Внутренний корпус с активной и реактивной ступенями для паротурбинного двигателя Российский патент 2019 года по МПК F01D1/16 F01D25/26 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к паротурбинным двигателям и, более конкретно, к внутреннему корпусу для паротурбинных двигателей.

В некоторых применениях паровые турбины, например такая, как турбина, известная из документа SU 129660, могут содержать различные секции, сборка которых предусмотрена во время установки. Например, каждая паровая турбина может иметь наружный корпус и внутренний корпус, расположенный в наружном корпусе. Также, паровая турбина может иметь реактивный барабан с реактивными ступенями, который может быть встроен во внутренний корпус или расположен отдельно от него. Внутренний корпус может представлять собой паровую камеру с парциальным подводом пара в активную ступень или с подводом пара по всей окружности. Сборка этих многочисленных элементов является дорогостоящей. Кроме того, сборка этих многочисленных элементов может ограничить эффективность уплотнений во всей паровой турбине (например, ограничить диаметры уплотнений балансировочного барабана и барабана рекуперации пара).

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже предложены конкретные варианты выполнения изобретения, соответствующие объему первоначально заявленного изобретения. Эти варианты выполнения не предназначены для ограничения объема заявленного изобретения, напротив, эти варианты выполнения предназначены только для краткого описания возможных вариантов изобретения. В действительности, изобретение может охватывать множество форм, которые могут отличаться от вариантов выполнения изобретения, сформулированных ниже, или могут быть подобны этим вариантам.

В соответствии с первым вариантом выполнения установка содержит паровую турбину, имеющую наружный корпус и внутренний корпус, расположенный в наружном корпусе. Внутренний корпус выполнен с горизонтальным разъемом в осевом направлении с разделением на верхнюю и нижнюю части. Паровая турбина также содержит активную ступень, расположенную во внутреннем корпусе, который выполнен с обеспечением подвода текучей среды в активную ступень по всей окружности. Паровая турбина также содержит по меньшей мере одну реактивную ступень, содержащую лопатки. Указанная по меньшей мере одна реактивная ступень встроена во внутренний корпус.

В соответствии со вторым вариантом выполнения установка содержит внутренний корпус паровой турбины, выполненный с возможностью его размещения в наружном корпусе паровой турбины. Внутренний корпус паровой турбины выполнен с горизонтальным разъемом в осевом направлении с разделением на верхнюю часть, содержащую верхнюю фланцевую часть, и нижнюю часть, содержащую нижнюю фланцевую часть. Верхняя и нижняя фланцевые части образуют фланец с горизонтальным разъемом. Внутренний корпус паровой турбины выполнен с возможностью его размещения вокруг активной ступени и с обеспечением подвода текучей среды в активную ступень по всей окружности. Внутренний корпус паровой турбины также выполнен с возможностью объединения с по меньшей мере одной содержащей лопатки реактивной ступенью и с возможностью его размещения вокруг указанной ступени.

Внутренний корпус может быть выполнен из материалов, устойчивых к высоким температурам и тепловым нагрузкам. При этом наружный корпус может быть выполнен из менее дорогих по сравнению с внутренним корпусом материалов. Такое решение оптимизирует тепловую эффективность всей конструкции и уменьшает стоимость изготовления.

Между внутренним корпусом и наружным корпусом можно обеспечить зазор для обеспечения возможности расширения внутреннего корпуса.

Внутренний корпус и наружный корпус могут быть соединены друг с другом с помощью средств соединения, например с помощью фиксатора или уплотнительного кольца. Внутренний корпус расположен выше по потоку относительно направления движения текучей среды.

В соответствии с третьим вариантом выполнения, установка содержит паровую турбину. Паровая турбина имеет наружный корпус и внутренний корпус с горизонтальным разъемом, расположенный в наружном корпусе. Внутренний корпус с горизонтальным разъемом содержит верхнюю часть, содержащую верхнюю фланцевую часть, и нижнюю часть, содержащую нижнюю фланцевую часть. Верхняя и нижняя фланцевые части образуют фланец с горизонтальным разъемом. Внутренний корпус с горизонтальным разъемом также содержит паропроводы, ограничивающие проточный канал для текучей среды, проходящий через верхнюю и нижнюю части внутреннего корпуса. Проточный канал выполнен с обеспечением подвода текучей среды в активную ступень по всей окружности. По меньшей мере один паропровод имеет верхнюю часть, расположенную в верхней части внутреннего корпуса, и нижнюю часть, расположенную в нижней части внутреннего корпуса. Верхняя и нижняя части паропровода образуют уплотненную границу раздела (или уплотненный разъем) между верхней и нижней фланцевыми частями для предотвращения протечки текучей среды через указанный разъем. Уплотненный разъем содержит кольцевое уплотнение, расположенное между верхней и нижней частями паропровода, и противоповоротное приспособление, проходящее через часть кольцевого уплотнения и предназначенное для блокировки поворота кольцевого уплотнения относительно верхней и нижней частей паропровода.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие особенности и преимущества данного изобретения станут более очевидны из последующего подробного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковыми номерами обозначены одинаковые элементы и где:

Фиг. 1 изображает продольный разрез варианта выполнения части паротурбинного двигателя, имеющего внутренний корпус с горизонтальным разъемом,

Фиг. 2 изображает вид в аксонометрии варианта выполнения внутреннего корпуса с горизонтальным разъемом, показанного на фиг. 1,

