Цилиндр низкого давления турбомашины Советский патент 1984 года по МПК F01D25/00 

со | Изобретение относится к турбостро ению, в частности к цилиндрам низкого давления (1ШД) и может быть использовано в турбомашинах для обеспечения соосности ротора и статора в условиях увеличивающихся габаритов и масс турбомашин с ростом ик одкнич ной мощностио Известен ПНД турбомашины, соде;р-жащий ротор, опирающийся на собствен ные опоры фундамента, внутренний и ;Наружный корпусы 1. Недостаток такого ТШД - увеличени деформации корпусных элементов с воз растанием габаритов и масс узлов турбины при росте единичной мощности турбоагрегэ-та, Ч5го приводит к расцен ровкам статора и ротора Ш-1Д в процес се эксплуатации. Известен ПНД турбомашины,, содерж; щий ротор, опирающийся на фундамено;ные опоры, внутренний корпус с отсеками проточной части, размещенный в наружном корпусе с цилиндрической обечайкой в средней части, торцовыми стенками - балками коробчатого сечения арочной формы, трубопроводами отбора пара и продольными балками коробчатого сечения г опорные лапы и выхлопные патрубки 2. Вертикальный прогиб оси ИНД как от масс узлов, так и от ваку тдных сил определяется жесткостью элементо наружного корпуса. Оболочка наружно, но корпуса постоянного поперечного сечения с плоскими боковыми стенками 3 нижней половине обладает малой собственной жесткостью. Основными си ловыми элементами наружного корпуса. являются продольные балки коробчато го сечения и связанные с нтди торцовые стенки-балки коробчатого сечени арочной формыр снабженные внутренни ми ребрами жесткости. Соединение продольных балок с тopцoвы ш стенками корпуса только одной боковой поверхностью приводит к несдаАметр)Ично :му на гружению коробчатого профиля балок, что в сочетании с большой их длиной уменьшает жесткость конструк ции, а выполнение торцовых стенок корпуса в Bj-ще балок коробчатого се чения только для обеспечения жестко ти корпуса без использования внутренней полости для течения neipa при водит к увеличению габаритов и мас-сы инд. Вертикальное смещение оси внутре него корпуса относительно оси наруж ного определяется жесткостьго поперечных балок, на которых размещен внутренний корпус. Наличие дополни,тельного элемента для размеш,ения внутреннего корпуса в наружном усло; няет конструкцию ЦНД и увеличивает его массу, а малая жесткость и боль шая длина .пролета поперечных балок между опорны1 1и площадка-Ми кронштейнов наружного корпуса и лап-внутренHeiO в связи с наличием парового пространства между корпусами (выхлопной патрубок) приводит к увеличению расцентровки корпусов во время эксплуатации и, в конечном счете, к уве.пичению сзредных протечек пара в ПНД за счет увеличения и неконцентричных зазоров в прточной части. Недостатком являются также термические напряжения в стенках по поперечЕЮму сечению продольных балок коробчатого сечения, возникающие из-за разности температур внутренних сте--нок, омывае1 ых паром, и наружных, изолированных от парового пространства. Цель изооретения - повышение наежности и эффективности работы 11НД путем повьгсаения жесткости наружного корпуса и уменьшения расцентровки внутреннего корпуса. Указанная цель достигается тем, что в ЦНД турбомашины, содержащем ротор опирающийся на фундаментные опоры, внутренний корпус с отсекамз-г проточной части, размещенный в наружном корпусе с цилиндрической обечайкой в средней части, торцовыми стенками-балками коробчатого сечения арочной формы, трубопроводами отбора пара к продольнььми балками коробчато1 О сечения, опорные лапы и выхлопкые патрубки, торцовые стемки-балкн выполнены Б виде вы слопных патрубков, в пароном пространстве которых дополнительно расположена арочная прост-. рапствепная система жесткости, сое- у диненная с продольными балками, с цилиндрической обечайкой и oпopны и лапами, зaкperглeв:ны;vIи на наружных торцовых стенках выхлопных патрубков со стороны фундаментных опор, продольные выполнены заодно с цилиндрической обечайкой; расположены мвлчЦу внутренними торцовыми стенками выхлопных патрубком и соединены с последними по периметру коробчатого гфофилЯр а их вп транние полости разделены НЕ; камеры, одни из которых сообщены с отоекс1МИ проточной части и трубопро: ;.-одами отбора пара, а друг.ие -- с окружсСк.Щей атмосферой. На фкг. I представлен ИНД турбомашин, общий вид; на 2 - ре.зрез A-.i, на фиг.1 на фиг. 3.- Корпус ЕНД без ротора в аксонометрической проекции с условно отделенны -.чи элементами ЦКД/ ЦЯД турбомашины с горизонтальным ргсзъемок содержит ротор 1 с фундаментными опорами 2 установлекньЭШ на фундаменте 3, и наружный корпус 4, посредством опорных лап 5 и опор 6 установленнкгй на фундаменте 3. Торцовые стеЕ ки-балки 7 коробчатого сечения арочной наружного.

