Установка для исследования параметров потока в отсеках турбин Советский патент 1992 года по МПК F01D15/00 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а именно кэксперимен- тальным установкам для исследования энергетических характеристик отсеков турбин с отбором пара.

Цель изобретения - повышение точности и обеспечение непрерывного измерения параметров во всем объеме межступенчатого зазора и за направляющим аппаратом послеотборной ступени.

На фиг.1 показана схема установки с координатником и насадками, головки которых размещены в межступенчатом зазоре;

на фиг.2 - то же, насадки с головками размещены за направляющим аппаратом послеотборной ступени; на фиг.З - координатник; на фиг.4 - насадки с головками.

Установка для исследования параметров потока в отсеках турбины содержит корпус 1, в котором заключены предотборная ступень 2 с направляющим аппаратом 3 и рабочим колесом 4, закрепленным на разрезном валу 5 турбины, и послеотборная ступень 6 с направляющим аппаратом 7, диафрагмой 8 и рабочим колесом 9. Предотборная 2 и послеотборная 6 ступени распоvj OJ

N

ложены с межступенчатым зазором 10, связанным периферийной щелью 11с камерой отбора 12.

На одной оси с разрезным валом 5 размещен координатник, полый вал 13 которого соединен с приводом и установлен с возможностью вращения. Привод вращения координатника включает червячную пару 14, закрепленную на полом валу 13, связанную со штурвалом 15.

В координатнике закреплены насадки 16с головками 17, размещенные в межступенчатом зазоре 10.Головки 17 направлены в сторону рабочего колеса 4 предотборной ступени 2. Приемные отверстия 18 головок 17 подключены импульсными линиями 19, размещенными внутри полого вала 13 координатника, к измерительным приборам 20.

Установка снабжена барабаном 21, рамкой 22 и двумя дополнительными приводами, один из которых связан с рамкой 22, а второй - с насадками 16.

Барабан 21 закреплен на конце полого вала l| координатника со стороны межсту- пёнчатого. зазора 10. При размещении в межступенчатом зазоре 10. (фиг. 1.) барабан 21 установлен в расточке 23 диафрагмы 8 направляющего аппарата 7 послеотборной ступени б. /

При размещении за направляющим аппаратом 7 (фиг.2) барабан 21 расположен в расточке 24 корневрй обечайки 25 рабочего колеса 9.

Рамка 22 установлена на направляющих 26, закрепленных на барабане 21, и соединена с дополнительным приводом, включающим штурвал 27, ломаный вал 28 с шарнирами 29 и зубчатую передачу 30.

Дополнительный привод обеспечивает продольное перемещение рамки 22 по направляющим 26 по радиусу барабана 21 в плоскости, перпендикулярной оси полого вала 13 координатника.

Для непрерывного измерения параметров потока насадки 16с головками 17 установлены на рамке 22 и связаны с дополнительным приводом, включающим штурвал 31, червячную пару 32 и вал 33 с шарниром 34.

Дополнительный привод обеспечивает ориентацию насадков 16с головками 17 в плоскости, перпендикулярной радиусу барабана 21.

Дополнительные приводы рамки 22 и насадков 16с головками 17 размещены внутри полого вала 13 координатника (фиг.З).

Координатник установлен с возможностью продольного перемещения, которое

осуществляется от штурвала 35 через винтовую пару 36 и рычаг 37.

Рабочее колесо 9 послеотборной ступени 6 выполнено в виде диска с профилированными щелями, площади проходного сечения и количество которых соответствуют площадям проходного сечения и количеству каналов рабочего колеса турбины. Установка полого вала 13 в координатнике с возможностью вращения и продольного перемещения, продольное перемещение рамки 22 по радиусу барабана

21и возможность ориентации насадков 16 в плоскости, перпендикулярной радиусу барабана 21, обеспечивают головкам 17 четыре степени свободы, что в цилиндрической системе координат и, г, z для потока в осевой турбинной ступени соответствует изменению положения головки 17 по параметрам z, г, «(фиг.З).

