Способ регулирования расхода пара турбины и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК F01D9/04 

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано в паровых турбинах судовых и стационарных энергетических установок.

Целью изобретения является повышение экономичности на режимах частичных нагрузок.

На фиг. 1 изображена радиально-осевая ступень двухпоточной паровой турбины; на фиг. 2 - привод для поворота одной группы лопаток (вид А на фиг. 1); на фиг. 3 - привод для поворота другой группы лопаток (вид Б на фиг. 1); на фиг. 4 - исходная решетка профилей соплового аппарата, соответствующая номинальному расходу пара; на фиг. 5 - взаимные положения профилей в решетке соплового аппарата, соответствующие 85% номинального расхода пара; на фиг. 6 - то же,для 50°/о номинального расхода пара; на фиг. 7 - то же, для 25°/о номинального расхода пара; на фиг. 8 - взаимное расположение профилей в решетке соплового аппарата, при котором прекращается поступление пара в турбину; на фиг. 9 - зависимость изменения относительного расхода (G) пара от изменения угла (Д у Э-у- ,Ру) установки лопаток соплового аппарата относительно их исходного положения на примере радиально-осевой ступени турбоагрегата ледокола «Л.Брежнев.

Устройство для регулирования расхода пара турбины содержит радиальный сопловой аппарат 1 с поворотными сопловыми лопатками 2, 3. Лопатки 2 связаны с поворотным кольцом 4, на котором жестко закреплен палец 5, входящий в паз 6 рычага 7, а последний жестко закреплен на оси 8 поворота сопловых лопаток 2. Поворотное кольцо 4 имеет опору 9. Опора 10 относится к поворотному кольцу 11, на котором закреплен палец 12, входящий в паз 13 рычага 14, а последний жестко закреплен на оси 5 поворота сопловых лопаток 3. Сопловые лопатки 2 имеют выходную кромку 16, спинку (выпуклую поверхность) 17 и вогнутую поверхность 18. Лопатки 2 и 3 образуют межлопаточные каналы 19 и 20. Лопатки 3 имеют выходную кромку 21, спинку 22 и вогнутую поверхность 23. Сопловые лопатки 2 и 3 объединены между собой через одну в группы 24 и 25, которые связаны соответственно с основным и дополнительным приводами, в состав которых входят опоры 9 и 10, поворотные кольца 4 и 11, пальцы 5 и 12, рычаги 7 и 14.

При переходе на режим частичной нагрузки перемещением поворотного кольца 4 (по направлению, указанному на фиг, 2) через рычаги 7 осуществляется поворот сопловых лопаток 2 с увеличением угла j установки на предварительно определенную величину. Одновременно перемещением поворотного кольца 11 (по направлению.

указанному на фиг. 3) через рычаги 14 осуществляется поворот сопловых лопаток 3 до контактирования (соприкосновения) их выходных кромок 21 со спинками 17

соседних лопаток 2. При этом межлопаточные каналы 20, образованные спинками 17 сопловых лопаток 2 и вогнутой поверхностью 23 сопловых лопаток 3, оказываются перекрытыми, а межлопаточные каналы 19 приобретают сверхзвуковую форму (фиг. 5). Дальнейшее уменьшение расхода вплоть до прекращения поступления пара в турбину осуществляется следующим образом. Перемещением поворотного кольца 4 (по направлению, указанному на фиг. 2) через

5 рычаги 7 осуществляется поворот сопловых лопаток 2 с уменьщением угла Ру установки. Одновременно перемещением поворотного кольца 11 (по направлению, указанному на фиг. 3) через рычаги 14 осущеQ ствляется поворот сопловых лопаток 3 на такой угол, чтобы их выходные кромки 21 находились в постоянном контакте со спинками 17 сопловых лопаток 2 и межлопаточные каналы 20 оставались перекрытыми (фиг. 6, 7). Поступление пара в турбину

5 прекращается, когда выходные кромки 16 сопловых лопаток 2 соприкасаются со спинками 22 сопловых лопаток 3, и межлопаточные каналы 19 оказываются также перекрытыми (фиг. 8).

0 Режимы более 80-85% нагрузки обеспечиваются синхронным поворотом всех лопаток 2, 3 соплового аппарата 1. Таким образом можно плавно без скачков регулировать увеличение или уменьщение нагрузки во всем диапазоне возможных режимов работы турбины.

К любому заданному режиму работы из указанного диапазона можно перейти непосредственно из номинального, минуя промежуточные. Для этого необходимо

0 перемещением поворотного кольца 4 (фиг. 2) в ту или другую сторону (уменьшая или увеличивая угол Ру ) через рычаги 7 повернуть сопловые лопатки 2 на заранее определенную величину угла р , а сопловые лопатки 3 через рычаги 14 перемещением поворотного кольца 11 (по направлению, указанному на фиг. 3) повернуть до контактирования (соприкоснбвения) их выходных кромок 21 со спинками 17 сопловых лопаток 2 (фиг. 5, 6, 7).

0 Поворот сопловых лопаток 2 через одну, начиная с первой, на заданный угол Ру и изменение угла р,у установки оставшихся лонаток 3 до соприкосновения их выходных кромок 21 со спинками 17 первых позволяет обеспечить, начиная с 80-85% нагруз5 ки, любой заданный режим работы турбоагрегата (см. фиг. 9) и уменьшить потери от несоответствия геометрии соплового аппарата 1 режиму течения.

5

Формула изобретения

1. Способ регулирования расхода пара турбины путем изменения угла установки сопловых лопаток поворотом их одна относительно другой и относительно их исходного положения, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности на режимах частичных нагрузок, производят поворот лопаток через одну, увеличивая или уменьшая угол установки, и поворот

остальных лопаток до контактирования их выходных кромок со спинками первых. 2. Устройство для регулирования расхода пара турбины, содержашее радиальный сопловой аппарат с поворотными сопловыми лопатками и основной привод их поворота, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным приводом, при этом лопатки объединены через одну в группы, одна из которых связана с основным, а другая - с дополнительным приводами.

7 ff

75 J

Л

73

JS

17

f8

:%

2122. is 19 4 1/

ucx.

Фиг.5

2Z

20

ucx.

17

15

гз 3

22.

16

Z3

20

22

Изобретение м.б. использовано в судовых установках и позволяет повысить экономичность на режимах частичных нагрузок. Лопатки (Л) 2, 3 объединены между собой через одну в две группы, которые связаны с основным и дополнительным приводами. Поворот Л 2 производят через одну, увеличивая или уменьшая угол установки, а поворот остальных Л 3 - до контактирования их выходных кромок 21 со спинками 17 Л 2. Такое выполнение позволяет обеспечить, начиная с 80-85% нагрузки, любой заданный режим работы турбоагрегата и уменьшить потери от несоответствия геометрии соплового аппарата режиму течения. 2 с.п. ф-лы, 9 ил. А асх у 2 20 г5 3 19 17 2 23 со 00 сд со фигЛ

-W -5°

Редактор М. Бандура Заказ 4107/29

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

05 rO°

фие.9

Л

Составитель В. Гуторов

Техред И. ВересКорректор М. Демчик

Тираж 481Подписное