Фиг. 3 изображает вид сверху варианта выполнения внутреннего корпуса с горизонтальным разъемом, показанного на фиг. 2,

Фиг. 4 изображает вид снизу варианта выполнения внутреннего корпуса с горизонтальным разъемом, показанного на фиг. 2,

Фиг. 5 изображает разрез по линии 5-5 на фиг. 2 варианта выполнения внутреннего корпуса с горизонтальным разъемом, где показаны паропроводы, расположенные во внутреннем корпусе,

Фиг. 6 изображает частичный разрез по линии 6-6 на фиг. 5 варианта выполнения внутреннего корпуса с горизонтальным разъемом, где показан уплотненный разъем между верхней и нижней частями одного из паропроводов,

Фиг. 7 изображает частичный вид в аксонометрии сверху варианта выполнения уплотненного разъема, расположенного в нижней части внутреннего корпуса с горизонтальным разъемом и содержащего кольцевое уплотнение и противоповоротное приспособление.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже описан один или несколько конкретных вариантов выполнения данного изобретения. Для ясности описания этих вариантов выполнения описаны не все особенности фактической реализации. Необходимо понимать, что при любой такой фактической реализации, как в любых инженерных или конструкторских проектах, должны быть приняты многочисленные конкретные специальные решения для достижения конкретных целей проектирования, например в соответствии с конструктивными или деловыми ограничениями, которые могут изменяться в зависимости от конкретного случая. Более того, необходимо понимать, что такие опытно-конструкторские работы могут быть сложны и трудоемки, но, тем не менее, для специалиста, знакомого с изобретением это будут стандартные процедуры при проектировании, производстве и изготовлении.

При описании элементов различных вариантов выполнения изобретения упоминание их в единственном числе или использование термина «указанный» означает наличие одного или более элементов. Термины «содержащий», «включающий» и «имеющий» являются инклюзивными и обозначают возможность наличия других элементов помимо перечисленных.

Настоящее изобретение относится к паровым турбинам (например, к паровым турбинам высокого давления, работающим с давлением свежего пара до примерно 140 бар) и имеющим внутренний корпус с горизонтальным разъемом. Паровая турбина имеет наружный корпус и внутренний корпус, расположенный в наружном корпусе. Внутренний корпус имеет горизонтальный разъем в осевом направлении (т.е. вдоль фланца с горизонтальным разъемом) с разделением на верхнюю часть (например, содержащую верхнюю фланцевую часть) и нижнюю часть (например, содержащую нижнюю фланцевую часть). Фланец с горизонтальным разъемом может уменьшить затраты, связанные со сборкой паровой турбины, и при этом позволяет увеличить диаметры уплотнения балансировочного барабана и уплотнения барабана рекуперации пара. Внутренний корпус имеет по меньшей мере одну реактивную ступень, встроенную в него.

Более конкретно, лопатки реактивной ступени (ступеней) присоединены к одному или более держателю лопаток, встроенному во внутренний корпус.

Встроенные реактивные ступени могут ограничивать давление, действующее на наружный корпус. Действительно, текучая среда высокого давления обрабатывается во внутреннем корпусе, и при прохождении через наружный корпус она имеет более низкое давление.

Паровая турбина имеет активную ступень (например, группу рабочих лопаток, расположенных за сопловыми аппаратом), расположенную во внутреннем корпусе выше по потоку от указанной по меньшей мере одной реактивной ступени (например, чередующихся рядов неподвижных лопаток). Паровая турбина также содержит паропроводы, ограничивающие проточный канал для текучей среды (например, проточный паровой тракт), проходящий в верхней и нижней частях корпуса с обеспечением подвода текучей среды (например, пара) в активную ступень по всей окружности (например, подвод текучей среды по всей окружности ротора или подвод примерно 360 градусов). Подвод среды в активную ступень по всей окружности минимизирует нагрузку на рабочие лопатки активной ступени при сохранении большого массового расхода пара. В некоторых вариантах выполнения один или более паропроводов (например, паровых каналов) имеет верхнюю часть (например, конструкцию с паровым каналом), расположенную в верхней части внутреннего корпуса, и нижнюю часть (например, конструкцию с паровым каналом), расположенную в нижней части внутреннего корпуса, которые образуют уплотненный разъем между верхней и нижней фланцевыми частями для предотвращения протечки текучей среды через уплотненный разъем. В некоторых вариантах выполнения уплотненный разъем содержит кольцевое уплотнение и противоповоротное приспособление, проходящее через часть кольцевого уплотнения, для блокировки поворота этого уплотнения относительно верхней и нижней частей паропровода. Уплотненный разъем может способствовать проходу текучей среды (например, пара) в нижние части паропровода. В некоторых вариантах выполнения внутренний корпус имеет фиксатор (например, фиксатор осевого усилия), взаимодействующий с частью (например, с выступом) наружного корпуса. Более конкретно, верхняя часть фиксатора (например, имеющая канавку) может частично проходить в окружном относительно оси вращения паровой турбины направлении по наружной поверхности верхней части внутреннего корпуса. Кроме того, нижняя часть фиксатора (например, имеющая канавку) может частично проходить в окружном относительно оси вращения турбины направлении по наружной поверхности нижней части внутреннего корпуса. Фиксатор может блокировать перемещение внутреннего корпуса относительно наружного корпуса, вызванное действием осевой силы, возникающей при работе паровой турбины. Кроме того, фиксатор обеспечивает проход текучей среды (например, пара) между камерами паровой турбины, обеспечивая тем самым рекуперацию пара уплотнения и увеличение эффективности турбины.

