки, прикрепленной к нижнему сегменту диафрагмы, в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения.

Фиг.7 представляет собой местный вид сверху опорной планки, показанной на фиг.6.

Подробное описание изобретения

На прилагаемых чертежах многие ссылочные позиции обозначают подобные части на нескольких видах. На Фиг.1 показана стандартная двухпоточная паровая турбина 10 низкого давления, которая включает в себя первую и вторую секции 12, 14 турбины низкого давления, окруженные узлами 16, 18 диафрагм, соответственно.

Каждая диафрагма состоит из пары полукруглых кольцевых сегментов 20, 22 диафрагмы (фиг.2), соединенных в горизонтальных стыковых или соединительных поверхностях 24. Каждый сегмент диафрагмы несет полукруглый ряд сопел 26 и внутреннюю перемычку 28.

Как показано на фиг.3, нижний кольцевой сегмент 22 диафрагмы поддерживается внутри полукорпуса (или просто корпуса) 30 турбины с помощью опорной планки 32, прикрепленной к сегменту 22 диафрагмы болтами 34, проходящими через опорную планку, и более конкретно, через направленный внутрь фланец 36 опорной планки, который размещен в сопряженном пазу 38 в нижнем сегменте диафрагмы. Другими словами, опорная планка проходит вертикально вдоль корпуса 30 с одной стороны и сегмента 22 диафрагмы с другой стороны. Нижняя поверхность 40 опорной планки обращена к уступу 42, образованному в корпусе 30, с прокладкой 44, размещенной между уступом 42 и нижней поверхностью 40 и обычно прикрепленной болтами к корпусу 30. На верхней поверхности 48 опорной планки установлена вторая прокладка 46 для расположения верхнего конца опорной планки на одном уровне с горизонтальными соединительными поверхностями 50, 52 полукорпуса и сегмента диафрагмы, соответственно, что обеспечивает возможность зажатия опорной планки 32 между верхней и нижней секциями корпуса. Другая сторона нижнего сегмента 22 диафрагмы аналогичным образом поддерживается на противоположной стороне корпуса.

На Фиг.4 и фиг.5 показана новая опорная конструкция для сегмента диафрагмы в корпусе турбины в соответствии с примерным вариантом осуществления данного изобретения. Опорная планка 54 имеет фланец 58. Нижний сегмент 66 диафрагмы имеет обращенный наружу паз 68, в котором размещается фланец 58. Опорная планка 54 прикреплена к нижнему сегменту 66 диафрагмы болтами 69, которые проходят в боковом направлении через опорную планку 54 и фланец 58 в сегмент 66 диафрагмы.

Нижний корпус турбины или корпус 72 турбины имеет вырезанную область 74, которая включает в себя вертикальную стенку 76 и горизонтальный уступ 78, участок которого расположен под опорной планкой 54. Вырезанная область 74, таким образом, образована вертикальной стенкой 76 корпуса 72 турбины и внешним краем 79 опорной планки 54. В некоторых вариантах осуществления уступ 78 имеет ступень 80 для удержания прокладки, которая выполнена таким образом, чтобы разместить в ней, и по меньшей мере частично окружить, прокладку 82. Прокладка 82 может представлять собой единичный элемент. Таким образом, когда сегмент 66 диафрагмы расположен внутри нижнего корпуса 72 турбины, он поддерживается в вертикальном направлении нижним краем опорной планки 54, взаимодействующим с уступом 78 корпуса косвенно, через прокладку 82, находящуюся между ними. Следует понимать, что подобная опорная планка используется на другой стороне сегмента диафрагмы, вдоль горизонтальной линии соединения или стыка.

На Фиг.5 показан вид сверху опорной планки 54. Как показано на чертеже, стороны прокладки 82, когда она установлена, могут проходить за край опорной планки 54. В любой из этих сторон может быть выполнено отверстие 89 для съема. Отверстие 89 для съема может иметь такой размер, чтобы оно могло войти в зацепление с резьбовой вставкой 90 тянущего устройства 92, как показано на фиг.4.

При описанной выше конструкции регулировка вертикального положения сегмента 66 диафрагмы в нижнем корпусе 72 может быть выполнена при уменьшенных непроизводительных затратах времени. Будет необходимо только поднять нижний сегмент 66 диафрагмы на величину, достаточную для обеспечения удаления прокладки 82 из ступеньки 80 стопорения прокладки таким образом, чтобы прокладка 82 могла быть удалена, и прокладка другого размера размещена в ступеньке 80 для удержания прокладки. Удалению прокладки 82 может помочь тянущее устройство 92, которое может быть опущено через вырезанную область 74. Резьбовая вставка 90 тянущего устройства 92 может входить в зацепление с отверстием 89 для съема прокладки 82 таким образом, что прокладка 82 может быть удалена из-под опорной планки 54. Когда прокладка 82 больше не располагается под опорной планкой 54 (см. прокладку 94 в положении съема), прокладка может быть извлечена в вертикальном направлении через вырезанную область 74.

