Проточная часть низкого давления турбины Советский патент 1993 года по МПК F01D25/24 

Изобретение относится к турбиностро- ению и может быть использовано в паровых и газовых турбинах, преимущественно для последней ступени мощных турбин.

Цель изобретения - повышение экономичности проточной части низкого давления путем увеличения устойчивости потока в последней ступени.

Поток, пройдя через отделяющее корневую область ступени устройство, приобретает большую устойчивость к отрыву. Кроме того, наличие в корневой зоне ступени обтекателя позволяет за счет раскрытия в.корень (отрицательный угол раскрытия), и обеспечив в этой зоне достаточную устойчивость потока, уменьшить угол раскрытия периферийного меридионального отвода. Тем самым улучшается обтекание периферийных зон последних ступеней мощных паровых турбин. Особенностью отделяющего корневую зону устройства является создание за счет дополнительной решетки и обтекателя с каналами зжектирующего устройства, обеспечивающего запас устойчивости потока к отрыву в широком диапазоне отрывов и при больших отборах пара к потребителю. Для этого на обтекателе расположена система косых сопел, Причем сопла расположены в обтекателях, Вход в сопла находится на внешней поверхности обтекателя до входных кромок сопловых кромок сопловых лопаток основной решетки. А выход из сопел - на внутренней поверхности в межлопаточные каналы сопловых лопаток дополнительной решетки между входом в нее и минимальным сечением межлопаточных каналов. В результате поток, движущийся над обтекателем.подсасывает- ся к нему, чем и обеспечивается запас устойчивости.

На фиг. 1 изображена проточная часть низкого давления турбины, общий вид; на фиг. 2 - сечения лопаток.

Проточная часть низкого давлений турбины содержит рабочее колесо 1 с корневой ограничивающей поверхностью а предпоследней ступени б, рабочее колесо 3 и диафрагму 4 последней ступени В. Между телом 5 и ободом 6 диафрагмы 4 установлены сопловые лопатки 7 с входными кромками 8, разделенные кольцевым обтекателем 9 на основную г и дополнительную д решетки. Причем обтекатель 9 размещен в корневой зоне с ориентацией его внешней е, ограничивающей основную решетку г, поверхности по касательной к корневой ограничивающей поверхности рабочего колеса 1 предпоследней ступени б. Обтекатель 9 выполнен с каналами 10 со входом на внешней поверхности е до входных кромок 8 сопловых лопаток 7 основной решетки г и выходом - на внутренней поверхности ж в межлопаточные каналы сопловых лопаток дополнительной решётки д между

входом в нее и минимальным сечением межлопаточные каналы сопловых лопаток 7 дополнительной решетки д между входом в нее и минимальным сечением межлопаточных каналов. При этом корневая

0 поверхность 2 сопловых лопаток дополнительной решетки д выполнена с отрицательным углом раскрытия.

Назначение дополнительной (эжектиру- ющей) решетки - повышение устойчивости

5 основного потока посредством отсоса пограничного слоя с поверхности из корневой зоны основной решетки г у входа в криволинейную ее часть. Пар отсасывается за счет эжектирующего эффекта в дополни0 тельной решетке д сопловых лопаток 7, установленных на теле 5 диафрагмы 4. Для отсоса пара на обтекателе 9 расположена система каналов 10 со входом на внешней поверхности е обтекателя до входных кро5 мок 8 сопловых лопаток 7 основной решетки г и выходом на внутренней поверхности ж в межлопаточные каналы сопловых лопаток дополнительной решетки д между входом в нее и минимальным сечением меж0 лопаточных каналов поскольку дополнительная д (эжектирующего) решетка выделена в особый отсек, то она может быть использована для существенного повышения эффективной работы пара во всей кор5 невой зоне ступени в. При этом количество ответвляемого пара может быть значительно увеличено по сравнению с необходимым для отсоса пограничного слоя, В таком случае в рассматриваемом отсеке мо0 гут применяться оптимальные решетки профилей сопловых лопаток 7, учитывающие особенности корневого потока при расчетном и переменном режимах работы ступени (оптимизация по углам атаки), Эта дополни5 тельная (эжектирующая) решетка д открывает возможность в широких пределах менять количество отсасываемого пара для устойчивости основного потока, а также подводить поток к рабочему колесу 3 при

0 оптимальной его осевой скорости. Для лопатки высотой 1,2 м для турбины большой мощности высота дополнительной решетки д может быть выбрана 100-200 мм, что обеспечит высокий ее КПД в корневой обла5 сти. Раскрытие корневой поверхности 2 дополнительной решетки д до (20-30°) относительно корневой ограничивающей поверхности а предшествующего рабочего колеса 1, которое может быть достигнуто при высокой устойчивости корневого потока

в широком диапазоне работы, позволяет повысить эффективность работы периферийных зон ступени большой верности за счет уменьшения угла раскрытия периферийной меридиональной ограничивающей поверхности до 35-40°.

По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция за счет повышения устойчивости потока в корневой и периферийной зонах ступени, а также совершенствования обтекания профилей рабочего колеса, приведет к увеличению экономичности ступеней. Наиболее положительный эффект от применения дополнительной (эжектирую- щей) решетки может быть достигнут для последней ступени ЦНД мощных паровых турбин, особенно при частичных режимах работы турбины.

Формула изобретения Проточная часть низкого давления турбины, содержащая рабочее колесо с корневой ограничивающей поверхностью предпоследней ступени, рабочее колесо и

диафрагму последней ступени, между телом и ободом которой установлены сопловые лопатки с входными кромками, разделенные кольцевым обтекателем на основную и дополнительную решетки, отличающая- с я тем, что, с целью повышения экономичности путем увеличения устойчивости потока, обтекатель размещен в корневой зоне с ориентацией его внешней, ограничивающей основную решётку, поверхности по касательной к корневой ограничивающей поверхности рабочего колеса предпоследней ступени и выполнен с каналами с входом на внешней поверхности до входных

кромок сопловых лопаток основной решетки и выходом - на внутренней поверхности межлопаточных каналов сопловых лопаток дополнительной решетки между входом в нее и минимальным сечением межлопаточных каналов, при этом корневая поверхность сопловых лопаток дополнительной решетки выполнена с отрицательным углом раскрытия.

Использование: изобретение относится к турбиностроению, может быть использовано преимущественно для последней ступени мощных турбин и обеспечивает повышение экономичности ступеней путем увеличения устойчивости потока и совершенствования обтекания профилей рабочего колеса. Сущность изобретения: между телом 5 и ободом б диафрагмы 4 последней ступени установлены сопловые лопатки 7 с входными кромками 8, разделенные кольцевым обтекателем 9 на основную и дополнительную решетки. Обтекатель ориентирован внешней, ограничивающей основную решетку, поверхностью по касательной к корневой ограничивающей поверхности рабочего колеса 1 предпоследней ступени и выполнен с каналами 10 со входом на внешней поверхности до входных кромок 8 сопловых лопаток 7 основной решетки и выходом на внутренней поверхности в межлопаточные каналы сопловых лопаток дополнительной решетки между входом в нее и минимальным сечением межлопаточных каналов. При этом корневая поверхность сопловых лопаток дополнительной решетки выполнена с отрицательным углом раскрытия. 2 ил.

рЈ/&2