Обратимся теперь к чертежам. Фиг. 1 изображает продольный разрез варианта выполнения части паровой турбины 10 (например, паровой турбины высокого давления), имеющей внутренний корпус 12 с горизонтальным разъемом. Турбина 10 может содержать различные компоненты, некоторые из которых не показаны и/или не описаны для упрощения описания. В последующем описании упоминается радиальное направление или ось 14, осевое направление или ось 16 и окружное направление или ось 18, относительно продольной оси или оси 20 вращения турбины 10. Внутренний корпус 12 и его соответствующие признаки, описанные далее более подробно, могут уменьшить затраты на сборку турбины 10, увеличивая при этом ее эффективность благодаря усовершенствованию уплотнения балансировочного барабана 74 и уплотнения барабана 72 рекуперации пара для предотвращения протечки текучей среды (например, пара).

Турбина 10 имеет наружный корпус 22 и внутренний корпус 12, расположенный в наружном корпусе 22. Внутренний корпус 12 по существу имеет бочкообразную форму или форму полого кольца. Внутренний корпус 12 разделен горизонтально в осевом направлении 16 на верхнюю часть 24 (например, половину или полуцилиндрическую часть) и нижнюю часть 26 (например, половину или полуцилиндрическую часть, см. фиг. 2). Как описано более подробно далее, верхняя часть 24 внутреннего корпуса содержит верхнюю фланцевую часть 76, а нижняя часть 26 внутреннего корпуса содержит нижнюю фланцевую часть 82, причем указанные фланцевые части вместе образуют фланец 88 с горизонтальным разъемом в осевом направлении 16. Имеющие горизонтальный разъем внутренний корпус и фланец могут уменьшить стоимость сборки паровой турбины, улучшая при этом систему уплотнения балансировочного барабана. Каждая из частей внутреннего корпуса, верхняя 24 и нижняя 26, имеет верхнюю по потоку часть 28 и нижнюю по потоку часть 30 (например, бочкообразную часть, см. фиг. 2). Уплотнение 32 (например, кольцевое уплотнение) проходит между внутренней поверхностью 34 корпуса 22 и наружной поверхностью 36 верхней по потоку части 36 верхней части 24 внутреннего корпуса. Уплотнение 32 ограничивает проход 38 для текучей среды (например, пара) из наружного корпуса 22 во внутренний корпус 12.

Верхняя по потоку часть 28 корпуса 12 расположена вокруг активной ступени 40 (например активной ступени высокого давления), расположенной выше по потоку от реактивных ступеней 42, встроенных в нижнюю по потоку часть 30 корпуса 12 (т.е. являющихся ее частью). Активная ступень 40 содержит одно или более сопел 44 и один или более рядов рабочих или вращающихся лопаток 46, соединенных с вращающимся элементом 47 (например валом или ротором), который вращается вокруг оси 20 вращения. Внутренний корпус 12 содержит паропроводы 48 (например, внутренние каналы), ограничивающие проточный канал 50 для текучей среды (например, проточный паровой тракт), проходящий через верхнюю 24 и нижнюю 26 части внутреннего корпуса с обеспечением подвода текучей среды (например, пара) в активную ступень 40 по всей окружности (например, подвод примерно на 360 градусов). Подвод среды в ступень 40 по всей окружности минимизирует нагрузку на вращающиеся лопатки 46. В некоторых вариантах выполнения один или более паропроводов 48 имеют верхнюю часть 112, 114, расположенную в верхней части 24 внутреннего корпуса, и нижнюю часть 116, 118, расположенную в нижней части 26 внутреннего корпуса. Верхние 112, 114 и нижние 116, 118 части паропровода могут образовывать уплотненный разъем 126 (например, в месте разделения фланца 88) для предотвращения протечки пара через разъем 126. Как описано более подробно далее, разъем 126 может содержать кольцевое уплотнение 128 и противоповоротное приспособление 136 для блокировки поворота уплотнения 128 относительно верхних 112, 114 и нижних 116, 118 частей паропровода. Система уплотнения на фланце 88 может подавать текучую среду (например, пар) в нижние части 116, 118 паропровода.

Как указано выше, реактивные ступени 42 встроены в нижнюю по потоку часть 30 внутреннего корпуса 12 (т.е. являются ее частью). Лопатки реактивных ступеней соединены с внутренним корпусом с помощью держателей лопаточного венца. Нижняя по потоку часть 30 внутреннего корпуса 12 расположена в окружном направлении 18 (например, примерно на 360 градусов) вокруг реактивных ступеней 42, содержащих лопатки 52. Более конкретно, рабочие лопатки 54 прикреплены к вращающемуся элементу 47, а неподвижные лопатки 56 прикреплены к внутреннему корпусу 12. Рабочие лопатки 54 и неподвижные лопатки 56 расположены с чередованием в осевом направлении 16, причем каждый ряд содержит одну или более либо рабочих лопаток 54, либо неподвижных лопаток 56. Размещение реактивных ступеней 42 во внутреннем корпусе 12 может ограничить давление, действующее на наружный корпус 22.

