Теплофикационная турбина Советский патент 1985 года по МПК F01D25/08 F01K17/00 

2. Турбина ПОП.1, отличающаяся тем, что регулирующий орган образован входным участком байпасиого трубопровода и установленньи соосно вйутри него поворотным цилиндром, в стенках которых выполнены сопряженные отверстия, и размещен в паровом пространстве ресивера.

1. ТЕПЛОФИ аЩЮННАЯ ТУРБИНА, седеря1ащая цклиидр среднего давлетш, подключённый к паровпускной камер е 19шйндра низкого давления при помощи ресивера с запорным органом, снабженного байпасньт трубопроводом с входным, вертикальным и выходным участками, регулирующим органом, пароохладителем и влагоотделителем, и линию отвода влаги, отличающаяся тем, что, с целью повышения ее экономичности и надежности, выходной участок байпасного трубопровода подключен к паровпускной камере, выполнен перфорированным и заключен в дополнительно установленный кожух, к которому подключена линия отвода влаги, а пароохладитель расположен на вертикальном участке байпасного трубопровода. 4; ОО ОО Од 4

Изобретение относится к энергет ке, более конкретно - к паротурбостроению, а может быть использовано для повьнпения экономичности и надежности теплофикационных турбин на режимах с полньи отбором пара на теплофикацию, когда запорные ор ганы (задвижки) на ресиверных трубах, соединяю цих цилиндры среднего и низкого давления (ЦСД и 1|НД), закрыты, лопатки ЦНД ввделяют тепло от потерь на трение и вентиляцию и возникает необходимость охлаждения ЦНД. Известна теплофикационная турби на, имеющая в ресиверной трубе устройство для охпазвдения пара и з порньй орган с отверстием для прохода охлаждающего пара, дополнительную трубу с пароохладителем, выходное отверстие которой размещено против отверстия в запорном органе, и влагоотделитель, расположенньй в дополнительной трубе после пароохладителя СОУстройство имеет наименьшее гидравлическое сопротивление, что благоприятствует снижению начально го давления охпаждающегр пара. Однако наличие влагоотделителя (сепаратора), рассчитанного на пропуск полного расхода охлаждающе пароводяной смеси, обуславливает необходимость повышенного начально го давления пара, что ограничивает эксплуатационный диапазон устройст в области низких давленийпара, в отборе, т.е. в ресивере. Расход пара на охлаждение ЦНД оказывается зависимым от параметров пара в отборе, что снижает экономичность турбины. Необходимость зазора межд выходным торцом неподвижной дополнителсьной трубы и подвижной частью запорного органа ресивера влечет протечки неувлажненного пара, и также снижает надежность и экономичность турбины. Расположение ступеней увлажнения и влагоотделения внутри ресивера затрудняет их обслуживание, профилактику и ремонт. Известна также теплофикационная турбина, содержащая ЦСД, подключенный к паровпускной камере ЦНД с помощью ресивера с запорным органом, снабженного байиасным трубопроводом с входным, вертикальным и выходным участками, регулирующим органом, пароохладителем и влагоотделителем, и линию отвода влаги 2}. Известная турбина предусматривает дискретную регулировку расхода отбираемого на охлаждение ЦНД пара, однако обуславливает несколько регулирующих элементов с запорной арматурой и развитую конструктивную схему контура охлаждения, что, с одной стороны, повьпиает гидравлическое сопротивление охлаждающего устройства и усложняет его эксплуатацию, а с другой - исключает возможность поддержания постоянного расхода пара ввиду дискретного характера регулирования (степень. да1скретности равна доле общего расхода охлаждающего пара через одно дроссельное устройство) . Все это снижает надежность и экономичность турбины. Цельй изобретения является повышение экономичности и надежности. Указанная цель достигается тем, что в теплофикационной турбине, содержащей ЦСД, подключенный к паровпускной камере ЦНД с помощью ресивера с зайорным органом, снабженного байпасным трубопроводом с входным, вертикальным и выходным участками, регулирующим органом, пароохладителем и влагоотделителем, и линию отвода влаги, ВЬЕСОДНОЙ участок байпаского трубопровода подключен к паровпускной камере, выполнен перфорированным и заключен в дополнительно установленный кожух, к которому подключена линия отвода влаги, а пароохладитель расположен на вертикальном участке байпасного трубопровода.

При этом регулирующий орган образован входньм участком байпасного трубопровода и установленным соосно внутри него поворотным цилиндром, в стенках которых выполнены сопряженные отверстия, и размещеи в паровом пространстве ресивера.

На фиг.1 представлена принципиал нал схема турбины; на фиг.2 байпасный трубопровод, продольный разрез-, на фиг. 3 - узел I на фиг.2.

Тзгрбина содерткит ЦСД 1 и двухпоточный ЦНД 2, соединенные ресивером 3. На поворотных участках ресивера 3 установлены направляющие решетки 4, а на участке, непосредственно примыкающем к ЦНД 2 установ лен запорньй орган (задвижка) 5. Паровпускная камера 6 ЦНД 2 соединена байпасньм трубопроводом 7 с паровьм пространством ресивера 3 до запорного органа 5. Во входном участке 8 байпасного трубопровода 7, заведенным в паровое пространство ресивера 3, расположен регулирующий орган 9, образованный входным участком 8 байпасного трубопровода 7 и установленньм соосно внутри него поворотным цилиндром 10. Последний вместе с ребрами 11 жесткости образует роторную часть, расположенную на неподвижной оси 12, Через шток 13 поворотньй ЦИЛИНДР 10 соединен с механизмом электропривода (не показан).

