ПОСЛЕОТБОРНАЯ СТУПЕНЬ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 2017 года по МПК F01D25/30 F01D25/24 

Описание патента на изобретение RU2630951C1

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано при конструировании и изготовлении паровых турбин для тепловых и атомных электростанций.

Известна ступень паровой турбины [Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины. М.: Энергоатомиздат, 1990], содержащая сопловой аппарат, тело диафрагмы, внешний обвод диафрагмы и рабочее колесо.

Основной недостаток данного технического решения состоит в низкой эффективности ступени и вибрационной надежности ротора турбины в случае установки ступени после места организации отбора пара из проточной части турбины на регенеративный подогрев. Вызвано это большой окружной неравномерностью параметров потока и поля скоростей при входе пара в сопловой аппарат послеотборной ступени в связи с организацией отбора из проточной части турбины под углом 90° относительно направления движения основной части потока.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является ступень паровой турбины [авторское свидетельство PL №276424, опубл. 14.12.1988, МПК F01D 11/00, F01D], содержащая рабочее колесо предотборной ступени, сопловую диафрагму, криволинейный козырек, расположенный перед диафрагмой послеотборной ступени.

Основной недостаток данного технического решения заключается в низком коэффициенте полезного действия послеотборной ступени в связи со срывом потока пара и «затемнением» козырьком соплового аппарата послеотборной ступени.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в уменьшении потерь энергии в послеотборной ступени, вызванных окружной неравномерностью параметров потока в ней. Техническая результат, заключающийся в повышении эффективности послеотборной ступени, вибрационной надежности ротора паровой турбины, а также уменьшении гидравлического сопротивления тракта проточная часть-отборный патрубок, достигается тем, что в известной послеотборной ступени паровой турбины, содержащей лопатки соплового аппарата, тело диафрагмы, внешний обвод соплового аппарата, рабочие лопатки и диск рабочего колеса, согласно изобретению внешний обвод диафрагмы смещен в направлении корневого диаметра послеотборной ступени на величину Δ относительно внутреннего диаметра корпуса цилиндра паровой турбины в области расположения рабочих лопаток предотборной ступени, величину смещения Δ для необандаженных предотборных ступеней выбирают равной:

а для предотборных ступеней с бандажом рабочих лопаток:

,

где ΔGот - абсолютная величина расхода пара в регенеративный подогреватель, Gz - расход пара через предотборную ступень, - длина рабочих лопаток предотборной ступени, Δδ - толщина бандажа рабочих лопаток предотборной ступени, K1=1,1÷1,15 - коэффициент, учитывающий сопротивление линии регенеративного отбора.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, представленным на фиг.1, где изображен продольный разрез послеотборной ступени паровой турбины в совокупности с предотборной ступенью и камерой отбора, и фиг. 2, где представлено распределение относительного полного давления на входе в послеотборную ступень.

Послеотборная ступень паровой турбины (фиг. 1) содержит лопатки соплового аппарата 1, тело диафрагмы 2, внешний обвод соплового аппарата послеотборной ступени 3, рабочие лопатки 4 и диск рабочего колеса 5. Послеотборная ступень паровой турбины располагается после рабочего колеса преодотборной ступени 6, осерадиальной отборной щели 7, сообщенной с камерой отбора 8.

Внешний обвод диафрагмы смещен в направлении корневого диаметра послеотборной ступени на величину Δ относительно внутреннего диаметра корпуса цилиндра паровой турбины в области расположения рабочих лопаток преодтборной ступени. Величина смещения внешнего обвода соплового аппарата Δ зависит от величины относительного расхода пара в линию регенеративного отбора и высоты рабочей лопатки предотборной ступени и определяется следующим соотношением, вытекающим из уравнения расхода:

Соответственно для обандаженных ступеней:

где ΔGот - абсолютное значение пара, идущего в регенеративный подогреватель конденсата или питательной воды, Gz - расход пара через предотборную ступень, - длина рабочих лопаток предотборной ступени и Δδ - толщина бандажа рабочих лопаток предотборной ступени. Введенный в формулы (1) и (2) коэффициент K1, равный K1=1,1÷1,15, учитывает сопротивление линии регенеративного отбора.