Внутренний корпус 12 также содержит фиксатор 58, взаимодействующий с частью 60 (например, с выступом) наружного корпуса 22, проходящей от внутренней поверхности 34. Фиксатор 58 имеет канавку 62 (например, u-образную канавку), в которую входит выступ 60 наружного корпуса 22. Канавка 62 взаимодействует с выступом 60, блокируя перемещение внутреннего корпуса 12 относительно наружного корпуса 22, вызванное действием осевой силы, возникающей при работе турбины 10. Более конкретно, канавка 62 частично охватывает выступ 60 и блокирует перемещение корпуса 12 в осевом направлении 16. В некоторых вариантах выполнения фиксатор 58 имеет верхнюю часть 64 (см. фиг. 2), которая частично проходит в окружном относительно оси 20 вращения турбины 10 направлении 18 вокруг наружной поверхности 36 нижней по потоку части 30 верхней части 24 внутреннего корпуса. Фиксатор 58 имеет нижнюю часть 66 (см. фиг. 2), которая частично проходит в окружном относительно оси 20 вращения паровой турбины 10 направлении 18 вокруг наружной поверхности нижней по потоку части 30 нижней части 24 внутреннего корпуса. Корпус 12 и корпус 22 ограничивают камеры, например верхнюю по потоку камеру 68 и нижнюю по потоку камеру 70. Выступ 60 на фиксаторе 58 отделяет камеры 68 и 70 друг от друга. Так как фиксатор 58 (например, верхняя 64 и нижняя 66 части фиксатора) проходит в окружном направлении 18 вокруг корпуса 12 только частично, текучая среда (например, пар) может проходить между камерами 68 и 70. Прохождение текучей среды между этими камерами 68 и 70 может улучшить рекуперацию пара уплотнения и увеличить эффективность турбины.

Внутренний корпус подвержен действию высокого давления и должен быть выполнен из прочных материалов, а наружный корпус, который может содержать вторую группу реактивных ступеней, подвержен действию более низкого по сравнению с внутренним корпусом давления.

Преимущественно наружный корпус может быть тоньше обычного, что значительно сокращает затраты. Преимущественно давление на входе турбины может быть выше нормальных значений входного давления для известных паровых турбин.

Дополнительные компоненты турбины 10 включают барабан 72 рекуперации пара и балансировочный барабан 74. Верхняя по потоку часть 28 внутреннего корпуса 12 расположена в окружном направлении 18 вокруг барабана 72. Барабан 74 расположен в осевом направлении 16 выше по потоку от внутреннего корпуса 12. Барабан 74 поддерживает баланс вращающегося элемента 47 паровой турбины 10 путем регулировки давления (например, противодавления). Как указано выше, внутренний корпус 12 с горизонтальным разъемом и его соответствующие свойства могут уменьшить затраты на сборку турбины 10, увеличивая при этом эффективность турбины 10 благодаря усовершенствованию уплотнений барабанов 74 и 72, которые предотвращают протечки текучей среды (например, пара).

Текучая среда (например, пар высокого давления) проходит из наружного корпуса 22 во внутренний корпус 12 по проходу 38 в проточный канал 50 для текучей среды, ограниченный паропроводами 48 во внутреннем корпусе 12. Текучая среда под давлением из проточного канала 50 поступает по всей окружности в активную ступень 40, где одно или несколько сопел 44 направляют текучую среду на рабочие лопатки 46. По мере прохождения через сопла 44 текучая среда теряет давление, но увеличивается ее скорость. Движущая сила поступающей из сопел 44 текучей среды вызывает вращение рабочих лопаток вокруг вращающегося элемента 47 и оси 20 вращения. В общем, итоговая скорость текучей среды увеличивается при ее выходе из активной ступени 40. Текучая среда проходит из активной ступени 40 в реактивные ступени 42.

Текучая среда проходит поочередно через неподвижные лопатки 56 и рабочие лопатки 54 реактивных ступеней 42. Неподвижные лопатки 56 направляют поток текучей среды к рабочим лопаткам 54. Движущая сила направленного потока вращает рабочие лопатки в окружном направлении 18 вокруг вращающегося элемента 47 и оси 20 вращения. После прохождения через реактивные ступени 42 текучая среда выходит из внутреннего корпуса 12 паровой турбины 10.

Фиг. 2-4 представляют собой вид в аксонометрии, вид сверху и вид сбоку, соответственно, варианта выполнения внутреннего корпуса 12 с горизонтальным разъемом, показанного на фиг. 1. По существу корпус 12 такой же, как описан со ссылкой на фиг. 1. корпус 12 по существу имеет бочкообразную форму или форму полого кольца (особенно нижняя по потоку часть 30). Внутренний корпус 12 разделен горизонтально в осевом направлении 16 на верхнюю часть 24 и нижнюю часть 26. Верхняя часть 24 внутреннего корпуса содержит верхнюю фланцевую часть 76, проходящую в радиальном направлении 14 от сторон 78 и 80 верхней части 24 внутреннего корпуса вдоль осевой оси 16. Нижняя часть 26 внутреннего корпуса содержит нижнюю фланцевую часть 82, проходящую в радиальном направлении 14 от сторон 84 и 86 нижней части 26 внутреннего корпуса вдоль осевой оси 16. Верхняя 76 и нижняя 82 фланцевые части вместе образуют фланец 88 с горизонтальным разъемом в осевом направлении 16. Как указано выше, внутренний корпус 22 и фланец 88, имеющие горизонтальный разъем, могут уменьшить стоимость сборки турбины 10, улучшая при этом систему уплотнения балансировочного барабана. Верхняя 76 и нижняя 82 фланцевые части имеют соответствующие отверстия 90 для крепежных элементов (например, для охватываемых или охватывающих крепежных элементов), используемых для скрепления частей 76 и 82 (и верхней и нижней частей 24 и 26 корпуса). В некоторых вариантах выполнения крепежные элементы могут содержать стяжные стержни или резьбовые шпильки.

