Цилиндр паровой турбины Советский патент 1985 года по МПК F01D25/26 

2. Цилиндр по п.1,отличающий с я тем, что парораспределительные трубы в зоне фпанпев снабжены дополнительными отверстиями.

1 12602-7

3, Цилиндр по пп. 1 и 2. о т л- и чающийся тем, что отверстия выполнены по нормали к внутренней поверхности наружного корпуса.

I. ЦИЛИНДР ПАРОВОЙ ТУРБИН содержащий внутренний и наружный корпусы с фланцами горизонтального разъема, камеры между корпусами и между наружным корпусом и обоймами, при этом в нижней части камер установлен коллектор С запорно-регулирующей арматурой на входе и парораспределительными трубами с отверстиями, отличающийся тем, что, с целью повьоиения надежности и экономичности, цилиндр снабжен расположенным в верхней части камер дополнительным коллектором с запорнорегулирующей арматурой на входе и парораспределительными трубами с отверстиями, оба коллектора расположены вдоль цилиндра, а парораспределительные трубы установлены эквидистантно внутренней поверхности наружного корпуса. ю 05 О ND ч1

f

Изобретение относится к области паротурбиностроения и может быть использовано, преимущественно, в цилиндрах высокого и среднего давления .

Известен цилиндр паровой турбины, в котором для выравнивания температуры верхней и нижней половины наружного корпуса цилиндра в кольцевых камерах отбора в плоскости, перпендикулярной оси турбины, установлены эжекторы Cl3.

Недостатками этого цилиндра является то, что эжекторы можно использовать только после остановки турбины при вращении ротора вапоповоротным устройством (,ВПУ), но невозможно использовать на работающей турбине из-за непосредственного отсоса из проточной части Цилиндр а основног пара эжекторами и, соответственно, непроизводительных потерь рабочего пара. С помощью эжекторов невозможно регулировать температурное состояние наружного корпуса и относительных удлинений ротора и корпуса цилиндра при переходных режимах работы турбины.

Известен также цилиндр паровой турбины, содержащий внутренний и наружный корпусы с фланцами горизонтального разъема, камеры между корпусами и наружным корпусом и обоймами, при этом в нижней части камер установлен коллектор с запорно-регулирующей арматурой на входе и парораспределительными трубами с отверстиями 2 . ;

Недостатком этой конструкции является невозможность прогрева верхней половины корпуса для создания равномерного температурного поля по диаметру и окружности последнего в случаях , когда температура нижней его половины больше верхней.

Отсутствует также возможность принудительного охлаждения цилиндра турбины, когда температура металла нижней половины корпуса меньше темпе5 ратуры верхней его половины из-за того, что подача более холодного рабочего тела через коллектор нижней половины корпуса увеличивает температурный перепад между верхней и ниж ней половинами корпуса и приводит к деформации и прогибу наружного корпуса, задеванию элементов ротора о детали статора и его прогибу.

Кроме того, в таком цилиндре не

5 обеспечивается необходимая скорость прогрева корпуса из-за недостаточной интенсивности теплообмена, т.к. подача теплоносителя ограничена конструктивными особенностями в свя0 зи с ограниченным по условию надежности обойм количеством парораспределительных труб - необходимо сверлить большое количество отверстий в обоймах для установки труб, а также

из-за отсутствия направленной подачи на обогреваемую поверхность корпуса, в результате чего увеличивается время пуска и остановки турбины. Коллектор размещен вне зоны гори0 зонтального разъема корпуса, отсутствует непосредственная и направленная подача греющего пара на ука- занную зону, в результате чего неосуществимо выравнивание температур

5 между фланцами горизонтального разъема и стенками наружного корпуса, что приводит к возникновению значительных температурных напряжений в указанных элементах, а также и к короб лению корпуса и раскрытию фланцев горизонтального разъема.

Цель настоящего изобретения состоит в повышении надежности и экономичности турбины.

