Конденсатор паровой турбины с коллекторной системой отвода паровоздушной смеси повышенной надёжности Российский патент 2025 года по МПК F28B9/10 F28B1/00 

Изобретение относится к области энергомашиностроения, а именно к турбостроению, и может быть использовано при проектировании новых и реконструкции (модернизации) действующих конденсаторов, работающих в составе паротурбинных установок (ПТУ) на электростанции.

Из уровня техники известно, что для повышения эффективности поверхность теплообмена конденсаторов в трубном пучке специальными щитами делят на две зоны: зона массовой конденсации и зона охлаждения ПВС, суживающаяся по ходу движения последней, называемая воздухоохладителем. При этом в воздухоохладитель должна поступать паровоздушная смесь, предварительно пройдя зону массовой конденсации пара. Для уменьшения возможности попадания в воздухоохладитель отработавшего пара турбины в обход зоны массовой конденсации устанавливают в местах, где возможны протечки, паровые щиты (Руководящие указания по тепловому расчету поверхностных конденсаторов мощных турбин тепловых и атомных электростанций, Москва, 1982 г., стр. 78). Недостатком известной конструкции конденсатора является попадание в воздухоохладитель пара, не прошедшего через поверхность теплообмена зоны массовой конденсации пара, через зазоры в некачественных швах приварки паровых щитах, что значительно снижает эффективность удаления нерастворимых газов, тем самым снижая тепловую эффективность конденсатора, и может привести к перегрузке основных эжекторов, что в совокупности снижает эффективность паротурбинной установки в целом.

Для понимания сущности заявленного изобретения на фиг. 1 изображено поперечное сечение известной типовой конструкции конденсатора 1, на которой показана зона массовой конденсации 2 и зона охлаждения паровоздушной смеси (ПВС), называемая воздухоохладителем 3, а на фиг. 2 - вид А и Б увеличенный фрагмент известной коллекторной системы отвода ПВС. Коллекторная система отвода ПВС состоит из паровых щитов 4 в паровом пространстве конденсатора 1, расположенных в районе воздухоохладителя 3, и коллектор отвода ПВС 5. В коллектор отвода ПВС 5 установлен патрубок отвода ПВС 6. В коллекторе отвода ПВС 5 выполнена перфорация по всей длине в виде гладких цилиндрических отверстий 7. Недостатком прототипа является то, что из-за неплотности сварных швов паровых щитов 4 в районе воздухоохладителя 3 через щели, которых пар проходит в воздухоохладитель 3, минуя зону массовой конденсации 2 пара. Надежно проконтролировать сварные швы на герметичность при изготовлении и последующих ремонтах конденсатора при замене труб поверхности теплообмена не представляется возможным, т.к. никакие методы кроме визуального контроля не применимы в существующих конструкциях. При этом паровые щиты 4, установленные в области воздухоохладителя 3, наиболее подвержены коррозионному разрушению по причине повышенной концентрации кислорода в этой области.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение, является попадание пара в воздухоохладитель, не прошедшего через поверхность теплообмена зоны массовой конденсации пара, что значительно снижает эффективность удаления нерастворимых газов, тем самым снижая тепловую эффективность конденсатора.

Техническим результатом заявленного изобретения является создание конденсатора паровой турбины с воздухоохладителем, исключающим попадания пара, прошедшего мимо зоны массовой конденсации пара, для поддержания нормального процесса теплообмена в конденсаторе и повышения надежности эксплуатации паротурбинной установки в целом.

Технический результат достигается заявленным конденсатором паровой турбины с коллекторной системой отвода ПВС, характеризующимся наличием воздухоохладителя в каждом трубном пучке, выделенным паровыми щитами и перфорированным коллектором отвода ПВС, в котором для отвода ПВС выполнены цилиндрические отверстия по всей длине коллектора отвода ПВС, отличающимся тем, что паровые щиты воздухоохладителя и коллектор отвода ПВС соединены между собой и имеют общее замкнутое пространство, ограниченное стенками корпуса конденсатора и внутренними поверхностями паровых щитов и коллектора отвода ПВС, где в верхних и нижних точках установлены штуцеры для установки манометров и осуществления подвода и отвода воды для возможности проведения гидравлических испытаний, при этом цилиндрические отверстия по всей длине перфорированного коллектора отвода ПВС выполнены резьбовыми для обеспечения возможности установки резьбовых заглушек при гидравлических испытаниях.

В ходе проведения патентно-информационного поиска не выявлены сведения, ставшие общедоступными в мире до даты приоритета, которые содержат совокупность существенных признаков, указанных в независимом пункте формулы заявленного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию патентоспособности «новизна».

Дополнительный анализ аналогов показал, что известность влияния отличительных признаков на достигаемый технический результат не подтверждена. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Заявленное изобретение возможно осуществить в конденсаторе К-4000 производства Уральского турбинного завода. Следовательно, решение соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость».

Заявленный конденсатор паровой турбины с коллекторной системой отвода ПВС повышенной надежности поясняется на примере реализации прилагаемыми фигурами, на которых изображено:

фиг. 1 - поперечное сечение известной типовой конструкции конденсатора (уровень техники);

фиг. 2 - вид А и вид Б увеличенный фрагмент известной коллекторной системы отвода ПВС (уровень техники);

фиг. 3 - поперечное сечение заявленного конденсатора;

фиг. 4 - виды В, Г, Д и разрез Е заявленной коллекторной системы отвода ПВС.