корпуса 4 выполнены в виде обечаек выхлопных патрубков 8, а средняя часть представляет собой цилиндрическую обечайку 9, снабженную продольными балками 10 коробчатого сечения.

В паровом пространстве каждого из выхлопных патрубков 8 дополнитель но расположена арочная пространственная система жесткости (силовых стержней) 11, соединенная внутренней торцовой стенкой 12 выхлопного патрубка 8 с продольными балками 10 коробчатого сечения и цилиндрической обечайкой 9, а наружной торцовой стенкой 13 выхлопного патрубка 8 - с опорными лапами 5, закрепленными на этих стенках 13 со стороны фундаментных опор б.

Продольные балки 10 коробчатого сечения расположены между внутренними торцовыми стенками 12 выхлопных патрубков 8 и соединены с кш-лк по периметру коробчатого профиля балок 10. Внутренние полости продольных балок 10 коробчатого сечения разделены на камеры 14-16. Камеры 14 и 15 соединены с отсеками 17 проточной части и дренажными отводами 18 с трубопроводами (не показаны) отборов пара на регенерацию, а камеры 16 соединены с окружающей атмосферой. Внутренний корпус поперечными лапами 19 установлен на опорные площадки 20 предусмотренные в нижней половине 21 цилиндрической обечайки 9. Внутренний корпус 22 с отсеками 17 проточно части размещен в наружном корпусе 4.

11НД турбомашины работает следую щим образом.

Массовые нагрузки и динамические усилия от вращающейся массы ротора 1 установленного на фундаментных опора 2, передаются непосредственно на фундамент 3, Нагрузки от узлов ЦНД воспринимаются жестко связанныь.1и между собой цилиндрической обечайкой 9, продольными балками 10 коробчатого сечения, арочной пространственной системой силовых стержней 11 и опорными 5 ЦНД и передаются последними на опоры 6 и фундамент 3.

При работе турбины зона с температурой подводимого пара локализована во внутреннем корпусе 22, а цилиндрическая обечайка 9 наружного корпуса 4 в этой зоне и камеры 14 продольных балок 10 коробчатого сечения, примыкающие к паровпускУг омываются паром с параметрами, соотвегствующими параметрам пара за последней ступенью проточной части внутреннего корпуса 22. Снижение температуры пара по мере прохождения проточной части обеспечивает постепенное снижение температуры в камерах 14 и 15 продольных . балок 10, связанных с отсеками 17 проточной части и дренажныгли отводами 18 с трубопроводами отборов пара на регенерацию, что улучшает тепловой режим и исключает большие температурные напряжения и деформации в поперечном сечении продольных балок 10/ коробчатого сечения.

В предлагаемом 11НД оболочка нар гжного корпуса переменного поперечного сечения и цилиндрической формы в средней части обладает достаточно высокой собственной жесткостью, а продольные балки коробчатого сечения малой длины и соединенная с ними по всему периметру стенками выхлопных патрубков арочная пространственная система силовых стержней, а также размещение внутреннего корпуса непосредствеЕ1Но на опорных площадках наружного увеличивают жесткость конструкции и чменьшает ее массу.

Таким образом, использование ЦНД позволит повысить надежность и эффективность его работы путем повышения жесткости, уменьшения величины прогиба и улучшения статических и динамических характеристик. Кроме того, иНД обладает более высоким уровнем сейсмостойкости, в нем уменьшаются расцентровки внутреннего корпуса, что /меньшает протечки пара через диафрагменные уплотнения, повышает КПД проточной части отсека ЦНД и позволяет выработать дополнительную мощность на турбомашине.

фаг. 2.

Фиг. 3

ЦИЛИНДР НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ТУРБОМАШИНЫ, содержащий ротор, опира ющийся на фундаментные опоры, внутренний корпус с отсеками проточной части, размещенный в наружном корпусе с цилиндрической обечейкой в средн ей части, с торцовыми стенками-балка коробчатого сечения арочной формы, трубопроводами отбора пара и продольными балками коробчатого сечения, опорные лапы и выхлопные патрубки, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности и эффективности его в работе путем повышения жесткости наружного корпуса и уменьшения расцентровки внутреннего корпуса, торцовые станки-балки выполнены в виде выхлопных патрубков, в паровом пространстве которых дополнительно расположена арочная пространственная система жесткости, соединенная с продольными балками, с цилиндрической обечайкой, и с опорными лапами, закрепленными на наружных торцовых стенках выхлопных патрубков со стороны фундаментных . опор, продольные балки выполнены (О заодно с цилиндрической обечайкой, расположены между внутренними торцо выми стенками выхлопных патрубков и соединены с последними по периметру коробчатого профиля, а их внутренние полости разделены на камеры, одни из которых сообщены с отсеками проточной части и с трубопроводами отбора пара, а другие - с окружающей атмосферой.