Способ пуска паровой турбины Советский патент 1987 года по МПК F01D19/00 

.иоОретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при организации пуска паровых турбин, в частности турбин с массивными роторами для атомных электростанций.

UC:IL изобре гения - повышение экономичности турбины.

На фиг.1 представлена принципиальная схема паровой турбины, реализующая предлагаемый способ на фиг.2- схемы, иллюстрирующие взаимное положение выточки ротора и усика уплотнения турбины на разных этапах пуска турбины.

Паровая турбина (фиг.1) содержит трубопровод 1 подвода свежего пара, на котором установлены органы 2 парораспределения цилиндра 3 высокого давления (ЦВД), выхлоп которого чере тракт промежуточного перегревателя 4 соединен с цилиндром 5 среднего давления СЦСД), связанным перепускной трубой 6 с цилиндром 7 низкого давления (ЦНД), подключенным выхлопом к конденсатору (не показан). Концевые уплотнения В и 9 ЦВД 3, концевые уплотнения 10 и 11 ЦСД 5, концевые уплотнения 12 и 13 ЦНД 7 соединены трубопроводами 14 с коллектором 15 уплоняющего пара, подключенным трубопроводом 16 с установленным на нем регулирующим клапаном 17 к источнику уплотняющего пара, например, к коллектору собственных нужд (не показан Фикс-пункт 18 турбины выполнен вблиз оси паровпуска ЦНД 7. Перемещение эл ментов статора при тепловом расширении происходит влево от фикс- пункта 18. При этом корпуса ЦНД 7, ЦСД 5 и ЦВД 3 и корпус 19 упорного подшипника 20 связаны между собой жесткими элементами 21, Положение ротора относительно корпуса зафиксировано упорным подш1шником 20. При уд- л 1нении за счет прогрева в зоне А (фиг.1) ротор перемещается в направлении стрелки 22 (от упорного подшипника) , при укорочении - за счет охлаждения или действия центробежных сил - ротор в зоне А перемещается в направлении стрелки 23 (к упорному подшипнику). Относительные перемещения ротора (относительно корпуса) контролируются датчиками относительных расширений: для ЦВД 3 - датч1Ж 24, для ЦСД 5 - датчик 25, для ЦНД7 датчик 26. Контроль частоты вращения

ротора осуществляют с помощью датчика и прибора 27.

Элемент уплотнения (фиг.2) содержит гребень 28, закрепленный в элемент 29 статора, и выточку 30, выполненную на поверхности ротора 31. Схема а иллюстрирует положение гребня 28 относительно выточки при известном решении: длина выточки должна удовлетворять условию д,,-

B

0

5

0

d - ЦБС

ц5с

где - максимально допустимое удлинение ротора,

максимально допустимое укорочение ротора; укорочение ротора под действием центробежных сил при повышении его частоты вращения от нуля до номинальной величины.

Схемы б, е, v иллюстрируют положение гребня 28 относительно выточки уменьшенной длины - с/ / + cf, которая может быть применена на тур- 5 бине при использовании предлагаемого способа пуска. При этом схема 6 иллю- стр1фует положение гребня и выточки при выставлении зазоров в процессе сборки турб11ны, схема 6 показывает взаимные перемещения гребня и выточки в процессе пуска по данному способу hpn исходном (начальном) noj;o i;eHHH А перед пуском, соответстчующем схеме f, схема 1 показывает взаимные перемещения гребня 28 и выточки 30 в процессе пуска по данному способу в наиболее тяжелом случае - когда исходное (начальное) положение А ротора соответствует его максимально допустимому укорочению с/. На схемах 5 , S, г приняты обозначения: Б - положение ротора при его вращении с частотой, составляющей 25-30% номинальной, при пускр по данному способу в момент g начала повьппения частоты до номинальной В - то же, сразу же после достижения номинальной частоты вращения.

Пуск турбины по предлагаемому способу производят следующим образом.