Здесь и - ось координат, соответствующая направлению окружной скорости;

г - ось координат, соответствующая радиусу траверсирования;

z - ось координат, соответствующая оси турбины;

С - абсолютная скорость потока; Си, Сг, С - проекции вектора скорости С на соответствующие оси координат; а-угол между положительным направлением оси и и проекцией вектора скорости С на плоскость ио в абсолютном движении; у-угол между положительным направлением оси г и проекцией вектора скорости С на плоскость.

На одном диаметре барабана 21 в рамке

22установлено два насадка 16 с головками 17, которые в процессе исследований не могут быть ориентированы в плоскости roz,

поэтому каждая головка имеет свой установочный угол у (фиг.4), что обеспечивает возможность измерения этих углов в широком диапазоне. Отклонение направления истинного потока от предполагаемого учитывается тарировкой.

Установка работает следующим образом.

При измерении параметров потока в межступенчатом зазоре 10 поток газа (пара), проходя через предотборную ступень 2,

вращает вал 5 турбины.

В межступенчатом зазоре 10 происходит разделение потока газа (пара) на конденсационный, следующий в после- отборную ступень 6, и отбираемый (теплофикационный), поступающий через периферийную щель 11 в камеру отбора 12. Отбор газа (пара) приводит к значительной . неравномерности распределения параметров в межступенчатом зазоре 10 как в окружном направлении, так и вдоль радиуса.

Для получения осредненных значений параметров потока на выходе из предотбор- ной ступени 2 координатник перемещают штурвалом 35 через винтовую пару 36 и рычаг 37 в продольном направлении и устанавливают головки 17 насадков 16 на расстоянии 4-5 мм от плоскости выходных, кромок рабочего колеса 4.

В плоскости расположения головок 17 задают контрольное количество радиусов траверсирования (например, шесть) и количество точек измерения на этих радиусах).

При неизменном режиме работы отсека штурвалом 15 через червячную пару 14 поворачивают координатник вокруг его продольной оси и последовательно устанавливают головки 17 насадков 16 на каждый заданный радиус траверсирования, а для измерения параметров потока в заданных точках вдоль радиуса вращением штурвала 27 дополнительного привода перемещают рамку 22 с насадками 16 по направляющим 26, закрепленным на барабане 21.

Ориентацию головок 17 по потоку в плоскости, перпендикулярной радиусу барабана 21, производят штурвалом 31, поворот которого дополнительным приводом передается насадкам 16. Показания измерений снимают с измерительных приборов 20, которые связаны с приемными отверстиями 18 насадков 16 импульсными линиями 19.

. Для получения осредненных значений, параметров потока на входе в послеотбор- ную ступень 6 координатник перемещают штурвалом 35 через винтовую пару 36 и рычаг 37 в продольном направлении и устанавливают головки 17 насадков 16 на расстоянии 8-9 мм от плоскости входных кромок направляющего аппарата 7.

В плоскости расположения головок 17 на входе в послеотборную ступень 6 количество радиусов траверсирования и их, угловые координаты сохраняют такими, как и в плоскости на выходе из предотборной ступени 2. Количество точек измерения на радиусах выбирают в зависимости от формы проточной части отсека.

Штурвалом 15 через червячную пару 14 поворачивают координатник вокруг его продольной оси и последовательно устанавливают головки 17 насадков 16 на каждый заданный радиус траверсирования, а для измерения параметров потока в заданных точках вдоль радиуса вращением штурвала 27 дополнительного привода перемещают рамку 22 с насадками 16 по направляющим 26, закрепленным на барабане 21. Ориентацию головок 17 в плбскости, перпендикулярной радиусу барабана 21, производят штурвалом 31, поворот которого дополнительным приводом передается насадкам 16. Показания измерений снимают с измерительных приборов 20, которые связаны с приемными отверстиями 18 насадков 16 импульсными линиями 19.

При измерении параметров потока за направляющим аппаратом 7 послеотборной

0 ступени 6 барабан 21 координатника размещают в расточке 24 корневой обечайки 25 диска рабочего колеса 9. В расточку 23 диафрагмы 8 устанавливают заглушку f. Штурвалом 35 через винтовую пару 36 и рычаг 37

5 перемещают координатник в продольном

направлении и устанавливают головки 17

насадков 16 на расстоянии 4-5 мм от плоi скости выходных кромок направляющего

аппарата 7 послеотборной ступени 6.

