Паровпускная часть двухпоточного цилиндра паровой турбины Советский патент 1983 года по МПК F01D25/24 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, преимущественно к паровым турбинам, и может, быть использовано в узлах соединения диафрагм с обтекателями паровпускных.частей двухпоточных цилиндров паровых турбин.

Известна паровпускная часть двухпоточного цилиндра паровой турбины с обтекателем подвода пара к внутреннему меридиональному обводу каналов направляющих лопаток диафрагмы, состоящая из кольцевого опорного выступа, выполненного на обтекателе, который входит в кольцевую проточку тела диафрагмы, расположенную на ее торцовой поверхности со стороны входа пара, причем обтекатель закреплен на теле диафрагмы жестко 1.

Недостатком такой паровпускной части является соединение обтекателя с телами диафрагм правого и левого потока, что приводит к дополнительному силовому воздействию на диафрагмы и связанному с взаимным осевым положением диафрагм в статоре, определяемому величиной его теплового расширения, которое не совпадает с величиной теплового расширения обтекателя ввиду различия температур их металлов.

Известна также паровпускная часть двухпоточного цилиндра паровой турбины, содержащая узел соединения тела диафрагмы с oбteкaтeлeм подвода пара к внутреннему меридиональному обводу каналов направляющих лопаток диафрагмы, образованный кольцевым опорным выступом, входящим в кольцевую проточку 2.

Недостатком этой паровпускной части является наличие подвижного устройства узла соединения, что вызывает его неплотность и дополнительную щелевую протечку пара, обусловленную перепадом давления на диафрагму, а в зоне влажного пара приводит к эрозионному износу дисков первых ступеней ротора. Из-за разности температур пара на входе и выходе из диафрагмы, а также в результате соответствующего теплопереноса (теплопроводности) по телу диафрагмы поверхность ее металла на входе пара имеет меньшую температуру, чем омывающий диафрагму влажный пар. Вследствие этого влажный пар конденсируется на входной поверхности диафрагмы, и она покрывается пленкой влаги. Под действием силы тяжести эта влага стекает по диафрагме. Влагой могут покрываться и поверхности обтекателя, особенно в переходных режимах работы турбины. В связи с тем, что узел соединения тела диафрагмы и обтекателя неплотен, в нем есть щелевая протечка пара, которая захватывает влагу, стекающую по диафрагме и обтекателю. Влажность пара протечки увеличивается по сравнению с диаграммной влажностью пара в этой зоне. Выходя из узла соединения по посадочным зазорам центрирующей цилиндрической поверхности, обращенной

к диску ротора, влажный пар протечки имеет значительную осевую скорость. Сталкиваясь с вращающимся диском, струя влажного пара размывает его, образуя в диске кольцевую канавку. Эрозионный размыв диска в сочетании с коррозионным воздействием влаги на металл приводит к концентрации напряжений в зоне размыва, появлению микротрещин и снижает надежность работы турбины.

Цель изобретения - повышение надежности путем исключения эрозионного износа диска ротора турбины.

Указанная цель достигается тем, что в паровпускной части двухпоточного цилиндра паровой турбины, содержащей узел соединения тела диафрагмы с обтекателем подвода пара к внутреннему меридиональному обводу каналов направляющих лопаток диафрагмы, образованный кольцевым опорным выступом, входящим в кольцевую проточку, кольцевой опорный выступ выполнен на обтекателе, а в теле диафрагмы выполнена кольцевая проточка в виде влагоулавливающей камеры, снабженной кольцевым гребнем, обращенным к торцовой поверхности кольцевого опорного выступа.

На фиг. 1 изображена паровпускная часть двухпоточного цилиндра паровой турбины, продольное сечение; на фиг. 2 - узел Г на фиг. 1; на фиг. 3 - узел II на фиг. 1.

