Регулирующая поворотная диафрагма паровой турбины Советский патент 1985 года по МПК F01D25/24 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в паровых турбинах с регулирующими диафрагмами. Известна регулирующая диафрагма паровой турбины для регулирования расхода пара в промежуточном отборе паровой турбины, содержащая, поворотное кольцо с опорными поясками, охватывающими фигурные окна, выполненные в поворотном кольце, предназначенные для подвода пара к лопаткам диафрагмы. При регулировании отбора пара поворотное кольцо с помощью приводного устройства поворачивается в окружном направлении на заданный угол и фигурные отверстия поворотного кольца располагаются напротив направляющих лопаток диафрагмы заданным образом. Если отверстия открывают доступ пара к направляющему аппарату по полному сечению, -положение диафрагмы называют открытым. Если поворотное кольцо полностью перекрывает доступ пара к направляющим лопаткам, положение диафрагмы называют закрытым. Возможны и промежуточные положения. Опорные пояски поворотного кольца должны сопрягаться со стенкой диафрагмы, уплотняя рабочее пространство направляющего аппарата при закрытом положении диафрагмы 1. Недостаток такой регулирующей диафрагмы заключается в том, что на поворотном кольце вследствие действующего перепада давления развиваются больщие усиЛИЯ, которые передаются на механизмы приводного устройства и на диафрагму, снижая надежность ступени. Кроме этого возникает перекос опорных поясков относительно сопрягаемых поверхностей стенки диафрагмы, что вызывает дополнительные непредусмотренные потери пара и снижает КПД паровой турбины при работе ее с отбором пара. Известна регулирующая поворотная диафрагма паровой турбины, содержащая поворотное кольцо с окнами, в наружном ободе и теле которого между опорными поясками и лабиринтными уплотнениями выполнены разгрузочные отверстия, и диафрагму с лопатками 2. В этой диафрагме прогиб поворотного кольца отсутствует, а усилия, действующие со стороны поворотного кольца на диафрагму и на приводное устройство, малы и обусловлены лишь незначительным остаточным перепадом давления на поворотном кольце. В то же время сама диафрагма получает под действием перепада давления прогиб, вследствие чего при работе турбины поворотное кольцо опирается на диафрагму только по опорному пояску, примыкающему . к его наружному ободу, а от опорного пояска, примыкающего к телу поворотного кольца, диафрагма отходит, существенно увеличивая первоначальный зазор в лабиринтном уплотнении между телом диафрагмы и поворотным кольцом. Это повыщает протечки пара через лабиринтное уплотнение торцевой поверхности поворотного кольца, что приводит к снижению КПД ступени и в целом паровой турбины. Целью изобретения является повыщение КПД турбины и надежности работы диафрагмы. Указанная цель достигается тем, что в регулирующей поворотной диафрагме паровой турбины, содержащей поворотное кольцо с окнами, в наружном ободе и теле которого между опорными поясками и лабиринтными уплотнениями выполнены разгрузочные отверстия, и диафрагму с лопатками, опорный поясок и лабиринтное уплотнение тела поворотного кольца выступают относительно опорного пояска и лабиринтного уплотнения наружного обода поворотного кольца на величину прогиба диафрагмы на наружном диаметре опорного пояска тела поворотного кольца при ее закрытом положении, величина А которого определяется из соотнощения , , лР-Р , где Д,В-наружный диаметр опорных поясков обода и тела поворотного кольца; d - внутренний диаметр диафрагмы; Д -прогиб диафрагмы на ее внутреннем диаметре. На фиг. 1 показана диафрагма в открытом положении, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, в закрытом положении. Регулирующая поворотная диафрагма содержит поворотное кольцо 1 с окнами 2, установленное перед диафрагмой 3 по ходу пара, Г10ДВОДИМОГО к направляющим лопаткам 4 диафрагмы 3. Наружный обод 5 поворотного кольца 1 снабжен опорным пояском 6 с наружным диаметром D и лабиринтным уплотнением 7. В кольцевом пространстве 8 ;иежду опорным пояском 6 и лабиринтным уплотнением 7 выполнены разгрузочные отверстия 9. Тело 10 поворотного кольца 1 снабжено опорным пояском 11, имеющим наружный диаметр .D, и лйбиринтным уплотнением 12. Между опорным пояском 11 и лабиринтным уплотнением 12 выполнены