Каждая из частей внутреннего корпуса, верхняя 24 и нижняя 26, имеет верхнюю по потоку часть 28 и нижнюю по потоку часть 30. Верхняя по потоку часть 28 каждой из соответствующих частей 24 и 26 внутреннего корпуса проходит в радиальном направлении 14 наружу от соответствующих наружных поверхностей 36 и 92 каждой из этих частей 24 и 26, соответственно. Верхние по потоку части 28 верхней и нижней частей 24 и 26 ограничивают паропроводы 48 (см. фиг. 5), образующие проточный канал 50 для текучей среды (например, пара), обеспечивающий подвод текучей среды в активную ступень 40 по всей окружности. Верхняя часть 24 внутреннего корпуса имеет отверстия 94 для поступления текучей среды в паропроводы 48 и корпус 12. Количество отверстий 94 может быть в диапазоне от 1 до 10 или более. Как показано на фиг. 2 и 3, верхняя часть 24 внутреннего корпуса имеет 5 отверстий 92. Нижняя часть 26 внутреннего корпуса имеет отверстия 96 для выхода текучей среды из паропроводов 48 и корпуса 12. Количество отверстий 96 может быть в диапазоне от 1 до 10 или более. Как показано на фиг. 3 и 4, нижняя часть 26 внутреннего корпуса имеет 2 отверстия 94.

Как указано выше, корпус 12 также содержит фиксатор 58, взаимодействующий с частью 60 (например, с выступом) наружного корпуса 22, проходящей от внутренней поверхности 34. Фиксатор 58 имеет канавку 62 (например, u-образную канавку), в которую входит выступ 60 наружного корпуса 22. Канавка 62 взаимодействует с выступом 60, блокируя перемещение корпуса 12 относительно корпуса 22, вызванное действием осевой силы, возникающей при работе турбины 10. Более конкретно, канавка 62 частично охватывает выступ 60 и блокирует перемещение внутреннего корпуса 12 в осевом направлении 16. Как показано на фиг. 2 и 3, фиксатор 58 имеет верхнюю часть 64, которая частично проходит в окружном относительно оси 20 вращения паровой турбины 20 направлении 18 (см. фиг. 1) вокруг наружной поверхности 92 нижней по потоку части 30 (например, бочкообразной части) верхней части 24 внутреннего корпуса. Как показано на фиг. 2 и 4, фиксатор 58 имеет нижнюю часть 66 (см. фиг. 2), которая частично проходит в окружном относительно оси 20 вращения паровой турбины 20 направлении 18 (см. фиг. 1) вокруг наружной поверхности 92 нижней по потоку части 30 (например, бочкообразной части) нижней части 24 внутреннего корпуса. Внутренний корпус 12 и наружный корпус 22 ограничивают верхнюю по потоку камеру 68 и нижнюю по потоку камеру 70 (см. фиг. 1). Выступ 60 на фиксаторе 58 отделяет камеры 68 и 70 друг от друга. Так как фиксатор 58 (например, его верхняя часть 64 и нижняя часть 66) проходит в окружном направлении 18 вокруг корпуса 12 только частично, текучая среда (например, пар) может проходить между камерами 68 и 70 по периферии верхней части 64 и нижней части 66 фиксатора, как показано стрелками 98 (см. фиг. 3 и фиг. 4). Прохождение текучей среды между камерами 68 и 70 может улучшить рекуперацию пара уплотнения и увеличить эффективность турбины.

Фиг. 5 представляет собой вид в разрезе по линии 5-5 на фиг. 2 варианта выполнения внутреннего корпуса 12 с горизонтальным разъемом, где показаны паропроводы 48, расположенные в корпусе 12. По существу внутренний корпус 12 такой же, как описан со ссылкой на фиг. 1-4. Корпус 12 может содержать от 1 до 10 или более паропроводов. Как показано, внутренний корпус имеет 5 паропроводов 48 (например, паропроводы 100, 102, 104, 106 и 108). Паропроводы 48 ограничивают проточный канал 50 для текучей среды (например, проточный канал для пара), проходящий через верхнюю часть 24 и нижнюю часть 26 внутреннего корпуса с обеспечением подвода текучей среды (например, пара) в активную ступень 40 по всей окружности (например, подвод примерно на 360 градусов) (см. фиг. 1). Подвод среды в активную ступень 40 по всей окружности минимизирует нагрузку на вращающиеся лопатки 46. Паропроводы 100 и 108 расположены на периферии 110 внутреннего корпуса 12, а паропроводы 102, 104 и 106 расположены между паропроводами 100 и 108. Паропроводы 100 и 108 проходят через верхнюю часть 24 и нижнюю часть 26 верхней по потоку части 28 корпуса 12. Паропроводы 100 и 108 имеют соответствующие верхние части 112 и 114 и нижние части 116 и 118, обеспечивающие проход текучей среды в активную ступень 40 из верхней части 24 и нижней части 26 внутреннего корпуса. Верхние части 112 и 114 паропровода также проточно сообщаются со смежными паропроводами 102, 104 и 106 с обеспечением прохода текучей среды в эти паропроводы и далее в активную ступень 40. Кроме того, паропроводы 102, 104 и 106 могут обеспечивать проход текучей среды в паропроводы 100 и 108. Только паропроводы 102, 104 и 106 имеют соответствующие части 120, 122 и 124, расположенные в верхней части 24 внутреннего корпуса. Таким образом, только паропроводы 102, 104 и 106 обеспечивают проход текучей среды в активную ступень 40 через верхнюю часть 24 внутреннего корпуса.

