Способ охлаждения ротора турбомашин Советский патент 1983 года по МПК F01D25/12 F01K13/02 

Изо ютение относится к энергомашин строению и может бьпъ использовано в турбинах, имеющих промежуточное уалог нение и рбботе ишх в блоке с npsiMOTOHными парогенераторами. Известен способ охлаждения ротора аурбс лашины путем подачи Нйрй от вклю ченного между пароперегревателем и испарительными поверхностями котла встро еннрго сепаратора в камеру внутреннего уплотнения ротора, разделения потока па ра в камере и регулирова1-ия его темпе ратуры и расхода в зависимости от рабочегю диапазона температуры в паро подводящем трубопроводе и относительного расширения ротора l Однако этот способ характеризуется недостаточной надежностью в пусковых режимах из неостывшего и горячего состояний вследствие невозможности охлаждения ротора на этапах пуска до набора определенной нагрузки, так как температура пара во встроенном сепараторе в период пуска не достигает величины, допустимой по условиям надежности ротора для подачи пара во внутреннее уплотнение турбины. Ротор в зоне внутреннего уплотнения будет нагреваться, а затем охлаждаться, что увеличивает амплитуду температурных напряжений, снижает .долговечность ротора и у еличивает продолжительность пусковых режимов, а следовательно, пусковые потери топлива. Цель изобретения - повышение надежности и экономичности турбомашины в переменных режимах. Указанная цель достигается тем, что согласно способу охлаждения ротора турбомашины путем подачи пара от вклю ченного между пароперегревателем и испарительными поверхностями котла встро енного сепаратора в камеру внутреннего уплотнения ротора, разделения потока пара в камере и регулирования его температуры и расхода в зависимости от рабочего диапазона те ипературы в пароподводяшем трубопроводе и относительного расширения ротора, до подачи охлаждаю- шего пара из встроенного сепаратора подают пар, по меныцей мере от одной из промежуточных точек пароперегревателя до момента достижения температурой , во встроенном сепараторе рабочего диапазона температур, а по достижении последнего подмешивают пар из встроенного сепаратора с последукяцим переходом на пар из последнего. На чертеже изображена принципиальная схема паротурйошой установки для реали-. зации предлагаемого способа; Паротурбинная установка содержит котел 1 с испарительными поверхностями 2 и па15оперегревателем 3, между которыми размешен встроенный сепаратор 4 с запорной и регулирующей арматурой 5, соединенной пароподводящим трубопроводом 6, на котором установлен регулирующий клапан 7, с. камерой 8 внутреннего уплотнения 9 через кешал 10, вьшолненный в центральной части по верхней образующей двухстенного корпуса 11 паровой турбины. Регулирующий клапан 7 подключен к датчикам 12 и 13 температуры пара в сепараторе относительного расширения ротора 14. Камера 15 регулирующей, ступени сообщена по пару с первой ступенью 16 после поворота потока через межкорпусное пространство 17 и внутреннее уплотнение 9 ротора 14 с дисками 18. На пароподвод$ш ем трубопроводе 6 установлен отсечной стопорный клапан 19, который включен в систему защиты турбины и связан по защите с датчиками 12, 20 и 21 температуры najpa во встроенном-сепараторе 4, перед ваодом в канал 10 и дополнительный пароподвюдящий трубопровод 22, подключенный к одной из промежуточных точек пароперегревателя 3 (до впрысков) котла 1. Дополнительный пароподводяиий трубопровод 22 снабжен регулирующим клапаном (задвижкой) 23 и подключен к пароподводящему трубопроводу 6, имеющему запорную арматуру 24. Отсечной (стопорный) клапан 19 установлен в непосредственной близости от корпуса 14 паровой турбины. Способ охлаждения ротора турбомашины осуществляется следующим образом, В период пуска, цри достижении в промезкуточной точке пароперегревателя 3 котла 1 (перед входом в дополнительный пароподводящий трубопровод 22) температуры, находящейся в рабочем дна пазоне (температура насыщения 4б 6СГС или температура в камере 15 регулирующей ступени от 5О до 70°С), открывается регулирующий клапан 23 и ар по дополнительному пароподводящему трубопроводу 22, затем по пароподводящему трубопроводу 6 и каналу 10 постуает в камеру 8, где разделяется на два потока. Один поток через часть нутреннего уплотнения 9 поступает в амеру 15 регулирующей ступени, а другой -,в первую ступень 16 после новорота потока в межкорпусном пространств, ве 17, Перед подачей пара в камеру 8 паретюдводящие трубопроводы 6 и 22 прогреваются через дренажи (не показсуоы перед отсечным клапаном 19 при открытых: регулирующем клапане 7, и зап6{яЫ арматуре 24 или регулирукоцем клапане 23. При достижении температуры выше указанного рабочего диапазона, сюределяемого по датчикам 2О и 21 и текущей температурой в камере 15 регулирующей ступени, открываетсяПОЛНОСТЬЮ запорная арматура 24 и регулирующий клапан 7 на величину, обеспечивающую необходимую температуру смеси пара по датчику 2О перед входом в канал Ю. После достижения требуемой темпера туры в сепараторе 4 начинает закрываться регулирукиций клапан 23. Таким образом, участок ротора 14 в зоне внутреннего уплотнения 9, камеры 15 регулирующей ступени и первой ступени 16, а также диски 18 охлаждаются паром, расход которого регулрруется клапанами 7 и 23. Отсечной клапан 19 закр 1вается в случае аварийного отключения турбишл при закрытии ее стопо яюго клапана, а также в случае выхода температуры пара определяемой по датчикам 12, 20 и

21, за пределы допустимого диапазона,

как -в сторону уменьшения, так и в сторону повышения..

При работе на стационарном режиме температура наружной поверяностн ротора 14 в зоне внутреннего уплотнения 9 поддерживается на уровне, обеспечивающем оптимальное наксошение суммарной, относительности повреждаемости Еще спин импульс для регулирования температуры охлаждающего пара подается от датчика 13 относительного расширения ротора 14 таким офазом, чтобы обеспечить оптимальные осевые зазоры в проточной части турбины, что повышает эко номичность пуска при обеспечении требуемой надежности.

Таким образом, подача пара по дополнительному пароподводящему трубопроводу по меньшей мере от одной из прсмежуточных точек пароперегревателя котла по:жоляет обеспечить необходимую хтемпературу ротора в зоне внутреннего уплотнения и проточной части, турбины пря пусках из любого теплового состояния и ставионарном режиме рабохы, что существенио повышает надежность, маневреИность и экономичность паротурбинной установки.

СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ РО- . ТОРА ТУРБОМАШИНЫ путем подачи пара от включенного между. перегревате«лем и исла жтельными поверхностями котла встроенного сепаратора в камеру внутреннего уплотнения ротора, разделения потока пара в камере и регулирования его температуры и расхода в зависимости от рабочего диапазона температуры в пароподводящем трубсшроводе и от носительного расширения ротора, о т л ичаюши ся тем, что, с целью повььшения надежности и экономичнос-га в переменных режимах, до подачи охлаждаюшего пара из встроенного сепаратора подают пар, по меньшей мере от одной из промежуточных точек пароперегревателя до момента достижения температурой во встроенном сепараторе рабочего диапазона температур, а по достижении последнего подмешивают пар из встроенного сепаратора с последукмцим переходом на пар из после днего.