Проточная часть паровой турбины Советский патент 1982 года по МПК F01D1/02 

() ПРОТОЧНАЯ ЧАСТЬ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Изобретение относится к турбостроению, а более конкретно к конструк циям паровых турбин, и может быть использовано при создании многопоточ ных цилиндроввысокого, среднего и низкого давления, проточная часть ко торых содержит входную двухстороннюю радиально-осевую-ступень (ДРОС) и группы осевых ступеней (ОС). Известна проточная часть паровой турбины с камерами нерегулируемых отборов пара, содержащая на входе радиально-осевую ступень с сопловым аппаратом и рабочим колесом двухстороннего меандрообразного типа с рабочей решеткой из чередующихся левосторонних и правосторонних каналов и последующие осевые ступени с уплотнениями Cl Ъ Недостаток указанной проточной ча ти - наличие возмущений в прострёнст венной структуре потока, вызывае лых влиянием отборов рабочего тела между ступенями. Проточные части турбин снабжаются нерегулируемыми отборами рабочего тела, например, в систему регенерации . или для других целей. Отбор обычно осуществляют в несимметричной камере, в которой иногда применяются безлопаточные диффузоры для выравнивания полей скоростей. Эти возмущения глу-боко проникают в проточную часть ОС, делают структуру потока неравномерной и несимметричной, приводят к понижению экономических показателей и надежности элементов лопаточного аппарата ОС. Цель изобретения - повышение экономичности и надежности элементов проточной части, а также повышение пропускной способности. Указанная цель достигается тем, что рабочее колесо радиально-осевой ступени выполнено многопоточным с по 3Эб меньшей мере одноярусными осевыми ступенями, причем каналы нижнего потока сопряжены с осевыми ступенями, а каналы верхнего потока по меньшей мере с одной стороны сопряжены с камерой отбора пара. Между рабочим колесом радиальноосевой ступени и сопловым аппаратом осевой ступени выполнено уплотнение, разделяющее верхний и нижний потоки. Осевые ступени выполнены двухъярусными с последней ступенью типа Баумана и с обводом последней ступени . На фиг. 1 представлена проточная часть двухпотомного цилиндра турбины с нерегулируемыми отборами пара после рабочего колеса ДРОС продольный разрез; на фиг, 2 - условная разверт ка периферии входного участка однорядной радиальной решетки рабочего колеса; на фиг. 3 проточная част.ь трехпоточного цилиндра с нерегулируе мым отбором пара в одном потоке, про дольный разрез; на фиг. ( - условная развертка периферии входного участка однорядной радиальной решетки рабочего колеса с отбором пара в одном потоке; на фиг. 5 узел выходного сечения рабочего колеса -и входного. участка проточной части осевых ступеней; на фиг. 6 - узел разделения потока, выходящего из канала верхнего яруса и следующего в отбор; на фиг. 7 вариант проточной части с последней ступенью типа Баумана; на фиг. 8 - то же, последней ступени с обводом. В корпусе 1 установлено подводящее устройство 2 с соплоЕзым аппаратом (СА) 3 ЛРОС, четырехпоточное рабочее колесо (РК) 4 меандрообразного типа. Внешние меридиональные обводы меандрообразного РК 1 формируются покрышками 5 и. 6. РК 4 ДРОС закрепле но на роторе 7. В корпусе 1 установлены обоймы 8 и 9, содержащие диафра мы 10-12 осевых, ступеней (ОС). Рабочие лопатки 13-15 ОС крепятся на роторе 7. Двустороннее РК 4 меандрообразног типа (фиг. 2) содержит в каждом корыте меандра 16 по два изолированных односторонних рабочих канала А, В и С, D различной радиальной протяжен ности, развивающихся с однорядной радиальной решетки на периферии РК k в двухъярусные осевые выходы с левой и правой стороны. Каналы А и С верхних ярусов РК ( выходят в камеры Е и F нерегулируемых отборов. Каналы В и D нижнего яруса РК 4, изолированные от каналов А и С верхнего яруса (т.е. имеющие закрытый внешний меридиональный обвод), сопрягаются с проточной частью ОС левого и правого потока. Трехпоточное РК 4 (фиг. З) содержит в корыте меандра левого направления два изолированных канала А и В различной радиальной протяженности. Не-андры правого направления образуют однопоточный канал С. Канал А верхнего яруса выходит в камеру отбора Е, а канал В нижнего яруса - в проточную часть ОС левого потока. Правосторонний канал С выходит в проточную часть правого потока. Корытами меандров 17 и 18 образуются каналы С правого и А и В левого направления (фиг. 4). В- корыте меандра 18 устроены два канала А и В, а в корытах 17 только один канал С. Рабочая решетка РК ( (фиг. 3) устроена таким образом, что каналы А и В из однорядной решетки в периферийном сечении развиваются как изолированные, в двухъярусные осевые решетки РК,. причем каналы А образуют каналы верхнего, а В.- нижнего ярусов. Канал В нижнего яруса РК Ц (фиг.5) снабжен бандажной полкой 20, изолирующей межлопаточные каналы В нижнего яруса от каналов А верхнего яруса. Проточная часть устроена с осевым зазором .4 между выходной кромкой 19 РК и обоймой 8. Обойма 8 снабжена уплотняющим козырьком 21 (фиг. 6). На фиг. 7 и 8 показаны варианты комбинированных проточных частей турбинЗа РК 4 ДРОС (фиг. 7 и 8) в.проточных частях справа и слева следуют группы двухъярусных ОС 22 и 23. Канал А верхнего яруса РК k сопрягается с верхним ярусом ОС 22 и 23 левого потока. Канал В нижнего яруса РК 4 соответственно сопрягается с нижним ярусом ОС 22 также левого потока. Далее в левом потоке в нижнем ярусе следует ступень , поток нижнего яруса Н которой следует в конденсатор (не показан), а поток верхнего яруса ступени 23 направляется по обводу 25 в одноярусную ступень 26. За

ступенью 26 поток G следует в конденсатор.