Каждая из соответствующих частей паропроводов 100 и 108, верхние части 112 и 114 и нижние части 116 и 118, образуют уплотненный разъем 126 (например, в месте разъема фланца 88) для предотвращения протечки текучей среды через уплотненный разъем 126 (см. также фиг. 6, где показан увеличенный вид фрагмента по линии 6-6 на фиг. 5). Уплотненный разъем 126 имеет уплотнение 128 (например, кольцевое уплотнение). Уплотнение 128 расположено между углублениями или канавками 130 и 132 (например, кольцевыми углублениями или канавками) в верхней и нижней частях 24 и 26 внутреннего корпуса. Кольцевое уплотнение 128 имеет полуэллиптическую (например, полукруглую) наружную поверхность 134. Разница давлений внутри и снаружи паропроводов 100 и 108 толкает кольцевое уплотнение 128 (например, наружную поверхность 134) в наружном направлении 135 от углублений 130 и 132 (т.е. в направлении от паропроводов 100 и 108). Кольцевое уплотнение 128 может быть выполнено из углерода, графита, углеграфита или любого другого материала, который может выдерживать температуру и давление турбины 10 высокого давления. Как описано более подробно далее, уплотненный разъем содержит противоповоротное приспособление для блокировки поворота уплотнения 128 относительно верхних частей 112, 114 и нижних частей 116, 118 паропровода. Система уплотнения (например, уплотненный разъем 126) на фланце 88 с горизонтальным разъемом может подавать текучую среду (например, пар) в нижние части 116, 118 паропровода.

Фиг. 7 представляет собой частичный вид в аксонометрии сверху варианта выполнения уплотненного разъема 126, расположенного на нижней части 26 корпуса 12 с горизонтальным разъемом и содержащего кольцевое уплотнение 128 и противоповоротное приспособление 136. Как показано, уплотнение 128 изображено для паропровода 100. Более конкретно, уплотнение 128 расположено в углублении или канавке 132 (например, кольцевом углублении или канавке). Аналогично, уплотнение 128 также входит в углубление или канавку 130 верхней части 24 внутреннего корпуса. Также, другое кольцевое уплотнение 128 может тоже входить в углубление или канавку 130 (например, кольцевое углубление или канавку) верхней части 26 внутреннего корпуса, ограничивающую паропровод 100. Уплотнение 128 аналогично описанному со ссылкой на фиг. 5 и фиг. 6. Кроме того, уплотнение 128 имеет углубление 138 для размещения противоповоротного приспособления 136. Нижняя часть 26 внутреннего корпуса имеет углубление 140, смежное с углублением 138 (и выровненное относительно него), для размещения приспособления 136. Приспособление 136 (например, штифт) вставляют в углубления 138 и 140 таким образом, что приспособление 136 проходит через часть уплотнения 128 и блокирует перемещение уплотнения 128 в окружном направлении 18 относительно верхней и нижней частей 112 и 116 паропровода (см. фиг. 5 и 6). В некоторых вариантах выполнения уплотненный разъем 126 может иметь более одного приспособления 136 и соответствующие углубления 138 и 140 для каждого кольцевого уплотнения 128. Например, каждый уплотненный разъем 126 может иметь от 1 до 5 или более приспособлений 136 и соответствующих углублений 138 и 140. Аналогично, кольцевое уплотнение 128, показанное на фиг. 7, может входить в аналогичные углубления или канавки 130 и 132 верхней и нижней частей 24 и 26 внутреннего корпуса, ограничивающие паропровод 108 (см. фиг. 5). Кроме того, остальные разъемы 126 и приспособления 136 могут быть аналогичными для паропровода 108. Как указано выше, система уплотнения (например, разъем 126) на фланце 88 может подавать текучую среду (например, пар) в нижние части 116 и 118 паропровода.

Техническим результатом предложенных вариантов выполнения изобретения является создание внутреннего корпуса 12 с горизонтальным разъемом для паровой турбины 10 высокого давления. Внутренний корпус 12 имеет признаки, обеспечивающие уменьшение затрат на сборку турбины 10 с увеличением при этом эффективности турбины 10 благодаря усовершенствованию уплотнения балансировочного барабана 74 и уплотнения барабана 72 рекуперации пара, которые предотвращают протечки текучей среды (например, пара). Например, внутренний корпус 12 обеспечивает подвод текучей среды в активную ступень 40 по всей окружности, что минимизирует нагрузку на вращающиеся лопатки 46. Внутренний корпус 12 также обеспечивает размещение реактивных ступеней 42 в корпусе 12, что ограничивает давление, действующее на наружный корпус 22. Кроме того, внутренний корпус 12 имеет систему уплотнения на фланце 88 с горизонтальным разъемом для подачи пара в нижние части паропроводов 48.

