Диффузорное седло с рёбрами-стабилизаторами потока пара на его входной части для органов парораспределения паровых турбин Российский патент 2024 года по МПК F16K47/08 F01D17/16 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и призвано снизить гидравлическое сопротивление в системах паровпуска паровых турбин, стабилизировать поток пара в проточных частях диффузорных седел и на выходе из клапанов с одновременным снижением пульсаций давления в проточных частях клапанов, акустического излучения, уровня динамических нагрузок, действующих на все элементы клапанов и, как следствие, увеличить вибрационную надежность клапанов.

Органы парораспределения являются исполнительными элементами систем регулирования паровых турбин, определяющих расход свежего пара, подводимого к первой ступени цилиндров. В связи с этим к таким клапанам предъявляются следующие требования: безусловная надежность работы при минимально возможном гидравлическом сопротивлении и максимальный безремонтный срок эксплуатации [1].

За все время эксплуатации паровых турбин ТЭС и АЭС собрано много технической информации о работе их органов парораспределения, на основании которой можно сделать вывод, что для целого ряда существующих конструктивных исполнений клапанов свойственны довольно высокие гидравлические потери, а течение пара в этих клапанах протекает в условиях высоких пульсаций давления по всей проточной части. Кроме того, в клапанной коробке возникает очень сложное пространственное течение пара с высокими значениями локальных скоростей и развитыми вихревыми образованиями, генерирующими низкочастотные пульсации давления с очень высокими амплитудами, что способствует увеличению уровня динамических нагрузок на все элементы клапана. Согласно опытным данным значения этих амплитуд могут превышать 10% от давления свежего пара, подводимого к клапанным коробкам [2].

Отмеченные факторы однозначно оказывают негативное влияние на органы парораспределения, которые, в свою очередь, не могут в полной мере отвечать эксплуатационным требованиям надежности, предъявляемым к клапанам паровых турбин.

Предлагаемое изобретение призвано снизить остроту всех отмеченных недостатков существующих клапанов.

Предлагаемое новое диффузорное седло с ребрами-стабилизаторами потока пара для всех типов клапанов систем парораспределения энергетических паровых турбин, призвано снизить гидравлическое сопротивление в системах паровпуска паровых турбин, стабилизировать поток пара в проточных частях диффузорных седел и на выходе из клапанов, снизить пульсации давления в их проточных частях, акустическое излучение, уровень динамических нагрузок и существенно увеличить вибрационную надежность клапанов.

Заявленный технический результат достигается диффузорным седлом с ребрами-стабилизаторами потока пара для всех типов клапанов систем парораспределения энергетических паровых турбин, в котором на его входном участке установлены стабилизаторы потока пара, представляющие собой ребра в виде пластин, расположенные по окружности обтекаемой поверхности диффузорного седла с равным или переменным шагом, равной или переменной высоты и ширины, с направлением ребер вдоль направления движения среды, которые выполнены за одно целое с диффузорным седлом, причем ребра-стабилизаторы выполнены до диаметра посадки запорных органов клапанов в направлении движения среды.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигурах 1, 2 и 3 приняты следующие обозначения:

1 – корпус клапана;

2 – объем клапанной коробки;

3 – диффузорное седло;

4 – ребра-стабилизаторы потока пара;

5 – запорный орган клапана;

6 – шток.

На фигуре 1, 2 и 3 стрелками показано направление потока пара.

Суть изобретения состоит в установке на входе в запрессованное в корпус клапана 1 диффузорное седло 3 стабилизаторов потока пара, представляющих собой ребра 4 в виде пластин, установленных по окружности обтекаемой поверхности диффузорного седла 3 с равным или переменным шагом, равной или переменной высоты и ширины, с направлением ребер вдоль направления движения среды, которые выполнены за одно целое с диффузорным седлом 3.

При этом ребра-стабилизаторы 4 расположены до диаметра посадки запорного органа 5 клапана, как это показано на фигуре 2-3, за счет чего при протекании среды через межреберное пространство обеспечивается ликвидация крупных вихревых образований в потоке уже на входе в узкое сечение диффузорного седла, исключается его возможная закрутка и создаются условия стабильного течения в дальнейшей расширяющейся диффузорной части и стыкуемого паропровода.

Таким образом, предлагается новое диффузорное седло с ребрами-стабилизаторами потока пара для всех типов клапанов систем парораспределения энергетических паровых турбин, которое призвано снизить гидравлическое сопротивление в системах паровпуска паровых турбин, стабилизировать поток пара в проточных частях диффузорных седел и на выходе из клапанов, снизить пульсации давления в их проточных частях, акустическое излучение, уровень динамических нагрузок и существенно увеличить вибрационную надежность клапанов.

Литература

1. Зарянкин А.Е., Симонов Б.П. Регулирующие и стопорно-регулирующие клапаны паровых турбин // Издательский дом МЭИ, 2005 г.

2. Костюк А.Г., Куменко А.Н., Некрасов А.Л., Медведев С.В. Экспериментальный анализ пульсаций давления в паропроводящих органах турбоагрегата // Теплоэнергетика. 1998. №8. С. 17-24.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и призвано снизить гидравлическое сопротивление в системах паровпуска паровых турбин, стабилизировать поток пара в проточных частях диффузорных седел и на выходе из клапанов с одновременным снижением пульсаций давления в проточных частях клапанов, акустического излучения, уровня динамических нагрузок, действующих на все элементы клапанов и, как следствие, увеличить вибрационную надежность клапанов. Диффузорное седло с рёбрами-стабилизаторами потока пара для всех типов клапанов систем парораспределения энергетических паровых турбин, на входном участке которого установлены стабилизаторы потока пара, представляющие собой рёбра в виде пластин, расположенные по окружности обтекаемой поверхности диффузорного седла с равным или переменным шагом, равной или переменной высоты и ширины, с направлением рёбер вдоль направления движения среды, которые выполнены за одно целое с диффузорным седлом, причем рёбра-стабилизаторы выполнены до диаметра посадки запорных органов клапанов в направлении движения среды. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Диффузорное седло с рёбрами-стабилизаторами потока пара для всех типов клапанов систем парораспределения энергетических паровых турбин, отличающееся тем, что на его входном участке установлены стабилизаторы потока пара, представляющие собой рёбра в виде пластин, расположенные по окружности обтекаемой поверхности диффузорного седла с равным или переменным шагом, равной или переменной высоты и ширины, с направлением ребер вдоль направления движения среды, которые выполнены за одно целое с диффузорным седлом, причем рёбра-стабилизаторы выполнены до диаметра посадки запорных органов клапанов в направлении движения среды.

2. Диффузорное седло с рёбрами-стабилизаторами потока пара для всех типов клапанов систем парораспределения энергетических паровых турбин по п. 1, отличающееся тем, что рёбра-стабилизаторы выполнены или установлены до диаметра посадки запорных органов клапанов в направлении движения среды и способствуют стабилизации потока пара на входном участке диффузорного седла и, как следствие, во всей нижеследующей проточной части диффузорного седла клапана и стыкуемого паропровода, что приводит к снижению гидравлического сопротивления клапанов, пульсаций давления потока в проточных частях клапанов, уровня динамического воздействия на все элементы клапанов, акустического излучения в окружающую среду и увеличивает вибрационную надежность клапанов.