Таким образом, при эксплуатации, прокладка 82 может быть удалена и заменена следующим образом. Сначала нижний сегмент 66 диафрагмы и опорная планка 54 могут быть подняты так, что нижняя поверхность опорной планки 54 больше не будет взаимодействовать с прокладкой 82. Нижний сегмент 66 диафрагмы и опорная планка 54 могут быть далее подняты так, что прокладка 82 может освободить ступеньку 80 для удержания прокладки. Затем тянущее устройство 92 может быть опущено через вырезанную область 74 и расположено так, что резьбовая вставка 90 войдет в зацепление с отверстием 89 для съема. Введенное таким образом в зацепление тянущее устройство 92 может быть использовано для подъема прокладки 82 над ступенькой 80 для удержания прокладки и сдвига прокладки 82 в вырезанную область 74 (см. прокладку 94 в положении съема). Тянущее устройство 92 затем поднимает прокладку 82 через вырезанную область 74 так, что она может быть удалена. После ее удаления прокладка 82 может быть подвергнута механической обработке так, чтобы было получено правильное вертикальное выравнивание нижнего сегмента диафрагмы. Эта последовательность действий может быть повторена в обратном порядке для того, чтобы опять разместить прокладку 82 под опорной планкой 54.

В альтернативном варианте осуществления, который показан на фиг.6 и фиг.7, прокладка 82 может быть зафиксирована по месту ее расположения под опорной планкой 54 с помощью заднего упора 100. Задний упор 100 может включать в себя твердотельный элемент, который расположен в вырезанной области 74 таким образом, что он препятствует перемещению прокладки 82 в вырезанную область 74 во время работы. Как показано на чертежах, задний упор 100 представляет собой прямоугольный элемент, который, после его установки в вырезанной области 74, в целом упирается в прокладку 82 и вертикальную стенку 76 корпуса 72 турбины. Задний упор 100 может крепиться на месте с помощью болта 102. В некоторых вариантах осуществления высота заднего упора 100 может быть приблизительно такой же, что и у прокладки 82. В других вариантах осуществления, как показано на чертежах, высота заднего упора 100 может быть значительно большей, приблизительно такой же, что и высота опорной планки 54. При такой конструкции может быть получен более эффективный доступ к болту 102, который может обеспечить возможность рациональной вставки болта 102 во время установки заднего упора.

При наличии заднего упора 100, удерживающего прокладку 82 на месте, ступенька 80 для удержания прокладки может быть не нужна. Таким образом, при эксплуатации, прокладка 82 может быть удалена и заменена следующим образом. Сначала нижний сегмент 66 диафрагмы и опорная планка 54 могут быть подняты так, что нижняя поверхность опорной планки 54 больше не взаимодействует с прокладкой 82. Так как здесь нет ступеньки 80 для удержания прокладки, дальнейший подъем нижнего сегмента 66 и опорной планки 54 не требуется. Болт 102 может быть выведен из зацепления, и задний упор 100 удален. Затем тянущее устройство 90 может быть опущено через вырезанную область 74 и расположено так, что резьбовая вставка 92 входит в зацепление с отверстием 89 для съема. Введенное таким образом в зацепление тянущее устройство может быть использовано для сдвига прокладки 82 в вырезанную область 74 (см. прокладку 94 в положении съема), и затем для удаления прокладки 82 через вырезанную область 74. После удаления прокладка 82 может быть подвергнута механической обработке так, чтобы было получено правильное вертикальное выравнивание нижнего сегмента диафрагмы. Эта последовательность действий может быть повторена в обратном порядке для того, чтобы опять разместить прокладку 82 под опорной планкой 54.

Из приведенного выше описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения специалистам в данной области техники станут понятны их усовершенствования, изменения и модификации. Такие усовершенствования, изменения и модификации в пределах познаний в данной области техники подразумеваются охватываемыми прилагаемой формулой изобретения. Кроме того, очевидно, что вышесказанное относится только к описанным вариантам осуществления настоящего изобретения и что множество изменений и модификаций может быть сделано не выходя за пределы объема и сущности изобретения, как они определены приведенной далее формулой изобретения и ее эквивалентами.

ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ

Стандартная двухпоточная паровая турбина низкого давления 10 Первая секция турбины низкого давления 12 Вторая секция турбины низкого давления 14 Узлы диафрагмы 16, 18 Верхний кольцевой сегмент диафрагмы 20 Нижний кольцевой сегмент диафрагмы 22 Горизонтальная стыковая или соединительная поверхность 24 Сопла 26 Внутренняя перемычка 28 Корпус 30 Опорная планка 32 Болт 34 Направленный внутрь фланец 36 Сопряженный паз 38 Нижняя поверхность опорной планки 40 Уступ 42 Прокладка 44 Вторая прокладка 46 Верхняя поверхность опорной планки 48 Горизонтальные соединительные поверхности корпуса 50, 52 Опорная планка 54 Фланец 58 Нижний сегмент диафрагмы 66 Паз 68 Болт 69 Нижний корпус турбины или корпус турбины 72 Вырезанная область 74 Вертикальная стенка 76 Горизонтальный уступ 78 Наружный край опорной планки 79 Ступенька для удержания прокладки 80 Прокладка 82 Отверстие для съема 89 Резьбовая вставка 90 Тянущее устройство 92 Прокладка в положении съема 94 Задний упор 100 Болт 102

Изобретение относится к энергетическим турбинам. Опорная конструкция для сегмента диафрагмы в корпусе турбины содержит опорную планку, корпус турбины, вырезанную область, прокладку и средство для удержания прокладки между горизонтальным уступом и опорной планкой. Опорная планка присоединена к сегменту диафрагмы. Корпус турбины содержит вертикальную стенку и горизонтальный уступ, причем участок горизонтального уступа расположен под опорной планкой. Прокладка размещена между горизонтальным уступом и опорной планкой. Вырезанная область образована вертикальной стенкой и наружным краем опорной планки. При этом вырезанная область имеет ширину, которая по меньшей мере больше ширины прокладки для обеспечения прохождения прокладки по ширине. Средство для удержания прокладки между горизонтальным уступом и опорной планкой содержит задний упор, расположенный в вырезанной области. Изобретение позволяет быстро и эффективно осуществить вертикальную регулировку кольцевого сегмента диафрагмы турбины. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Опорная конструкция для сегмента 66 диафрагмы в корпусе 72 турбины, содержащая:
опорную планку 54, присоединенную к сегменту 66 диафрагмы;
корпус 72 турбины, содержащий вертикальную стенку 76 и горизонтальный уступ 78, причем участок горизонтального уступа 78 расположен под опорной планкой 54;
вырезанную область 74, образованную вертикальной стенкой 76 и наружным краем 79 опорной планки 54;
прокладку 82, размещенную между горизонтальным уступом 78 и опорной планкой 54;
средство для удержания прокладки между горизонтальным уступом и опорной планкой;
при этом вырезанная область 74 имеет ширину, которая по меньшей мере больше ширины прокладки для обеспечения прохождения прокладки 82 по ширине,
причем средство для удержания прокладки между горизонтальным уступом и опорной планкой содержит задний упор, расположенный в вырезанной области.

2. Опорная конструкция по п.1, в которой опорная планка 54 включает в себя фланец 58, выполненный с возможностью введения в обращенный наружу паз 68 в сегменте 66 диафрагмы.

3. Опорная конструкция по п.2, в которой один или более болтов 69 проходят через фланец 58 и в сегмент 66 диафрагмы.

4. Опорная конструкция по п.1, в которой задний упор расположен между прокладкой и вертикальной стенкой и упирается в прокладку и вертикальную стенку корпуса турбины.

5. Опорная конструкция по п.1, в которой задний упор прикреплен к корпусу турбины болтом, который проходит через задний упор в горизонтальный уступ.

6. Опорная конструкция по п.1, в которой высота заднего упора 100 приблизительно такая же, что и высота прокладки.

7. Опорная конструкция по п.6, в которой высота заднего упора 100 приблизительно такая же, что и высота опорной планки.

8. Опорная конструкция по п.1, в которой прокладка 82 включает в себя отверстие 89 для съема.

9. Опорная конструкция по п.8, дополнительно содержащая тянущее устройство 92 с резьбовой вставкой 90, выполненной с возможностью вхождения в зацепление с отверстием 89 для съема.

10. Опорная конструкция по п.8, в которой по меньшей мере одна сторона прокладки 82 проходит за край опорной планки 54, при этом отверстие 89 для съема расположено на участке прокладки 82, который проходит за край опорной планки 54.