Выхлопной патрубок турбины Советский патент 1981 года по МПК F01D25/30 

(54) ВЫХЛОПНОЙ ПАТРУБОК ТУРБИНЫ

1

Изобретение относится к турбрстроению и может &лть использовано при из зтотовлении и реконструкции выхлопных патрубков паровых и га овых турбин..

Известен выхлопной патрубок, который содержит в корневой зоне радиальные заслонки для защиты рабо-. чих лопаток от капель конденсата, выносиьшх циркуляционными теченййми из конденсатора при малых pacxof x пара через последнюю ступень til

Такой патрубок выключает из работы значительную плсяцадь проходного сечения ступени и является эффективным линь в режимах, близких к холост 1у ходу, когда последняя ступень потребляет энергию.

Известен выхлопной патрувок турбины, содержащий установлеяимй симметрично продольной оси статора турбины над рабочим колесом последней ступени кольцевой козирек с плавноизменякяцейся шириной 12 .

Недостатком такого патрубка является неподвижность коэьфька, ограничивающая диапазон режимов, в котором он эффективен, близких к HO Wнгшьному, что снижает надежрость и .экономичность турбины в peMSoTe.

Цель изо етения - повыаение эко.Чр1 ичности и надежности турбины в , широксш диапазоне режимов.

Это достигается тем, что выхлопной патрубок сйабжен приводньм механизме со штангой, соединенной с козьфьком для возможности его перемещения « Ври этом штанга снабжена упорными ЕЕШйбами и расположенню1

to меясду ними зубчатым колесом, а ifcoзьфек - зубчатЁМ венцом, входящим с KoiieuOM в зацепление для возможности перемещения в осевом и радигшь(юм направлениях; козьфек выполнен

15 в виде телескопических обечаек, а штанга соединена с. последней из них по коду потока для возможности перемещения в осевом направлении; козырек выполнен в виде набранных по

3Q кольцу отдельных элементов, кг1ждый из которых соединен одним концом со статором.

.На фиг.1 изображен продольный разрез выхлопного патрубка, снабженного

25 кольцевшл козцрьком с плавноизменяющейся шириной; на фиг.2 - то же, с заполнением козьфька в виде телескопических обечаек; на фиг.З - то же, с шлюлнением козырька в виде 36 набранных по кольцу, отдельных элементов7 на фиг.4 - сечение А-А на фиг.З; на фиг.5 - продольное сечение выхлопного патрубка с направлякядими лопастями на фиг.б - сечение Б-Б на фиг.З.

Выхлопной патрубок (фиг.1) содержит кольцевой козырек 1 с плавноизменяюдейся шириной, установленный на рабочим колесом 2 последней ступени турбины, и,по крайней мере, три синхронно работающих приводных механизма 3, которые сообщают козырьку 1 вращательное, и поступательное по оси турбины движение I посредством штанг 4, снабженных жестко закрепленными на них зубчатыми колесами 5 и упорными шайбами б. Последние взаимодействуют с зубчатьм венцом 7 козырька 1, благодаря чему он может совершать полный оборот вокруг оси турбины и двигаться параллельно ей по длине посадочной проточки обо№иы.

Вориант выхлопного патрубка (фиг.2) отличается телескопической конструкцией козырька. Последний состоит из телескопических обечаек 8, имеющих различную осевую длину в разных местах по окружности, которая по ходу потока (из обечаек 8) соединена со штангой 4. При последовательном выдвижении обечаек 8, в порядке возрастания их диаметров, максимальная длина козырька в целом смещается по окружности без вращения обечаек 8, что приводные механизмы ,3 и штанги 4,

Выхлопной патрубок (фиг.З и 4) содержит козырек, состоящий из прилегающих друг к другу, набранных ио кольцу, пластинчатых отдельных элементов 9, каждый из КОТО1КЛХ шарнирно соединен одним IJOHUC со статском 10. Оси вращения элементов 9 расположены в ПЛОСКОСТИ нормального сечения турбины касательно к окружности с центром на оси турбины. Поперечные сечения элементов 9 спрофилированы таким образом, что при угле установки их, соответствующем номинальному расходу, они прилегают друг к другу внахлестку с мин1 «аяьными зазорами и уступами на внутренней поверхности, близкой к конической. Элементы 9 козырька позворачнваются посредством осевого пёре «цения кольца 11 от приводных механизмов 3 посредством штанг 4.

I

Вариант конструкции (фиг.5 и 6) отличается тел, что дополнительная к козырьку 1 поверхность образуется за счет поворота направляющих лопастей 12. Их оси являются образуюсцими одной и той же цилин;ок ической поверхности и крепятся к постояно установленному козьфьку 1 и к торцовой стенке 13 патрубка. Управляющие поворотом лопастей рычаги 14 находятся за пределами патрубка. И козырек 1, и направляющие лопасти

12 могут быть выполнены с переменной длиной в осевом направлении, кроме того, лопасти 12 могут состоять из двух и более элементов, поворачивающихся одна внутри другой. Такое выполнение обеспечивает достаточный набор форм козырька для ipa3личных режимов.

Выхлопной патрубок (фиг.1) работает следующим образом.