В стенках байпасного трубопровода 7 и поворотного цилиндра 10 выполнены сопряженные отверстия 14 прямоугольной формы с общим проходньм сечением, большим, чем проходное сечение байпасного трубопровода 7.

На вертикальном участке 15 байпасного трубопровода 7 расположен пароохладитель 16 типа трубы Вентури. Водяная камера 17 пароохпадителя 16 сообщена впрыскивающими форсунками 18 в узком сечении пароохладителя 16 с его паровым трактом 19, а линией 20 - с источником

охлаждающей жидкости, с конденсатными или бустерными насосами, (не показаны). Выходной участок 21 байпасного трубопровода 7 подключен к паровпускной камере 6, выполнен перфорированным (щелйми или отверстиям 22 круглой формы и заключен в дополнительно установленный кожух 23, к которому подключена линия 24 отвода влаги в конденсатор (не показан) . На линии 24 отвода влаги установлен запорньй орган (не показан).

Байпасный трубопровод 7, регулирующий орган 9, пароохладитель 16 и перфорированный выходной участок 21 байпасного трубопровода 7, заключенный в кожух 23, вместе с паровпускной камерой 6 образзтот контур охлаждения. При этом перфорированный выходной участок 21 байпасного трубопровода 7, заключенный в кожух 23, образу от влагоотделитель.

Проходные сечения контура охлаждения выбраны максимально возможным а длина тракта - наименьшей с учетом общей компоновочной схемы турбин и требований максимального дробления впрыскиваемой влаги и завершенности процесса увлажнения пара в пароохладителе 16, т.е. поддерживания в его узком сеченрш критической скорости пара, достаточной для дробления длины трубы Вентури.

Для улучшения стабилизащ1и рабочего режима в контуре охлаждения в регулирующем органе 9 предусмотрен увеличенный зазор между байпасным трубопроводом 7 и поворотным цилиндром 10. Величина этого зазора задается такой, чтобы через него в положении полного закрытия регулирующего органа 9, когда сопряженные отверстия 14 полностью,перекрыты, при максимальном давлении пара в ресивере 3 проходил номинальный расход пара, отбираемый на охлаждение ЦНД 2.

Турбина работает следующим образом.

При переводе турбоагрегата в режим теплофикации с полным отбором пара задвижка 5 закрывается и пар из ЦСД 1 направляется в сетевой подогреватель (не показан). После закрытия задвижки 5 часть пара поступает из ресивера 3 по байпасному трубопроводу 7 через регулирующий орган 9 в пароохладитель 16. Одновременно с закрытием задвижки 5 по линии 20 подается конденсат в водяную камеру 17, откуда через впрыскиваищие форсунки 18 он поступает в паровой тракт 19 и увлажняет пар. Образованная таким образом пароводяная смесь отделяется за счет сепарации при повороте потока в выходном участке 21 байпасного трубопровода от крупнодисперсной фракции и направляется в паровпускную камеру 6. Перемещаясь по проточной части ЦНД 2, охпаждакяцая смесь реализует теппосъем за счет испарения капель конденсата и нагрева паровой фазы.

Отсепарированная крупная, предет юляющая наиболыоую эрозионную ceiacHocTb для рабочих лопаток влага собирается в кожухе 23 и по линии 24 отводится в конденсатор. Запорный (ган на линии 24 устраняет протечки пара из ресивера 3 в кон денсатор на конденсационных режимах работы турбины. Он открывается одновременно с подачей конденсата в пароохладитель 16.

Шнимапьные гидравлические потер контура охлаждения обеспечивают его работу во всем эксплуатационном диапазоне изменения давления пара в ресивере 3, т.е. в последнем отборе .турбины. Следовательно,.рабочий режим контура охлаждения соответствует такой тепловой нагрузке турбоагрегата которой отвечает минимальное давление пара в ресивере 3.

изменении нагрузки теплосети давление пара в ресивере 3 возрастает. В этом случае поддержание постоянного расхода пара в контуре охлаждения может обеспечиваться системой автоматического управления

воздействующей на регулирующий орган 9.

Таким образом, стабилизация расхода пара через пароохладитель и

количества впрыскиваемого конденсата при меняющихся параметрах пара в ресивере обеспечивает на выходе контура охлаждения пароводяную смесь с постоянной влажностью и не изменной структурой жидкой фазы,что существенно улучшает условия теплосъема в проточной части ЦНД и снижает эрозионную угрозу входным кромкам рабочих лопаток от капель охлаждающего потока.

Принципиальное значение с позиций возникновения в контуре охпаж дения укрупненной, эрозионноопасной влаги имеет пространственная

ориентация той части контура, в которой реализуется движение пароводяной смеси. При малых давлениях, а следовательно, и плотностях пара, падает его транспортирующая способность, что влечет образование на внутренних стенках контура обильных / пристенных слоев, генерирующих срывом крупные капли в паровое ядро.. Расположение пароохладителя на

0 вертикальном участке байпасного трубопровода и последующее спутное опускное течение паровой и жидкой фаз предотвращает образование развитых пленочных течений на

5 стенках трубопровода и благоприятствует сепарации крупной взвешенной влаги во влагоотводящей камере. При этом обеспечивается повьопение надежности и экономичности турбины

0 за счет оптимизации расхода пара на охлаждение ЦНД и снижение зрознонной опасности рабочим лопаткам от охлаждакяцего пароводяного потока.

74

в

Фиг. 2

8

12

Фuг.J