Правый поток (фиг. 7) формируется следующим образом.

Из камеры с верхнего яруса РК 4 рабочее тело следует в верхний ярус ОС 22 и в верхний ярус ОС 23 типа Баумана, а выходит в поток 3. Рабоче тело из яруса D РК 4 направляется в нижний ярус ОС 22 и нижний ярус ОС 23 типа Баумана, затем в однорядную ОС 2k и далее в поток Н (например, в конденсатор ).

Проточная часть (фиг. 8) содержит подводящее устройство 2, установленное в корпусе 1, СА 3 и РК 4 ДРОС. За РК k ДРОС в проточных частях спра ва и слева следуют двухъярусные ОС 2 и одноярусные ОС 25. Каналы А и С верхних ярусов РК А сопрягаются с верхними ярусами ОС 32. Поток следует по обводам 25 в ОС 2б и далее в поток G (в конденсатор). Каналы В и D нижних ярусов сопрягаются с нижними ярусами ОС 22, после которых поток Н направляется сразу в конденсатор. Рабочий процесс в описываемых проточных частях турбин протекает следующим образом. Рабочее тело из подводящего устройства 2 проходит СА 3 и попадает в рабочую решетку РК.4. Потоки рабочего тела из каналов А и С верхнего яруса направляются в камеры отбора Е и F. Потоки рабочего тела из каналов В и Внижнег яруса РК ( следуют в поточную часть ОС. Потоки рабочего тела, следующие в отборы Е и F, имеющие в общем случае несимметричный обвод, не оказыва ют влияния на структуру потоков в за зоре л фиг. 5 между нижними яру-г сами В и D РК 4 и диафрагмами 10. В том случае,когда каналы А и С верхних ярусов РК срабатывают мень ший перепад энтальпий, чем каналы В и Г) нижнего яруса, во избеж.ание подсоса рабочего тела из камеры отбора в осевой .зазор л фиг. 5 и соответст венйо искажения пространственной стру туры потока, на обойме 8 уплотнаяющий козырек 21 с уплотнением над бандажной полкой 2П канала нижнего яруса РК (фиг. 6 ) препятствует перете кам пара и иска) потока, что обе печивает более высокие экономические показатели группы ОС и точное поддержание, величины расхода в отбор. В случае, когда расход потока в отбор (например, в систему регенерации) относительно мал, то целесообразно применить трехпоточное РК (фиг.З), в котором поток из канала А верхнего яруса направляется в отбор Е, а поток

и-з канала В нижнего яруса - в проточную часть ОС. С правой стороны РК k имеет одноярусный канал С, сопряженный с проточной частью ОС без отбора за РК 4, Это позволяет при относительно малой величине расхода потока в отбор выполнить каналы РК i| с большей высотой и, следовательно, снизить потери.

Каналы А и С верхнего и каналы В иВ нижнего ярусов РК k (фиг. 7 и 8} срабатывают примерно одинаковый перепад энтальпий. Применение такой схемы Э1юномически оправдано и позволяет создать проточную часть цилиндра низкого давления (ЦНД ) повышенной пропускной способности и экономичности, В случае, если каналы А и С верхнего яруса и В и D нижнего РК k срабатывают разные перепады эитаЛьпий в силу их конструктивных особенностей, тогда пот,ок верхнего яруса групп ОС должен содержать большее количество ступеней, чтобы срабатывать располагаемый перепад на- ЦНД. Это достигается устройством обвода 26 и дополнительной последней ступени 25 ( одноярусной ). Поток нижнего яруса ОС содержит меньшее количество ступеней. Организация такой проточной части позволяет существенно обеспечить равномерную структуру потока в отсеке ОС и повысить экономичность лопаточного аппарата ОС и цилиндра в целом. Формула изобретения 1. Проточная часть паровой турбины с камерами нерегулируемых отборов пара, содержащая на входе радиальноосевую ступень с сопловым аппаратом и рабочим колесом, осевую.ступень с сопловым аппаратом и рабочим колесом двухстороннего меандрообразного типа с рабочей решеткой из чередующихся левосторонних и правосторонних каналов и последующие осевые ступени с уплотнениями, отличающаяс я тем, что, с целью повышения надежности и экономичности, рабочее колесо радиально-осевой ступени выполнено многопоточным с по меньшей мере одноярусными осевыми ступенями, причем каналы нижнего потока сопряжены с осевыми ступенями, а каналы верхнего потока по меньшей мере с од ной стороны сопряжены с камерой отбора пара. 2.Проточная часть по п. 1, о т личающаяся тем, что между рабочим колесом радиально-осевой ступени и сопловым аппаратом осевой ступени выполнено уплотнение, разделяющие верхний и нижний потоки. 3.Проточная часть по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что, с целью повышения пропускной способности, осевые ступени выполнены двух ярусными с последней ступенью типа Баумана. k. Проточная часть по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что, с целью повышения пропускной способности , осевые ступени выполнены двухъярусными с обводом последней ступени. Источники информации, принятые во- внимание при экспертизе 1. Кириллов И.П., Биржаков М.Б., Сорокин Н„А. , Литинецкий В.В. Исследование конструкций двухпоточных радиально-осевых ступеней турбин. Энергетическое машиностроение. НИИЭинформэнергомаш, 1979, № 6, с, 12, рис. 5. .

Фиг. 2

Фиг.

Фиг. 5