Указанная цель достигается тем, что цилиндр паровой турбины, содер 5 . , НИИ относительных расширений ротора и статора, в результате чего обеспе чивается быстрое и надежное проведе ние пуска турбины. Лри пуске турбины для исключени разности температур между верхней и нижней половинами 17 и 18 наружного корпуса 1, пар через коллекторы 7 и 12, парораспределительные трубы 8 и 13 и отверстия 9,14 и 15 пода.ется на внутреннюю поверхность 10 обеих половин 17 и 18 корпуса 1, при З.ТОМ более холодная половина 17 или 18 корпуса 1 вследствие большей разности между температурами пара и металла прогревается быстрее чем горячая половина, в результате чего происходит выравнивание температур между ними. При наличии во время пуска отрицательной- разности температур между верхней и нижней половинами 17 и 18 наружного корпуса 1, когда ниж няя половина 18 горячее верхней по ловимы 17, для регулирования прогре , вом половин 17 и 18 корпуса 1 производится подвод с температурой больше температуры металла верхней половины 17 по трубе 16 к коллектору 12, парораспределительным трубам 13, и через отверстия 14 и 15 - на внутреннюю поверхность 10 верхней половины 17 наружного корпуса 1 . Этот процесс обеспечивает прогре металла верхней половины 17 до уровня температур нижней половины 18 или до другого допустимого по условиям надежности турбин уровня, при котором, прогиб корпуса 1 не вызывает задеваний о него ротора. При обратной разности температур когда нижняя половина 18 холоднее верхней, подается пар с температурой, большей чем температура металла нижней половины 18 к коллектору парораспределительным трубам 8 и через отверстия 9 - на внутреннюю .поверхность 10 нижней половины 18 jнаружного корпуса 1 . При охлаждении цилиндра основным . паром с температурой ниже температуры металла цилиндра происходит бо лее быстрое по сравнению с корпусами I и 3 охлаждение ротора. Для проведения режима и охлаждения корпусов 1 и 3 после остановки турбины при враще|1ии ротора ВПУ по трубам 16, коллекторам 7 и 12 и па276рораспределительным трубам 8 и I3 в камеры 5 корпуса 1 подается пар или другой теплоноситель, например воздух, с температурой ниже температуры металла наружного корпуса 1, при этом выбор величины температуры теплоносителя определяется обеспечением необходимых критериев надежности, допустимой скоростью изменения температуры металла корпуса 1, величиной относительных расширений ротора и корпуса 1 и др. Таким образом, данная конструкция цилиндра в режиме пуска обеспечивает регулируемый прогрев как нижней, так и верхней половины корпуса, а из-за большего По интенсивности прогрева корпуса возможно удерживать в заданных пределах или при нербходиMoc-if.H в процессе пуска уменьшать удлинения роторов относительно цилиндров, или осуществлять более быстрое выравнивание температуры металла верхней и нижней i половин цилиндра. Указанные преимущества позволяют при обеспечении наделсности сократить время пуска турбин и тем самым улучшить их маневренные качества, а за счет снижения расхода топлива на пусковых режимах повысить их экономичность. За счет обеспечения регулирования прогрева корпуса при лю.бой разнице температур между верхней и нижней половинами корпуса на рейсимах нагружения и номинальной нагрузки, когда наблюдается отрицательная разница температур,, в зависимости от поставленной задачи обеспечивается либо исключение разности температур металла верха и низа цилиндра, либо снижение указанной разности температур .