0 В плоскости расположения головок 17 задают контрольное количество радиусов траверсирования как по шагу направляющего аппрата 7,так и по его окружности,и количество точек измерения на этих радиу5 сах.

Режим работы отсека выбирают таким же, как и при измерении параметров потока в межступенчатом зазоре 10.

Штурвалом 15 через червячную пару 14

0 -.поворачивают координатник вокруг его продольной оси и последовательно устанавливают головки 17 насадков 16 на каждый заданный радиус траверсирования, а для измерения параметров потока в заданных

5 точках вдоль радиуса вращением штурвала 27 дополнительно привода перемещают рамку 22 с насадками 16 по направляющим 26, закрепленным на барабане 21. Ориентацию головок 17 по потоку в плоскости, пер0 пендикулярной радиусу барабана 21, производят штурвалом 31, поворот которого дополйительным приводом передается насадкам 16. Показания измерений снимают с измерительных приборов 20, которые

5 связаны с приемными отверстиями 18 насадков 16 импульсными линиями 19.

Полученные в ходе измерений поля параметров потока осредняют и определяют по ним суммарные аэродинамические ха0 рактеристики элементов отсека, потери в межступенчатом зазоре и другие параметры.

Формула изобретения Установка для исследования парамет5 ров потока в отсеках турбин, содержащая прёдотборную ступень с направляющим аппаратом и рабочим колесом, закрепленным на разрезном валу, послеотборную ступен с направляющим аппаратом и рабочим кс лесом, расположенную относительно пр

дотборной ступени с межступенчатым зазором, в котором размещены насадки с головками, закрепленные в координатнике, полый вал которого размещен на одной оси с разрезным валом, соединен с приводом и установлен с возможностью вращения, при этом головки направлены в сторону рабочего колеса предотборной ступени и подключены импульсными линиями, размещенными в полом валу координатника, к измерительным приборам, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности путем обеспечения непрерывного измерения параметров во всем объеме межступенчатого зазора и за направляющим аппаратом послеотборной ступени, установка снабжена по меньшей мере двумя дополнительными приводами, барабаном, связанной с последним с возможностью перемещения по его радиусу в плоскости перпендикулярной оси координатника рамкой с установленными на ней с возможностью

ориентации в плоскости, перпендикулярной радиусу барабана, насадками с головками, связанными с одним из дополнительных приводов, ворой из которых соединен с рамкой, при этом барабан закреплен на

координатнике со стороны межступенчатого зазора, координатник установлен с возможностью продольного перемещения, а рабочее колесо послеотборной ступени выполнено в виде диска с профилированными щелями, площади проходного сечения и количество которых соответствуют площадям проходного сечения каналов рабочего колеса турбины.

Изобретение относится к экспериментальным установкам для исследования энергетических характеристик отсеков тур4- бин с отбором пара. Цель изобретения - повышение точности путем обеспечения непрерывного измерения параметров пространственного потока во всем объеме межступенчатого зазора и за направляющим аппаратом послеотборной ступени. Установка содержит корпус 1, в котором заключены предотборная ступень 2 с направляющим аппаратом 3 и рабочим колесом 4, закрепленным на разрезном валу 5 турбины, и послеотборная ступень 6 с направляющим аппаратом 7, диафрагмой 8 и рабочим колесом 9, выполненным в виде диска с профилированными щелями. На одной оси с разрезным валом 5 турбины размещен координатник в виде полого вала 13, установленный с возможностью вращения и продольного перемещения. На конце полого вала 13 со стороны межступенчатого зазора 10 закреплен барабан 21 с направляющими, на которых смонтирована рамка с возможностью продольного перемещения по радиусу барабана 21. На рамке установлены насадки 16 с головками 17 с возможностью их ориентации в плоскости, перпендикулярной радиусу барабана 21.4 ил. сл с

Ю

В Г

Шиг.1

Г-«о

91

2 гпй

J/

КГ777777 9

/

%&

т

ю in

k

//////s./

V

./ и

35

(Pi/гЗ

ВидА

У

17

3