Цилиндр низкого давления теплофикационной паровой турбины

Цилиндр низкого давления теплофикационной паровой турбины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ЦИЛИНДР НИЗКОГО ДАВЛЕНИЙ ТЕПЛОФИКАЦИОННОЙ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ, содержащий регулирующий орган на входе в виде поворотного кольца с основныьад и дополнительными пароподводящими каналами и диафрагмы, во внутреннем ободе которой размещена кольцевая водяная камера, сообщенная каналом с межвенцевым зазором в корневой зоне рабочих лопаток, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, цилиндр снабжен лопаточным радиальным распылителем, установленным в межвенцевом зазоре на диске рабочего колеса, а кольцевая водяная камера сообщена с входом распылителя.S

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А (19) SU (Ill

3(50 F 01 D 25/08

13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЬИЬ (л(. авиа 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 35660 33/ 24-06 (22) 21 ° 0 3.83 (46) 07.06.84. Бюл. 9 21 (72) П,В.Храбров, В.А.Хаимов, М „B,Бакурадзе, В.Н.Осипенко, B ..И.Водичев и К.Я.Марков (53) 621.165 (088.8) (56) 1, Водичев В.И. и др. Опыт работы и некоторые особенности турбины

T-250/700-240, — Теплоэнергетика, 1979, Р б, с. 14 — 20.

2, Авторское свидетельство СССР но заявке Р 3549853/06, кл. F 01 Р 25/08, 07.02.83. (5 4 ) (5 ) 1 . ЦИЛИНДР НИЗКОГО ДАВЛЕНЙ)1

ТЕПЛОФИКАЦИОННОИ IIAPOBOH ТУРБИНЫ, содержащий регулирующий орган на входе в виде поворотного кольца с основными и дополнительными пароподводящими каналами и диафрагмы, во внутреннем ободе которой размещена кольцевая водяная камера, сообщенная каналом с межвенцевым зазором в корневой зоне рабочих лопаток, о т л и ч а ю щ и с я тем, что, с целью повьнления эффективности охлаждения, цилиндр снабжен лопаточным радиальным распылителем, установленным в межвенцевом зазоре на диске рабочего колеса, а кольцевая водяная камера сообщена с входом распылителя, 109б380

2. Цилиндр по и. 1, о т л и ч а юшийся тем,что входные кромки рас-. пылителя расположены равномерно по

Изобретение относится к энергетике, более конкретно — к конструкции цилиндров низкого давления (ЦНД) теплофикационных паровых турбин и может быть использовано для повышения их надежности, Известен ЦНД паровой теплофикационной турбины с устройством для подгстовки охлаждающего пара вынесенным эа пределы парового тракта турбины Q g

Однако в турбинах с этим устройством при охлаждении ЦНД пароводяной (как наиболее эффективной) смесью охлаждающий поток вследствие сепарации капель на направляющих лопатках первой ступени ЦНД образует развитое пленочное течение, которое в кромо ных следах лопаток формирует крупные капли, вызывающие эрозионный износ входных кромок рабочих лопаток, а поскольку подвод охлаждающей смеси к рабочим лопаткам осуществляется по всей длине входной кромки, наиболее сильному износу подвергаются периферийные сечения как имеющие большую окружную скорость, следовательно, э и большую скорость соударения с каплями, Кроме того, подвод охлаждающей смеси по всей высоте лопаток при малых по сравнению с номинальными расходах пара предопределяет течение 3Q преимущественно в периферийной зоне, что обуславливает неравномерность охлаждения проточной части ЦНД, Известен также ЦНД теплофикационной паровой турбины, содержащий реву-35 лирующий орган на входе в виде поворотного кольца с основными и дополнительными пароподводящими каналами и цифрограммы, во внутреннем ободе которой размещена кольцевая водяная 4() камера, сообщенная каналом с межвенцевым зазором в корневой зоне рабочих лопаток 523 .

Недостаток известного ЦНД вЂ” низкая эффективность охлаждения проточной части ЦНД, 45

Цель изобретения — повышение эффективности охлаждения, Указанная цель достигается тем, что ЦНД теплофикационной паровой тур5О бины, содержащий регулирующий орган на входе в виде поворотного кольца с основными и дополнительными пароподводящими каналами и диафрагмы, во окружности, а выходные — у входных кромок рабочих лопаток со стороны их вогнутой поверхности. внутреннем ободе которой размещена кольцевая водяная к амера, сообщенная каналом с межвенцевым зазором в корневой зоне рабочих лопаток, снабжен лопаточным радиальным распылителем, установленным в межвенцевом зазоре на диске рабочего колеса, а кольцевая водяная камера сообщена с вхоцом распылителя. При этом входные кромки распылителя расположены равномерно по окружности, а выходные у входных крс>мок рабочих лопаток со стороны их вогнутой поверхности, На фиг. 1 представлена паровпускная часть ЦНД и первых ступеней, продольный разрез; на фиг, 2 — узел 1 на фиг. 1," на фиг„3 — вид по стрелке А на фиг, 2; на фиг, 4 — сечение

Б Б на фиг. 2.