разгрузочные отверстия 13. Диафрагма 3 установлена в корпусе 14 турбины. Зазор S в лабиринтном уплотнении 7 наружного обода 5 поворотного кольца 1 при открытом положении регулирующей диафрагмь по существу равен величине выступа опорного пояска 11 и лабиринтного уплотнения 12 тела 10 поворотного Кольца 1 относительно опорного пояска 6 и лабирйнтнОго уплотнения 7 наружного обода 5 поворотного кольца 1. Опорный поясок 11 и лабиринтное уплотнение 12 тела 10 поворотного кольца 1 выступают относительно опорного пояска 6 и лабиринтного уплотнения 7 наружного обода 5 поворотного кольца j на величину прогиба Адиафрагмы 3 на наружном диаметре D опорного пояска 11 тела 10 поворотного кольца 1 при закрытом положении регулирующей диафрагмы, величина которого определяется из соотношения А- D-D Д где D,T -наружный диаметр опорных поясков 6 и И обода 5 и тела 10 поворотного кольца 1; сС - внурренний диаметр диафрагмы 3; Л -прогиб диафрагмы 3 на ее внутреннем диаметре d. Регулирующая диафрагма работает следуюЩ,им образом. При работе паровой турбины без промежуточного отбора пара окна 2 поворсугно- 20 го кольца 1 открывают подвод пара к лопаткам 4 диафрагмы 3. При этом перепад давления в лабиринтных уплотнениях 7 и 12 отсутствует, и величиназазора в лабиринтных уплотнениях по существу не влияет на экономичность работы турбины. При 5 .работе паровой турбины с промежуточным отбором пара теЛо 10 поворотного кольца 1 закрывает проход пара на лопатки 4 диафрагмы 3 (фиг. 2). При этом перепад давлення на диафрагму 3, действующий со сто- о роны поворотного кольца 1, увеличивается, вызывая на диаметре d прогиб диафрагмы 3 на величину Д. На наружном диаметре D опорного пояска 11 тела 10 поворотного кольца 1 35 прогиб диафрагмы 3 в этом случае равен А . Из треугольников АОВ и получаем соотнощениё D-d 1160 5 JQ 15 40 7 А л D-D / -D arВследствие того, что поворотное кольцо 1 посажено на диафрагму 3 с возможностью осевого перемещения, при увеличении перепада давления на диафрагму 3 появляется зазор А , и поворотное кольцо I смещается в сторону диaфpiaгмы 3 на величинуД. При этом зазор S в лабиринтном уплотнении 12 также уменьшается на величинуЛ. При закрытом положении регулирующей диафрагмы поворотное кольцо 1 устанавливается относительно диафрагмы 3 с минимальными зазорами в лабиринтных уплотнениях 7 и 12. Такое выполнение регулирующей диафрагмы позволяет повысить экономичность (КПД) турбины при закрытом положении диафрагмы, когда на нее действует максимальный перепад давления пара, вызывающий прогиб .диафрагмы на диаметре d на величину Л . Вследствие того, что опорный поясок и лабиринтное уплотнение тела поворотного кольца имеют выступ велнчиной Д относительно опорного пояска и лабиринтного уплотнения наружного обода поворотного кольца, последнее, по мере возрастания прогиба диафрагмы, смещается в осевом направлении в сторону диафрагмы и компенсирует увеличение зазора лабиринтном уплотнении тела поворотного кольца. Зазор в лабиринтном уплотнении наружного обода поворотного кольца также уменьщается при этом на величину смещения поворотного кольца в осевом направлении. При открытом положении диафрагмы из-за отсутствия перепада давления в лабиринтных уплотнениях поворотного кольца первоначально увеличенный зазор в лабиринтном уплотнении наружного обода поворотного кольца не оказывает отрицательного влияния на экономичность работы турбины.

РЕГУЛИРУЮЩАЯ ПОВОРОТНАЯ ДИАФРАГМА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ, содержащая цоворотное кольцо с окнами, в наружном ободе и теле которого между опорными поясками и лабиринтными уплотнениями выполнены разгрузочные отверстия, и диафрагму с лопатками, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД турбины и надежности работы диафрагмы, опорный поясок и лабиринтное уплотнение тела поворотного кольца выполнены выступающими относительно опорного пояска и лабиринтного уплотнения наружного обода поворотного кольца на величину прогиба диафрагмы на наружном диаметре опорного пояска тела поворотного кольца при ее закрытом положении, величина А f которого определяется из соотношения i-go|-, где D, D - наружный диаметр опорных поясков обода и тела поворотного кольца; «- - внутренний диаметр диафрагi мы; Л - прогиб диафрагмы на ее внутСО реннем диаметре. о: О5