Устройство для охлаждения цилиндра низкого давления паровой турбины Советский патент 1984 года по МПК F01D25/12 

Изобретение относится к паротурбостроению.

Известен цилиндр низкого давления (ЦНД) турбины, выхлопной патрубок которой содержит расположенную за лопатками коническую кольцевую стенку и подключенный к источнику охлаждающего влаж ного пара коллектор, сообщенный с проточной частью патрубка 1.

Такая конструкция выхлопного патрубка не обеспечивает высокоэффективного охлаждения основных элементов ЦНД паровой турбины, а также не предотвращает эрозионное повреждение каплями воды выходных кромок рабочих лопаток и засорение питающих форсунок, ведущее к снижению эффективности охлаждения.

Известно устройство для охлаждения ЦНД паровой турбины, содержащее аароприемное устройство, размещенное в выхлопном патрубке, кольцевой коллектор, закрепленный на обтекателе и соединенный щелью с проточной частью цилиндра со стороны корня рабочих лопаток последней ступени, направляющие лопатки которой имеют щели межцветной системы влагоудаления 2.

Такое устройство обеспечивает частичное охлаждение ЦНД и самого патрубка. Однако охлаждение периферийных частей рабочих лопаток цилиндра низкого давления паровой турбины осуществляется недостаточно эффективно.

По экспериментальным данным на малорасходных режимах работы турбины наибольший нагрев рабочих лопаток последних ступеней происходит в периферийной зоне. На этих же режимах создаются условия для попадания крупнодисперсной влаги на выходные кромки рабочих лопаток последних ступеней, что приводит к их значительному эрозионному износу.

Цель изобретения - повышение надежности путем повышения эффективности охлаждения периферийной части рабочих лопаток, а также предотвращение эрозионного износа их выходных кромок рабочих лопаток в режимах пуска, холостого хода и минимальных нагрузок.

Указанная цель достигается тем, что устройство для охлаждения ЦНД паровой турбины, содержащее пароприемное устройство, размещенное в выхлопном патрубке, кольцевой коллектор, закрепленный на обтекателе и соединенный щелью с проточной частью цилиндра со стороны корня рабочих лопаток последней ступени, направляющие ло: патки которой имеют щели межвенцовой системы влагоудаления, снабжено сепаратором, подключенным к выходу пароприемного устройства, и дополнительным кольцевь м коллектором, установленным на периферии рабочих лопаток последней ступени, а сепаратор по пару дополнительно сообщен с

упомянутыми коллекторами, при этом сепаратор по пару дополнительно сообщен со щелями межвенцовой системы влагоудаления.

На фиг. 1 показано устройство для ох, лаждения ЦНД паровой турбины; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - форсунка сепаратора; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 3.

Устройство для охлаждения ЦНД паровой турбины включает пароприемное устройство 1 (фиг. 1 и 2), установленное в переходной части выхлопного патрубка 2, состоящее из трубопровода 3 подвода сбрасываемого в конденсатор (не показан) пара

5 и форсунок 4 подвода охлаждающей воды. На выходе пароприемного устройства 1 установлен сепаратор 5, наружный корпус 6 которого имеет патрубок 7 отвода воды и патрубок 8 для отвода отсепарированного пара к кольцевому коллектору 9, установленному у корня рабочих лопаток 10. При этом патрубков 7 и 8 может быть несколько Трубопровод 11 соединен с дополнительным кольцевым коллектором 12, установленным на периферии рабочих лопаток 10. Сепаратор 5 может быть выполнен из перфорированной трубы 13, заполненной наполнителем 14, например, щариками, металлической стружкой и др. При этом таких труб 13 может быть несколько.

В это.м случае устанавливаются они кон0 центрично один относительно другого. Корпус 6 сепаратора 5 в нижней части имеет форсунки 15 (фиг. 3 и 4) с тангенциальными отверстиями 16. Щели 17 межвенцовш системы влагоудаления выполнены на направляющих лопатках 18 последней ступени и

соединены с патрубком 8 подвода отсепарированного пара трубопроводом 19. На патрубок 8 установлен дополнительный центробежный влагоотделитель 20, состоящий из наружного кожуга 21 с патрубком 22

д тангенциального подвода пара и внутреннего перфорированного корпуса 23. Отвод пара осуществляется из центральной части влагоотделителя 20. Также, как и патрубок 8, который имеет дренажную трубу 24, влагоотделитель 20 имеет дренажную водоот5 водящую трубу 25. Коллектор 9 имеет кольцевую щель 26, соединяющую его с проточной частью ЦНД со стороны корня рабочих лопаток 10 последней ступени, и закреплен на обтекателе 27. Дополнительный кольцевой коллектор 12 имеет щели (перфора0 цию) 28.

