Ротор турбины Советский патент 1979 года по МПК F01D5/08 

Изобретение касается конструкций и техноло.пто изготовления роторов паровых турбин тепловых и атомных электростанций. . Известна конструкция ротора турбины с замк нутой внутренней полостью. При пусках в таком роторе возникают высокие температурные нгшря женкя для снижения которых регулируют температуру пара, поступающего в одшийдр турбины, или увеличивают длительность пусков 11. Применение такого ротора Сопряжёно с необходимостью усложнения технологии пусков j а а в ряде случаев - с вынужденным ограничением маневренных характеристик турбины. Наиболее близким решением из известных является конструкция ротора турбины с замкнутой внутренней полостью, заполненной термостой ким теплоносителем 2. Теплоноситель имеет высокую теплопроводность, что cnoco6cTByet дополнительному переносу тепла от более нагретых к менее нагретым частям ротора и снижению в нем, разностей температ}ф и температурных напряжений. При этом используется также эффект тепловой трубы, для чего точка кипения теплоносителя находится в пределах температур металла конструктивных злементов ротора, огранйчиваюидах полость. Недостатком такой конструкции ротора является oitacHocib ухудшения вибрационного состояния ротора из-за йеравномеряого распределений плотности по объему из-за налитая двухфазной среды во внутренней полости, что снижает йадеЖНость турбины. Кроме того, йнтецсификацзйя переноса тепла от периферии ротора к его цейтральной части не может снидаггь уровень температурный напряжений при температурном ударе, связанном с подачей пара в цилиндр турбиШ)1, в слзгаае высоких коэффициентов теплоотдачи от пара к металлу, например, при рабоte на влажном паре. Это накладашает ограниче кия на маневренность турбины. Целью изобретения является повышение надежности и маневренности турбины. Для достижения этой цели замкнутая внутренняя полость ротора заполнена жидкостью, преимущественно нолиметилфенилсилоксановым соединением, агрегатное состояние конторой в рабочем диапазоне температур ротора не изменяется, а удельная теплоемкость уменьщается при скиженин температуры и удовлетворяет соотноигению 0,lCpMp/Vn где Cj-, Ср-- удельные теплоемкости соответ-. ственно теплоносителя и материала ротора; плотность теплоносителя; масса ротора без теплоносите11я; объем полости ротора. При заполнении внутренней полости ротора теплоносителем с достаточной высокой .объемной теплоемкостью (произйедением массовой теплоемкости на плотность) общая теплоемкость ротора повышается, тем самым снижается темп остывания, температура металла ротора при неизменной длительности простоя турбины .сохраняется на более высоком уровне и, следовательно, при прогих равных условиях (той же температуре пара, подаваемого в цилиндр) уровень пусковых температурных, напряжений будет ниже; уменьшается частота про ведения пусков из холодного состояния. Теплоноситель удовлетворяет требованию термостой кости и неизменности агрегатного состояния в. рабочем диапазоне температур ротора от нормальной до максимальной. Это обеспечивает од нородность заполнения внутренней полости и предотвращает опасность ухудшения вибрационного состояния ротора из-за расслоения теплоно сителя По ф.азам при пусках и стащонарных ре жимах рабопл турбины. При заданном соотношении объемных теплоемкостей теплоносителя и металла ротора постоянная времени остывани увеличивается более, чем на 10%. При меньшей величине соотношения заполнение полости теплоносителем с целью снижения темпа остывания неэффективно. Уменьшение удельной теплоемкости теплоносителя при снижении температуры дополнительно снижает скорость остывания. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена конструкция двухпоточного сварнсго ротора цилиндра низкого давления паровой турбины. Ротор 1 содержит замкнутые внутренние полости 2, 3 и 4. Полость 2, расположенная в зоне наиболее высоких температур, заполняется при изготовлении или во время капитального ремонта термостойким теплоносителем 5 через специальные отверстия 6. При этом отвер стия 7 служат для вь1хода воздуха После за- . полнения полости 2 отверстия 6 и 7 должы 6 .4 заглушены. В качестве теплоносителя может быть использовано кремнийорганическое соединение из числа полиметилфенилсилоксановых жидкостей, например ПФМС-6. Эти жидйости имеют более высокую термоокислительную стабильность по сравнению с другими кремнийорганическими соединениями и допуска,ют длительную работу при температурах до 250°С, что соответствует рабочему уровню температур паровпускной части циливдров паровых турбин атомных электростанций, где применяются сварные роторы. Плотность жидкостей ПФМС составляет примерно 1050 кг/м, массовая теплоемкость может достигать значений 2,9 кДж (кг. К), т. е. объемная теплоемкость может составлять 0,7 объемной теплоемкости металла 4370 кДж (м.К). При снижении температуры от 300 до 100° С удельная теплоемкость ПФМС-б снижается на 25. Применение изобретения снижает температурные напряжения в роторе при последующем пуске, и, тем самым, повышает надежность и маневренность турбины. Формула изобретения Ротор турбины с замкнутой внзпгренней полостью, заполненной термостойким теплоносителем, отличающийся тем, что; с целью повышения надежности и маневрештости турбины, полость ротора заполнена жидкостью, преимущественно полиметилфенилсилоксановым соединением, агрегатное состояние которой в рабочем диапазоне температур ротора не изменяется, а удельная теплоемкость уменьшается при снижении температуры и удовлетворяет соотношению СгР 0,1 CpMp/Vn где С, Ср - удельные теплоемкости соответственно теплоносителя и материала ротора; плотность теплоносителя; Мр - масса ротора без теплоносителя; VP - объем полости ротора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Лейзерович А. Ш. Оценка пусковых температурных напряжений в роторе ЦНД турбины для АЭС. Теплоэнергетика, № 8, 1974. 2.Патент Франции N 2090422, кл. F 01 D 5/00, 1972 (прототип).