Послеотборная ступень паровой турбины работает следующим образом.

В рабочем процессе пар выходит из рабочих лопаток предотборной ступени 6 и разделяется: часть потока (А), покидающая периферийную область предотборной ступени, направляется через осерадиальную щель 7, образованную периферийным обводом соплового аппарата послеотборной ступени, в камеру отбора 8, остальная часть потока (Б) направляется для расширения в сопловой и рабочий аппарат послеотборной ступени 1, 4 (фиг. 1).

Степень выравнивания поля скоростей в случае использования предлагаемой послеотборной ступени иллюстрируется кривыми на фиг. 2, где приведено распределение относительного полного давления за сопловой решеткой на ее среднем диаметре, как при установке после места отбора традиционной ступени паровой турбины [Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины. М.: Энергоатомиздат, 1990] и при установке новой послеотборной ступени со смещенным внешним обводом диафрагмы в направлении корневого диаметра послеотборной ступени на величину Δ. Как видно, установка предлагаемой послеотборной ступени обеспечивает почти равномерное поле скоростей на ее входе.

Использование предложенной послеотборной ступени в паровых турбинах в местах организации отбора пара на регенеративный подогрев приведет к уменьшению неравномерности расходов пара в линии отбора, а также к уменьшению окружной неравномерности поля скоростей при входе пара в сопловой аппарат послеотборной ступени, что приводит к увеличению экономичности на 1,5% в результате уменьшения асимметрии параметров потока перед ней, что подтверждается распределением относительного полного давления на среднем диаметре перед послеотборной ступенью (Фиг. 2), полученного в результате численного моделирования.

Похожие патенты RU2630951C1

название год авторы номер документа
Ступень паровой турбины 1989
  • Кириллов Иван Иванович
  • Шпензер Геннадий Григорьевич
SU1739063A1
ВЫХЛОПНОЙ ПАТРУБОК ЧАСТИ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ 2005
  • Симою Лазарь Лазаревич
  • Лагун Виктор Петрович
  • Кириллов Владимир Иванович
  • Гудков Николай Николаевич
  • Бакурадзе Михаил Викторович
  • Кошелев Сергей Алексеевич
RU2278278C1
ДВУХЪЯРУСНАЯ СТУПЕНЬ ДВУХЪЯРУСНОГО ЦИЛИНДРА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ 2008
  • Зарянкин Аркадий Ефимович
  • Арианов Сергей Владимирович
RU2378516C2
Камера отбора теплофикационной паровой турбины 1989
  • Ласкин Александр Степанович
  • Суханов Александр Игоревич
  • Грань Вадим Николаевич
  • Пясик Диамар Наумович
  • Сутулов Николай Павлович
  • Гавра Георгий Петрович
  • Семакина Елена Юрьевна
SU1694938A1
Двухъярусная ступень двухъярусного цилиндра низкого давления 2016
  • Зарянкин Аркадий Ефимович
  • Зарянкин Владислав Аркадьевич
  • Рогалев Андрей Николаевич
  • Гаранин Иван Владимирович
  • Осипов Сергей Константинович
RU2630817C1
ПОСЛЕДНЯЯ СТУПЕНЬ ТУРБИНЫ 2006
  • Забелин Николай Алексеевич
  • Шпензер Геннадий Григорьевич
RU2303141C1
Регулятор расхода пара для турбин с промышленным и теплофикационным отборами 2017
  • Зарянкин Аркадий Ефимович
RU2743064C2
ЦИЛИНДР ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ С КАМЕРОЙ ОТБОРА 1996
  • Гудков Н.Н.
  • Мосенжник Б.Ю.
  • Солдатов Б.Ф.
RU2136899C1
Камера отбора паровой турбины 1986
  • Зарянкин Аркадий Ефимович
  • Каращук Валентина Ефремовна
  • Грибин Владимир Георгиевич
  • Парамонов Андрей Неонович
SU1359439A1
ДВУХЪЯРУСНАЯ СТУПЕНЬ С НЕРАЗЪЕМНОЙ ВИЛЬЧАТОЙ ЛОПАТКОЙ 2018
  • Зарянкин Аркадий Ефимович
  • Осипов Сергей Константинович
  • Крутицкий Владислав Игоревич
  • Черкасов Михаил Андреевич
  • Лавырев Иван Павлович
  • Шибаев Тарас Леонидович
  • Степанов Михаил Юрьевич
  • Кшесинский Дмитрий Сергеевич
RU2685162C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 630 951 C1