В этом описании для раскрытия изобретения используются примеры, включающие предпочтительный вариант выполнения, которые позволяют любому специалисту реализовать изобретение на практике, включая создание и использование любых устройств или систем и реализацию любых соответствующих способов. Объем охраны изобретения определен формулой изобретения и может содержать прочие варианты конструкций, которые имеют место в практике специалистов. Имеется в виду, что такие прочие варианты будут находиться рамках формулы изобретения, если они содержат конструктивные элементы, не отличающиеся от элементов, описанных в формуле изобретения, или если они содержат эквивалентные конструктивные элементы, имеющие несущественные отличия от элементов, описанных в формуле изобретения.

Паровая турбина (10) имеет наружный корпус (22) и внутренний корпус (12), расположенный в наружном корпусе. Внутренний корпус горизонтально разделен в осевом направлении (16) на верхнюю часть (24) и нижнюю часть (26). Паровая турбина также содержит активную ступень (40), расположенную во внутреннем корпусе (12), причем внутренний корпус выполнен с обеспечением подвода текучей среды в активную ступень (40) по всей окружности. Паровая турбина также содержит по меньшей мере одну реактивную ступень (42), имеющую лопатки. Указанная по меньшей мере одна реактивная ступень встроена во внутренний корпус с обеспечением ограничения давления, действующего на наружный корпус. Достигается упрощение сборки и повышение эффективности уплотнений. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Паротурбинная установка, содержащая

паровую турбину, имеющую

наружный корпус,

внутренний корпус, расположенный в наружном корпусе и выполненный с горизонтальным разъемом в осевом направлении с разделением на верхнюю часть и нижнюю часть, при этом внутренний корпус имеет фиксатор, взаимодействующий с частью наружного корпуса для блокирования перемещения внутреннего корпуса относительно наружного корпуса, вызванного действием осевой силы, возникающей при работе паровой турбины, и фланец, содержащий верхнюю фланцевую часть и нижнюю фланцевую часть, причем фиксатор имеет верхнюю часть фиксатора, только частично проходящую в окружном относительно оси вращения паровой турбины направлении по первой наружной поверхности верхней части внутреннего корпуса, и нижнюю часть фиксатора, только частично проходящую в окружном относительно оси вращения турбины направлении по второй наружной поверхности нижней части внутреннего корпуса, при этом верхняя часть фиксатора и нижняя часть фиксатора расположены в одном осевом положении вдоль упомянутой оси вращения, причем верхняя часть фиксатора и нижняя часть фиксатора формируют зазоры, проходящие в окружном относительно оси вращения направлении между концами верхней части фиксатора и нижней части фиксатора в одном осевом положении между наружным корпусом и внутренним корпусом, при этом фиксатор проходит в окружном относительно оси вращения направлении вокруг наружного периметра внутреннего корпуса в одном осевом положении,

первую полость, в радиальном направлении расположенную между наружным корпусом и внутренним корпусом выше по потоку от фиксатора,

вторую полость, в радиальном направлении расположенную между наружным корпусом и внутренним корпусом ниже по потоку от фиксатора, причем первая полость сообщается по потоку со второй полостью посредством зазоров,

активную ступень, расположенную во внутреннем корпусе, который выполнен с обеспечением подвода текучей среды в активную ступень по всей окружности, и

по меньшей мере одну реактивную ступень, содержащую лопатки и встроенную во внутренний корпус, при этом фиксатор расположен вокруг указанной по меньшей мере одной реактивной ступени в одном осевом положении, и

по меньшей мере один паропровод, содержащий верхнюю часть, расположенную в верхней части внутреннего корпуса, и нижнюю часть, расположенную в нижней части внутреннего корпуса, выполненные с возможностью образования уплотненного разъема между верхней и нижней фланцевыми частями для предотвращения протечки текучей среды через уплотненный разъем, причем уплотненный разъем содержит кольцевое уплотнение и противоповоротное приспособление, проходящее через часть кольцевого уплотнения для блокировки поворота кольцевого уплотнения относительно верхней и нижней частей паропровода.

2. Установка по п. 1, в которой активная ступень расположена во внутреннем корпусе выше по потоку от указанной по меньшей мере одной реактивной ступени.

3. Установка по п. 1, в которой внутренний корпус содержит паропроводы, ограничивающие проточный тракт для текучей среды, проходящий через верхнюю и нижнюю части внутреннего корпуса и выполненный с обеспечением подвода по нему текучей среды в активную ступень по всей окружности.

4. Установка по п. 1, в которой фланец выполнен с горизонтальным разъемом в осевом направлении.

5. Установка по п. 1, в которой уплотненный разъем имеет первую кольцевую канавку, выполненную в первом конце верхней части паропровода, и вторую кольцевую канавку, выполненную во втором конце нижней части паропровода и вертикально выровненную с первой кольцевой канавкой, при этом кольцевое уплотнение расположено между верхней и нижней частями паропровода в первой и второй кольцевых канавках так, что, когда первый конец присоединен ко второму концу, кольцевое уплотнение расположено в первой и второй кольцевых канавках в первом и втором конце и находится в непосредственном контакте с верхней и нижней частями паропровода.

6. Установка по п. 1, в которой в каждой из верхней и нижней частей фиксатора сформирована канавка, выполненная с возможностью размещения соответствующей части наружного корпуса.