Поале выключения валоповоротного устройства и начала набора вакуума в конденсаторе подают пар к концевым уплотнениям 8 и 9 ЦВД 3, концевым уплотнениям 10 и 11 ЦСД 5, концевым tg уплотнениям 12 и 13 ЦНД 7, пар подается по коллектору 15 и по трубопроводам 14 и 16, а его расход регулируют клапаном 17. При достаточно длительном простое температурное сос0

50

тояние ротора 31 и элемента 29 статора одинаково, и их взаимное положение определяется положением А (фиг.2), которое соответствует состоянию при выставлении зазоров в процессе сборки турбины. За счет поступления пара к уплотнениям происходит начальный прогрев ротора 31 и элемента 29 статора (фиг.2), но так как ротор прогревается больше, происходит некоторое его смещение по отношению к элементу 29 статора и закрепленному в последнем гребню 28 уплотнения. Смещение происходит по стрелке 22 в направлении ем А. При этом величина относительно30

35

рехода от положения А к положению Б.

В дальнейшем открытием органов 2 парораспределения подают пар в турбину и устанавливают частоту вращения ротора на уровне 25-30% номинальной 2о величины. При этой частоте производят выдержку с целью обеспечения прогрева ротора. Центробежные силы, действующие на тело ротора, пропорциональны квадрату частоты вращения, по- 25 этому при частоте, составляющей 25- 30% номинальной частоты величина этих сил, составляет 6-9% от сил, действующих на ротор при номинальной частоте, и, следовательно, укорочение ротора вследствие действия центробежных сил составляет примерно 6-9% ЦБС

Таким образом, действие центробежных сил на этой частоте не окажет заметного воздействия на величину относительного расширения ротора.

В процессе вьщержки происходит прогрев ротора 31 и дальнейшее его смещение по стрелке 22 относительно элемента 29 статора (фиг.2). Величина этого смещения для цилиндра ЦСД 5 контролируется датчиком 25. Когда величина относительного расширения ротора достигает значения, не меньшего чем о/ цбс (которую предварительно определяют по известным методикам), увеличением подачи пара через органы 2 парораспределения повышают частоту вращения до номинальной величины. В момент, предшествующий началу этого повышения частоты, взаимное положение ротора и статора определяется положением Б на схеме в (фиг.2). В процессе повышения частоты вращения величина центробежных сил возрастает от 6-9 до 100% номинальной величины, вследствие действия возрастающей величины центробежных сил происходит растяжение ротора в радиальном наго расширения ротора ЦСД 5, зафиксированная датчиком 25, станет нулевой и, следовательно, для прогрева ротора при дальнейшем пуске восстановится исходный запас по относительному расширению в сторону удпинения, равный д .

Пуск определяется исходным одинаковым тепловым состоянием ротора и статора и нулевым начальным относительным расширением ротора. На схеме г (фиг.2) показаны характерные положения ротора и статора для наиболее сложного случая, когда по тем или иным причинам к моменту начала пусковых операций происходит укорочение ротора и взаимное положение ротора и статора определяется смещением ротора по стрелке 23 на величину с/ - положение А. Прогрев за счет подачи пара на концевые уплотнения и в процессе выдержки на частоте, составляющей 25-30% номинальной, приводит к смещению выточки 30 ротора по стрелке 22 на величину положение Б. Последующее повышение частоты вращения до номинальной приводит к смещению выточки 30 ротора в противоположном направлении по стрелке 23 на

g ту же величину Следовательно, и в этом случае взаимные перемещения выточки ротора и гребешка уплотнения не выходят за пределы допустимых величин .

Таким образом,-предлагаемый способ пуска обеспечивает выполнение требований надежности при уменьшенной длине выточек на роторе, что упрощает конструкцию турбины. Если же длину

(. зоны уплотнений оставить прежней, то можно увеличить количество уплотняющих гребней, что сокращает утечки пара через уплотнения и повышает экономичность турбины.