При пуске и прогреве турбины,как И при других режимах работы с объемным расходе через последнюю ступень, меньшим от номинального, козырек 1 выдвинут полностью. При этом угловое смещение его таково, что максимум осевой длины козырька соответствует максимуму статического давления и тем самым уменьшает интенсивность прикорневой циркуляции за рабочими лопатками, а также, их вибрацию. По мере увеличения объемного расхода и уменьшения окружной составляющей скорости козырек 1 за счет поступательного движения штанг 4 и связанных с ними упорных шайб б уменьшает свою осевую длину, измеренную от кромок рабочих лопаток. Поворот козырька 1 осуществляется благодаря вращению Ш1:анг 4 и колес 5, входящих в зацепление с зубчатым венцом 7, на угол, соответствующий смещению окружной неравномерности потока. При номинальном расходе через последвкж ступень и наличии опасной вибрации рабочих лопаток из-за окружной неравномерностм давления козьфек 1 устанавливается в положение, при котором его максимгшьная длина находится на вертикали со стороны конденсатора Минимальная длина при этом составляет от 5 до 20% длины яопатки, т.е. величину,принятую в типичшях конструкциях выхлопных патрубков с цилиндрическю4и козырьками. Соотнесение между максимальной и минимальной дпияами козырька выбирается в ссхэтветствии с особенностями конкретного патрубка из условия выравнивания давления рабочего тела за ступенью.

Выхлопной патрубок (фиг.2} работает следукпщм образом.

Приводные механизмы 3 сообщают |поступательиое движение штангекм 4, которые жестко связаны с наружным кольцевым эл кентом обечайки 8, и через него передают движение остальным. При этом известная система фиксл- орав обеспечивает последовагельное продвижение телескопических обечаек В: при выдвигании козырька они устанавливаются, начиная от внутреннего подвижного элемента, а при складывании - начиная с наружного. Таким образом, устанавливается однозначное соответствие меясцу положеS нием штанг 4 и формой козырька.

изменяющейся ввиду определенной неодинаковости обечаек 8.

При номинальном режиме работы выхлопногопатрубка угол раскрытия конусного козырька определяется наибольшей экономичностью патрубка. При снижении расхода и возникновения тангенциальной закрутки потока в выхлопном патрубке появляется необходимость создания положительного радиального градиента давления. Этот эффект достигается уменьшением угла раскрытия конусного козырька вплоть до определенных отрицательных значений, т.е. возникновения сужающегося конуса. Изменение меридианного угла раскрытия козырька происходит при поступательном перемещении кольца 11, приводимого в движение механизмами 3 через штанги Кольцо II поворачивает шарнирно сочлененные с ним элементы 9 вокруг их осей (все одновременно). Такая конструкция позволяет изменять уг вое положение элементов 9 в диапазоне около 50, т.е. с достаточной эффективностью влиять на форму меридианных линий тока в последней ступени. Неравномерность по окружности осевой длины козырька задается различной длиной элементов .

При номинальном режиме направляющие лопасти 12 выхлопного патрубка 1 (фиг.5 и 6) установлены в различие положении (показано сплошнь и линиями) . При некотором межуточном режиме с тангенциальной закруткой потока за рабочим колесом лопасти развернуты из условия безотрывного обтекания (см.штриховые линии) . При нерасчетных режимах, когда возникает необходимость удлинения базового козырька 1, прилегающий к нему ряд элементов/лопастей Г2 поворачивается на своей оси, образуя- добавочную цилиндрическую поверхность. Дальнейшее наращивание длины козырька как по всей окружности, так и на некоторой дуге,производите я поворотом до совпадения с преда дущим последующего ряда элементов направляющих лопастей 12. Элементы, не включенные в дополнительную поверхность козьфька на некотором режиме, повернуты в соответствии с закруткой потока и оОеспечивают экономичную работу патрубка.

Таким ооразом, применение данного выхлопного патрубка дает возм якность оптимизации работы части низкого давления мощных турбин по нескольким параметрам одновременно : экономичности последней ступени, а также выхлопного патруока, уровню вибрации рабочих лопаток, интенсивности их эрозионного разрушения. При этом наибольший эффект достигается на тех турбоагрегатах, которые длительное время работают со сниженными пропусками пара в конденсатор,

0 например, теплофикационных, а также полупиковых, находящихся в моторном режиме. Экономия складывается из повышения КПД последней ступени и выхлопного патрубка, снижения

5 вероятности аварий из-за поломок раоочих лопаток, уменьшения стоимости ремонтных работ.

изобретения

0

0

для возможности его перемещения.

2,Патрубок ПОП.1, отличают и и с я тем, что штанга снабжена упорными шайбами и расположенным между ними зубчатым колесом,

5

акозырек - зубчатым венцом, входящим с колесом в зацепление для возможности перемещекия в осевом и радяальгкйл направлениях.

.3. Патрубок ПОП.1, oтличa0ю isq и и с я тем, что козырек выполнен в виде телескопических обечаек, а штанга соедииеиа с последней из них по ходу потока для возможности переь(еэдения в осевом направлении.

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 №162164, кл. F 01 О 25/30, 1963.

,/

V4. -J V. г 1 /

J 1 -. -аI -. / .

-V 1 I I I I Illl./