Устройство для охлаждения ЦНД паровой турбины работает следующим образом. При пуске, работе на холостом ходу и малых нагрузках сбрасываемый в конденсатор пар по трубопроводу 3 подводится к пароприемному устройству 1. Через форсунки 4 в поток сбрасываемого пара впрыскивается вода, которая понижает температуру пара. Поток пароводяной смеси поступает В сепаратор 5. Проходя через наполнитель 14 перфорацию трубы 13, пар снижает свое давление, при этом происходит разделение фаз. Через патрубок 8 отбирается отсепарированный пар при давлении, обеспечивающем отсутствие влаги, т. е. пар будет перегретым относительно температуры, соответствующей давлению в конденсаторе. Вода через патрубок 7 отводится в кбиденсатор, а отсепарированный пар, пройдя патрубок 8, дополнительно освобождается от случайно попавшей по тем или иным причинам жидкой фазы, которая отводится по дренажной трубе 24 в конденсатор. После патрубка 8 пар поступает в центробежный влагоотделитель 20, в котором вход гртока пара осуществляется тангенциально, оставшаяся в потоке влага отбрасывается через внутренний перфорированный корпус 23 на наружный кожух 21 и далее отводится по дренажной водоотводящей трубе 25 в конденсатор. Окончательно отсепарированный, незначительно перегретый пар по трубопроводам 11 поступает в кольцевые коллекторы 9 и 12. Через кольцевую щель 26 коллектора 9 пар вдувается против направления движения основного потока или под углом к нему в прикорневую зону, а через щель 28 дополнительного кольцевого коллектора 12 пар поступает в застойную периферийную зону рабочих лопаток Го. Через щели 17 межвенцевой системы влагоудаления по трубопроводу 19 пар поступает в центральную часть рабочих лопаток 10. Протекающий через проточную часть цилиндра основной поток пара, температура которого в некоторых периферийных зонах достигает 300°С, смешивается с холодными потоками пара, вдуваемого в основной поток через коллекторы 9 и 12 и щели 17. Определенное соотношение расходов позволяет существенно снизить температуру потока пара, проходящего через лопатки последней ступени, что создает условия для надежной работы турбоагрегата в течение длительного времени на малорасходных режимах. При организации тангенциаль ного подвода пара в коллекторы 9 и 12 возможно изменение расхода пара на холостом ходу работы турбоагрегата. При этом положительная (совпадающая с направлением вращения колеса) закрутка будет способствовать уменьшению основного расхода пара; отрицательная закрутка окажет противоположное воздействие При необходимости о.хлаждения переходной части выхлопного патрубка 2 могут быть включены форсунки 15, через тангенциальные отверстия 16 которых разбрызгивается небольшое количество воды. Таким образом, данное устройство создает условия для высокоэффективного, равномерного по окружности охлаждения ЦНД паровой турбины в режимах пуска, холостого хода и минимальных нагрузок, а также предотвращает попадание влаги с братными потоками сбрасываемого и осовного пара на выходные кромки рабои.х лопаток последней ступени ЦНД пароой турбины, что увеличивает надежность аботы паровой турбины.

/5

фиг.З

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ЦИЛИНДРА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ, содержащее пароприемное устройство, размещенное в выхлопном патрубке, кольцевой коллектор, закрепленный на обтекателе и соединенныйщелью с проточной частью цилиндра со стороны корня рабочих лопаток последней ступени, направляющие лопатки которой имеют щели межвенцовой системы влагоуда- ления, отличающееся тем, что, с целью по- выщения надежности путем повыщения эффективности охлаждения периферийной части рабочих лопаток, а также предотвращения эрозионного износа выходных кромок рабочих лопаток в режимах пуска, холостого хода и минимальных нагрузок, устройство снабжено сепаратором, подключенным к выходу пароприемного устройства, и дополнительным кольцевым коллектором, установленным на периферии рабочих лопаток последней ступени, а сепаратор по пару сообщен с упомянутыми коллекторами.2. Устройство по п. I, отличающееся тем, что сепаратор по пару дополнительно сообщен со щелями межвенцовой системы влагоудаления.SS(Л<|со оо05>&