у

Паровпускная часть двухпоточного цилиндра состоит из диафрагмы 1, в теле 2 которой установлен обтекатель 3, подводящий пар к внутреннему меридиональному обводу 4 каналов направляющих лопаток 5. На обтекателе 3 выполнен кольцевой опорный выступ 6, который входит в кольцевую проточку 7 тела 2 диафрагмы 1. Между выступом 6 и кольцевой проточкой 7 расположена в радиальном направлении кольцевая полость 8 в виде влагоулавливающей камеры, соединенная с дренажной системой проточной части турбины (не показана). Тело 2 диафрагмы 1 имеет кольцевой щиток 9, между которым и выступом 6 образована кольцевая щель 10. На щитке 9 со стороны, обращенной к выступу 6 обтекателя 3, имеется кольцевой влагоулавливающий гребень 11, который перекрывает щель 10 и обращен к торцовой поверхности 12 кольцевого опорного выступа 6. Центровка обтекателя 3 в теле 2 диафрагмы 1 осуществлена по цилиндрической поверхности 13. За диафрагмой 1 расположен диск 14 ротора 15 турбины с рабочим облопачиванием 16, а перед диафрагмой 1 - пароподводящий канал 17.

Паровпускная часть работает следующим образом.

Ввиду наличия перепада давления на диафрагме 1 в узле соединения ее тела 2 и обтекателя 3 происходит щелевая утечка влажного пара. Процесс истечения влажного пара при этом является процессом дросселирования, который в зоне низкого давления турбины приводит к некоторому уменьшению .степени влажности пара. Однако если этот процесс происходит в потоке со значительными скоростями, то он является неравновесным, связанным с запаздыванием во времени как процессов испарения, так и конденсации. Для торможения потока пара, истекающего из кольцевой щели 10, образована полость (влагоулавливающая камера) 8, в которой влажный пар подсушивается благодаря физическому лроцессу повыщения его энтропии. В кольцевой полости 8 при низких скоростях потока мелкодисперсная влага переходит в крупнодисперсную, осаждается на ее стенках и под действием гравитационных сил стекает в наинизшую зону камеры, из которой отводится в дренажную систему турбины (не показано). Частично осушенный пар протечки поступает в кольцевую щель 10. За счет перекрытия кольцевой щели 10 к-ольцевым влагоулавливающим гребнем И, расположенным на кольцевом щитке 9, происходит дополнительное осушение пара путем улавливания влаги, стекаюихей по щитку 9, и крупнодисперсной влаги за счет поворота потока пара околокольцевого влагоулавливающего гребня 11. Наличие кольцевой полости в виде влагоулавливающей камеры позволяет: погасить скорость влажно-парового потока, идущего из щели между опорным выступом и проточкой в теле диафрагмы, и тем самым достичь равновесного состояния в потоке пара, образоваться крупнодисперсной влаге, которая может быть частично отведена из камеры через систему дренажей. Наличие щитка придает потоку пара радиальное направление движения в щели между ним и боковой поверхностью опорного выступа обтекателя, что исключает попадание пара на поверхность диска ротора, а наличие влагоулавливающего кольцевого гребня позволит дополнительно уменьшить содержание влаги в паре путем отвода в дренаж влаги, стекающей по щитку, благодаря чему исключается эрозионный износ диска ротора и повыщается надежность турбины. При этом достигается и дополнительный эффект-уменьщение эрозионного износа последующих ступеней турбины и повышение ее экономичности за счет промежуточного отвода влаги из потока пара, проходящего через проточную часть цилиндра турбины.

JL

ПАРОВПУСКНАЯ ЧАСТЬ ДВУХПОТОЧНОГО ЦИЛИНДРА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ, содержащая узел соединения тела диафрагмы с обтекателем подвода пара к внутреннему меридиональному обводу каналов направляющих лопаток диафрагмы, образованный кольцевым опорным выступом входящим в кольцевую проточку, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения эрозионного износа диска ротора турбины, кольцевой опорный выступ выполнен на обтекателе, а в теле диафрагмы выполнена кольцевая проточка в виде влагоулавливающей камеры, снабженной кольцевым гребнем, обращенным к торцовой поверхности кольцевого опорного BbicTyna. (Л to 00 сд