40

50

правлении и сокращение его длины в осевом направлении. При номинальной частоте вращения величина этого сокращения составляет (/цр,- , вследствие чего выточка 30 ротора сместится по отношению к гребню 28 влево по стрелке 23 и их взаимное положение при номинальной частоте определится положением В на схеме s (фиг.2). Если к моменту начала повышения частоты вращения до номинальной величины относи- Te VibHoe расширение ротора равно о цбс тс положение В совпадет с положени30

35

2о 25

го расширения ротора ЦСД 5, зафиксированная датчиком 25, станет нулевой и, следовательно, для прогрева ротора при дальнейшем пуске восстановится исходный запас по относительному расширению в сторону удпинения, равный д .

Пуск определяется исходным одинаковым тепловым состоянием ротора и статора и нулевым начальным относительным расширением ротора. На схеме г (фиг.2) показаны характерные положения ротора и статора для наиболее сложного случая, когда по тем или иным причинам к моменту начала пусковых операций происходит укорочение ротора и взаимное положение ротора и статора определяется смещением ротора по стрелке 23 на величину с/ - положение А. Прогрев за счет подачи пара на концевые уплотнения и в процессе выдержки на частоте, составляющей 25-30% номинальной, приводит к смещению выточки 30 ротора по стрелке 22 на величину положение Б. Последующее повышение частоты вращения до номинальной приводит к смещению выточки 30 ротора в противоположном направлении по стрелке 23 на

g ту же величину Следовательно, и в этом случае взаимные перемещения выточки ротора и гребешка уплотнения не выходят за пределы допустимых величин .

Таким образом,-предлагаемый способ пуска обеспечивает выполнение требований надежности при уменьшенной длине выточек на роторе, что упрощает конструкцию турбины. Если же длину

(. зоны уплотнений оставить прежней, то можно увеличить количество уплотняющих гребней, что сокращает утечки пара через уплотнения и повышает экономичность турбины.

0

0

Формула изобретения

Способ пуска паровой турбины путем подачи пара к концевым уплотнениям цилиндров, прогрева ротора, вращаемого валоповоротным устройством, подачи рабочего пара в проточную часть турбины и повышения частоты вращения ротора до фиксированного уровня, прогрева ротора при этом уровне частоты вращения с контролем значения характерного параметра и последующего повышения частоты вращения до номиналь-. ного значения после достижения характерным параметром заданного значения, значение, равное предварительно опре- отличающийся тем, что, сделенному сокращению длины ротора.

целью повышения экономичности турбины, предварительно определяют сокращение длины ротора под воздействием центробежных сил npi повышении частоты его вращения от фиксированного уровня до номинального значения, в процессе пуска измеряют относительное перемещение ротора, в качестве характерного параметра контролируют эту измеренную величину и осуществляют повышение частоты вращения после того, как значение относительного перемещения в сторону удлинения превысит

Изобретение относится к теплоэнергетике и позволяет повысить экономичность турбины. К концевым уплотнениям 8-13 цилиндров турбины подается пар. Происходит прогрев ротора и элемента статора. За счет большего прогрева ротора происходит его смещение по отношению к элементу статора и закрепленному в статоре гребню уплотнения. Затем подают рабочий пар в проточную часть турбины и повышают частоту вращения ротора до фиксированного фовня, составляющего 25-30% номинальной величины. При повышении частоты вращения до номинальной с помощью датчика 25 измеряют относительное перемещение ротора. Повышение частоты осуществляют в момент, когда зн,1чение относительного перемещения в сторону удлинения превысит значе-т ние, paiBHoe предварительно определенному сокращению длины ротора. Способ пуска обеспечивает выполнение требований надежности при уменьшенной длине выточек на роторе. 2 ил. (Л 1 СА:) 4 00 о со 00

Редактор А.Козориз

Составитель А.Калашников

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Пожо

Заказ 4616/31Тираж 481Подписное

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