Конденсатор 1 паровой турбины, в котором коллекторная система отвода ПВС состоит из паровых щитов 4 и коллектора отвода ПВС 5, которые соединены между собой и образовывают замкнутое пространство 9, ограниченное стенками корпуса конденсатора 1 и внутренними поверхностями паровых щитов 4 и коллектора отвода ПВС 5. В коллекторе отвода ПВС 5 перфорация по всей длине коллектора вместо гладких цилиндрических отверстий 7 выполнена резьбовыми отверстиями 10 (М20) для возможности установки заглушек во время проведения гидравлических испытаний. В верхних и нижних точках коллектора отвода ПВС 5 выполнены отверстия 8 для сообщения замкнутого пространства 9 между паровыми щитами 4 и коллектором отвода ПВС 5. В нижних точках коллекторного пространства установлены штуцеры 11 (вид Д) для обеспечения подвода воды для проверки плотности коллекторной системы и дальнейшего ее опорожнения после проведения гидравлических испытаний. В верхних точках коллекторного пространства установлены штуцеры 12 (Вид Г), которые используются для удаления воздуха и установки манометра во время проведения гидравлического испытания.

Заявленное изобретение может быть осуществлено следующим образом.

При сборке блока корпуса конденсатора 1 в отсеках между трубными перегородками устанавливают коллектор отвода ПВС 5 с резьбовыми отверстиями (М20) 10, выполненными по всей длине коллектора и направленными в сторону суживающейся области пучка воздухоохладителя 3. Далее к коллектору отвода ПВС 5 посредством сварки устанавливают паровые щиты 4, таким образом, что образуется общее замкнутое пространство 9, при этом в верхних и нижних точках коллектора отвода ПВС 5 выполнены отверстия 8 для сообщения замкнутого пространства 9. После установки паровых щитов 4 в верхних и нижних точках коллекторного пространства устанавливают штуцеры: в нижних точках устанавливают штуцеры 11, а верхних точках - штуцеры 12. После сборки коллекторного пространства должно быть проведено гидравлическое испытание, определяющее степень герметичности сборки. В резьбовые отверстия 10 коллектора отвода ПВС 5 во время проведения гидравлических испытаний вкручивают уплотнительные заглушки М20. В нижнюю часть коллекторной системы через штуцер 11 подводят техническую воду, а в верхних точках коллекторного пространства после удаления воздуха устанавливают манометры. После проверки плотности коллекторной системы посредством гидравлических испытаний выполняют опорожнение коллекторной системы через штуцер 11.

Таким образом, данное изобретение позволяет повысить надежность работы конденсатора 1 и конденсационной установки в целом путем повышения качества выполнения сварных соединений коллекторной системы отвода ПВС за счет их контролепригодности, при этом контроль плотности можно осуществлять как на заводе изготовителе, так и в условиях станции, где будет установлен конденсатор.

Изобретение относится к области энергомашиностроения, а именно к турбостроению, и может быть использовано при проектировании новых и реконструкции (модернизации) действующих конденсаторов, работающих в составе паротурбинных установок (ПТУ) на электростанции. Конденсатор паровой турбины с коллекторной системой отвода ПВС, характеризующийся наличием воздухоохладителя в каждом трубном пучке, выделенном паровыми щитами и перфорированным коллектором отвода ПВС, в котором для отвода ПВС выполнены цилиндрические отверстия по всей длине коллектора отвода ПВС. Паровые щиты воздухоохладителя и коллектор отвода ПВС соединены между собой и имеют общее замкнутое пространство, ограниченное стенками корпуса конденсатора и внутренними поверхностями паровых щитов и коллектора отвода ПВС, где в верхних и нижних точках установлены штуцеры, при этом цилиндрические отверстия по всей длине перфорированного коллектора отвода ПВС выполнены резьбовыми для обеспечения возможности установки резьбовых заглушек при гидравлических испытаниях. Технический результат - создание конденсатора паровой турбины с воздухоохладителем, исключающим попадание пара, прошедшего мимо зоны массовой конденсации пара, для поддержания нормального процесса теплообмена в конденсаторе и повышения надежности эксплуатации паротурбинной установки в целом. 8 ил.

Конденсатор паровой турбины с коллекторной системой отвода паровоздушной смеси, характеризующийся наличием воздухоохладителя (3) в каждом трубном пучке, выделенном паровыми щитами (4) и перфорированным коллектором отвода паровоздушной смеси (5), в котором для отвода паровоздушной смеси выполнены цилиндрические отверстия (10) по всей длине коллектора отвода паровоздушной смеси (5), отличающийся тем, что паровые щиты (4) воздухоохладителя (3) и коллектор отвода паровоздушной смеси (5) соединены между собой и имеют общее замкнутое пространство (9), ограниченное стенками корпуса конденсатора (1) и внутренними поверхностями паровых щитов (4) и коллектора отвода паровоздушной смеси (5), где в верхних и нижних точках установлены штуцеры (11, 12) для установки манометров и осуществления подвода и отвода воды для возможности проведения гидравлических испытаний, при этом цилиндрические отверстия (10) по всей длине перфорированного коллектора отвода паровоздушной смеси (5) выполнены резьбовыми для обеспечения возможности установки резьбовых заглушек при гидравлических испытаниях.