до допустимого уровня, при котором прогиб корпуса цилиндра не представляет опасности, что повышает надежность турбины и сокращает время проведения переходных эксплуатационных режимов. Последнее обуславливает повьшгение экономичности турбины за счет сокращения расхода топлива на этих режимах. Выполнение дополнительных отверстий позволяет увеличить интенсивность прогрева корпуса в зоне фланцев горизонтального разъема за счет направленной подачи теплоносителя в эту зону, что снижает разность температур и уровень термонапряжений в 3 жит внутренний и наружный корпусы с фланцами горизонтального разъема камеры между корпусами и между корпусом и обоймами, при этом в нижней части камер установлен коллектор с запорно-регулирую щей арматурой на входе и парораспре делительными трубами с отверстиями Цилиндр снабжен расположенным в верхней части камер дополнительным коллектором с запорно-регулирующей арматурой на входе и парораспреде- лительными трубами с отверстиями, оба коллектора расположены вдоль цилиндра, а парораспределительные трубы установлены эквидистантно внутренней поверхности наружного корпуса, при Э.ТОМ в зоне фланцев парораспределительные трубы снабжены дополнительными отверстиями и все отверстия выполнены по нормали к внутренней поверхности наружного корпуса. На фиг.1 изобр.ажен продольный разрез цилиндра; на фиг.2 попереч ный разрез цилиндра. Цилиндр паровой турбины содержит наружный корпус 1 с фланцами 2 горизонтального разъема, внутренний корпус 3,. обоймы 4 диафрагмы, камера 5 между корпусами 1,3 и между наружным корпусом I и обоймами 4. В нижней части 6 камер .5 (циливдра ) установлен коллектор 7 с запор но-регулирующей арматурой на входе (на чертеже не показана ) и с парораспределелительными трубами 8, снабженными отверстиями 9 для душирования внутренней поверхности 10 наружного корпуса 1. В верхней части 11 камер 5 между наружным и внутренним корпусами 1,3 и между н ружным корпусом Г и обоймами 4 установлен дополнительный коллектор с запорно-регулирующей арматурой н входе (на чертеже не показана ) и с парораспределительными трубами 1 имеющими отверстия 14. Коллекторы 7и 12 размещены по длине цилиндра а все парораспределительные трубы 8и 13 Коллектор 7 н 12 установлен эквидистантно внутренней поверхно ти 10 наружного корпуса I, включая зону фланцев 2. В зоне фланцев 2 горизонтальног разъема парораспределительные трубы 8 и 13 снабжены дополнительными 27 , 4 . отверстиями 15. Например, мол:ет быть выполнено два дополнительных ряда отверстий 15, смещенных по дуге окружности парораспределительных труб 8 и 13 на 40 от основного ряда отверстий 9 и 14. В парораспределительных трубах 8 и 13 все отверстия 9,14 и 15 вы полнены со стороны внутренней поверхности .10 наружного корпуса 1 и по нормали к ней и к каждому коллектору 7 и 12 подключен индивидуальный подвод пара по трубам 16 с запорнорегулирующей арматурой. Наружный и внутренний корпусы I и 3 состоят из верхней и нижней половин 17,18,19 и 20, которые имеют с ланцы 2 и 21 и стенки 22 и 23. Цилиндр работает следующим образом. . В начальный период пуска из-за малой интенсивности прогрева элементов HapyjKHoro корпуса 1 цилиндра с внутренним корпусом 3 образуются зна чительные удлинения ротора (на чертеже не показан } относительно цилиндра, а также значительные перепады температур между фланцем 2 горизонтального разъема и стенкой 22 нару кного корпуса 1 цилиндра, между верхней и нижней половинами 17 и 18 наружного корцуса 1 . Ук-азанные явления приводят к задержке при пуске и увеличивают время нагрузки. Для интенсификации и регулирования прогрева наружного корпуса 1 пар по трубам 16 подается от собственного блока или от,общестанционного парового коллектора с температурой, превышающей температуру металла наружного корпуса 1, в коллекторы 7 и 12, парораспределительные трубы 8 и 13. Через отверстия 9,14 и 15 пар истекает С большой скоростью по нормали на внутреннюю поверхность 10 наружного корпуса 1 цилиндра. Подвод пара по нормали к внутренней поверхности 10 наружного корпуса 1 обеспечивает ( даже при небольших расходах его) интенсивный те.плообмеи на внутренней поверхности 10 корпуса 1 и высокие скорости его прогрева. В результате этого, а также регулирования температуры и расхода пара, подаваемого в коллекторы 7 и 12, достигается быстрое выравнивание температур в стенках 22 и фланцах 2, а также быстрое приведение до нормальных значе