Реферат патента 2017 года ПОСЛЕОТБОРНАЯ СТУПЕНЬ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано при конструировании и изготовлении паровых турбин для тепловых и атомных электростанций. Послеотборная ступень паровой турбины содержит лопатки соплового аппарата, тело диафрагмы, внешний обвод соплового аппарата, рабочие лопатки и диск рабочего колеса. Внешний обвод диафрагмы смещен в направлении корневого диаметра послеотборной ступени на величину Δ относительно внутреннего диаметра корпуса цилиндра паровой турбины в области расположения рабочих лопаток предотборной ступени, величину смещения Δ для необандаженных предотборных ступеней выбирают равной: а для предотборных ступеней с бандажом рабочих лопаток:

, где ΔGот - абсолютная величина расхода пара в регенеративный подогреватель, Gz - расход пара через предотборную ступень, - длина рабочих лопаток предотборной ступени, Δδ - толщина бандажа рабочих лопаток предотборной ступени, K1=1,1÷1,15 - коэффициент, учитывающий сопротивление линии регенеративного отбора. Достигается повышение эффективности послеотборной ступени, вибрационной надежности ротора паровой турбины, а также уменьшение гидравлического сопротивления тракта проточная часть-отборный патрубок. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 630 951 C1

Послеотборная ступень паровой турбины, содержащая лопатки соплового аппарата, тело диафрагмы, внешний обвод соплового аппарата, рабочие лопатки и диск рабочего колеса, отличающаяся тем, что внешний обвод диафрагмы смещен в направлении корневого диаметра послеотборной ступени на величину Δ относительно внутреннего диаметра корпуса цилиндра паровой турбины в области расположения рабочих лопаток предотборной ступени, величину смещения Δ для необандаженных предотборных ступеней выбирают равной:

а для предотборных ступеней с бандажом рабочих лопаток:

где ΔGот - абсолютная величина расхода пара в регенеративный подогреватель, Gz - расход пара через предотборную ступень, - длина рабочих лопаток предотборной ступени, Δδ - толщина бандажа рабочих лопаток предотборной ступени, K1=1,1÷1,15 - коэффициент, учитывающий сопротивление линии регенеративного отбора.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2630951C1

Камера отбора паровой турбины 1981
  • Барсуков Валерий Альбертович
  • Голощапов Владимир Николаевич
  • Маляренко Виталий Андреевич
  • Зарубин Леонид Александрович
  • Поволоцкий Леонид Вениаминович
SU1082974A1
Ступень влажно-паровой турбины 1986
  • Калиш Геннадий Игоревич
  • Мячин Евгений Васильевич
  • Соколов Борис Георгиевич
  • Хвоенков Евгений Михайлович
SU1386718A1
ЦИЛИНДР ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ С КАМЕРОЙ ОТБОРА 1996
  • Гудков Н.Н.
  • Мосенжник Б.Ю.
  • Солдатов Б.Ф.
RU2136899C1
JP 2011007073 A, 13.01.2011
КАМЕРА ОТБОРА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ 1991
  • Косяк Юрий Федорович[Ua]
  • Капинос Василий Максимович[Ua]
  • Гаркуша Анатолий Викторович[Ua]
  • Галацан Виктор Николаевич[Ua]
  • Конев Владимир Афанасьевич[Ua]
  • Пясик Диамар Наумович[Ua]
  • Железников Михаил Дмитриевич[Ua]
  • Лапузин Александр Викторович[Ua]
RU2046961C1

RU 2 630 951 C1

Авторы

Зарянкин Аркадий Ефимович

Рогалев Андрей Николаевич

Гаранин Иван Владимирович

Осипов Сергей Константинович

Даты

2017-09-14Публикация

2016-11-10Подача