7. Паротурбинная установка, содержащая

внутренний корпус паровой турбины, выполненный с возможностью его размещения в наружном корпусе паровой турбины, причем внутренний корпус паровой турбины выполнен с горизонтальным разъемом в осевом направлении с разделением на верхнюю часть, содержащую верхнюю фланцевую часть, и нижнюю часть, содержащую нижнюю фланцевую часть, причем верхняя и нижняя фланцевые части образуют фланец с горизонтальным разъемом, при этом внутренний корпус паровой турбины выполнен с возможностью его размещения вокруг активной ступени и с обеспечением подвода текучей среды в активную ступень по всей окружности, причем внутренний корпус паровой турбины выполнен с возможностью объединения с по меньшей мере одной реактивной ступенью, содержащей лопатки, и размещения вокруг нее, при этом внутренний корпус паровой турбины содержит паропроводы, ограничивающие проточный тракт для текучей среды, проходящий через верхнюю и нижнюю части внутреннего корпуса и выполненный с обеспечением возможности подвода текучей среды в активную ступень по всей окружности, при этом по меньшей мере один из паропроводов имеет верхнюю часть, расположенную в верхней части внутреннего корпуса, и нижнюю часть, расположенную в нижней части внутреннего корпуса, причем верхняя и нижняя части паропровода образуют уплотненный разъем между верхней и нижней фланцевыми частями для предотвращения протечки текучей среды через уплотненный разъем, причем уплотненный разъем имеет первую кольцевую канавку, выполненную в первом конце верхней части паропровода, и вторую кольцевую канавку, выполненную во втором конце нижней части паропровода и вертикально выровненную с первой кольцевой канавкой, при этом уплотненный разъем содержит кольцевое уплотнение, расположенное между верхней и нижней частями паропровода в первой и второй кольцевых канавках так, что, когда первый конец присоединен ко второму концу, кольцевое уплотнение расположено в первой и второй кольцевых канавках в первом и втором конце и находится в непосредственном контакте с верхней и нижней частями паропровода, причем уплотненный разъем содержит противоповоротное приспособление, проходящее через часть кольцевого уплотнения для блокировки поворота кольцевого уплотнения относительно верхней и нижней частей паропровода.

8. Установка по п. 7, в которой внутренний корпус паровой турбины выполнен с возможностью его размещения вокруг активной ступени выше по потоку от указанной по меньшей мере одной реактивной ступени.

9. Установка по п. 7, в которой внутренний корпус имеет фиксатор, взаимодействующий с частью наружного корпуса для блокирования перемещения внутреннего корпуса относительно наружного корпуса, вызванного действием осевой силы, возникающей при работе паровой турбины.

10. Установка по п. 9, в которой фиксатор имеет верхнюю часть фиксатора, только частично проходящую в окружном относительно оси вращения паровой турбины направлении по первой наружной поверхности верхней части внутреннего корпуса, и нижнюю часть фиксатора, только частично проходящую в окружном относительно оси вращения турбины направлении по второй наружной поверхности нижней части внутреннего корпуса, при этом верхняя часть фиксатора и нижняя часть фиксатора расположены в одном осевом положении вдоль упомянутой оси вращения, причем верхняя часть фиксатора и нижняя часть фиксатора формируют зазоры, проходящие в окружном относительно оси вращения направлении между концами верхней части фиксатора и нижней части фиксатора в одном осевом положении, при этом фиксатор проходит в окружном относительно оси вращения направлении вокруг наружного периметра внутреннего корпуса в одном осевом положении.

11. Установка по п. 7, содержащая паровую турбину, имеющую наружный корпус.

12. Паротурбинная установка, содержащая паровую турбину, имеющую

наружный корпус и

внутренний корпус с горизонтальным разъемом, расположенный в наружном корпусе и содержащий

верхнюю часть, имеющую верхнюю фланцевую часть,

нижнюю часть, имеющую нижнюю фланцевую часть, причем верхняя и нижняя фланцевые части образуют фланец с горизонтальным разъемом, и

паропроводы, ограничивающие проточный тракт для текучей среды, проходящий через верхнюю и нижнюю части внутреннего корпуса и выполненный с обеспечением подвода по нему текучей среды в активную ступень по всей окружности, причем по меньшей мере один паропровод имеет верхнюю часть, расположенную в верхней части внутреннего корпуса, и нижнюю часть, расположенную в нижней части внутреннего корпуса, при этом

верхняя и нижняя части паропровода образуют уплотненный разъем между верхней и нижней фланцевыми частями для предотвращения протечки текучей среды через уплотненный разъем, причем уплотненный разъем имеет первую кольцевую канавку, выполненную в первом конце верхней части паропровода, и вторую кольцевую канавку, выполненную во втором конце нижней части паропровода и вертикально выровненную с первой кольцевой канавкой, и при этом

уплотненный разъем содержит кольцевое уплотнение, расположенное между верхней и нижней частями паропровода в первой и второй кольцевых канавках так, что, когда первый конец присоединен ко второму концу, кольцевое уплотнение расположено в первой и второй кольцевых канавках в первом и втором конце и находится в непосредственном контакте с верхней и нижней частями паропровода, и противоповоротное приспособление, проходящее через часть кольцевого уплотнения, для блокировки поворота кольцевого уплотнения относительно верхней и нижней частей паропровода.

13. Установка по п. 12, в которой паровая турбина содержит по меньшей мере одну реактивную ступень, содержащую лопатки и встроенную во внутренний корпус, выполненный с горизонтальным разъемом.