ЦНД теплофикационной паровой турбины содержит регулирующий орган на входе в виде поворотного кольца, сос- тояшего из наружного обода 1, дросселей 3 и внутреннего обода 3 и диафрагмы. В корневой части дросселей

2 выполнены дополнительные пароподвоцящие каналь> 4 прямоугольной или круглой формы. Диафрагма включает наружный обод 5,, направляющие лопатки б и внутренний обод 7, в котором выполнена кольцевая водяная камера

8, сообщенная линией 9 подвода с трубопроводом 10 подачи конденсата, Водяная камера 8 сообщается с межвенцевым зазором наклонными водяными соплами (каналами) 11. На диске 12, несущем рабоч>ие лопатки 13„в межвенцевом зазоре размещен лопа;..очный радиальный распылитель 14, содержащий входную камеру 15, лопатки lб с радиальной выходной кромкой 17 и покрывающий диск 18„Входные кромки 19 лопаток 1F» расположены равномерно по окружности,, а выходные размещены непосредственно у входных кромок 20 рабочих лопаток 13 со стороны их вогнутой поверхност>и 21, Кольцевая водяная камера 8 "îîáùåíà через сопла 11 с входом 22 лопаточногс радиального распылителя 14.

Аналог,,чным образом выполнен и однопоточный ЦНЦ паровой турбины, Количество лопаток 1б определяется с одной стороны расходом конденсата на охлаждение ЦНД, a c другой -. воэможностями компоновки распылителя

1096 380

14 в межвенцевом зазоре, При центробежном дроблении (распылении) жидкости размер капель является функцией толщины жидкой пленки в зоне ее. разрушения (т.е. вблизи выходных кромок 17 лопаток 16), На при постоянных расходе и температуре конденсата, частоте вращения ротора и наружном диаметре распылителя 14 (а он не может быть больше диаметра корневых сечений рабочих лопаток 13) толщина пленки зависит только от длины периметра отрыва, т . е . — от суммарной длины выходных кромок 17 лопаток 16 ° С учетоя этого обстоятельства и известных функциональных снязей 5 удельного расхода (расхода жидкости на единицу периметра отрыва) и размерон, образующихся при центробежном дроблении капель, выбирается количестно и ширина лопаток 16 распы- 30 лителя 14 °

Положение канала 4 в дросселе 2 и его размер z (фиг, 2) зависят не только от расхода и параметров подаваемого на охлаждение пара но,и от структурно-кинематических характерис тик капельного потока, выходящего из распылителя 14, ЦНД теплафикацион ной паровой турбины работает следующим образом. 30

При маларасхадных или теплафикацианных режимах, когда регулирующий орган на входе в ЦНД закрыт от конденсатных или бустерных насосов (не показан), конденсат по линии 9 и 35 трубопроводу 10 подается н кольцевую водяную камеру 8, откуда наклонными соплами 11 направляется но входную камеру 15 распылителя 14. Наклон сопел 11 в сторону рабочих лопаток 13 10 и в сторону их вращения обеспечивает благоприятный вход струй воды в к аме ру 15 и растекание воды по ее поверх. ности, Оказавшись в поле мощных центробежных сил, вода перемещается по входной камере 15 к входным кромкам

19 лопаток 16 и равномерно распределяется между лопатками 16 . Сформировавшись в тонкий пленочный слой, вада перемещается по наветренной поверхности лопаток 16 к их ныходным ра 0 диально ориентированным кромкам 17 и при обрет ает окружную ск орость, равную окружной скорости корневых сечений рабочих лопаток 13, Па достижении выходных кромок 17 лопаток 16 пленка 55 жидкости отрывается от них и дробится на капли (первая ступень дробления).

Поскольку окружная составляющая скорости капель на порядок и более превышает радиальную составляющую, кап- бО ли перемещаются от выходных кромок

17 лопаток 16 по спирали, направленной в сторону вращения рабочих лопаток 13. Кольцевой поток пара, поступающий через дополнительные пароподводящие каналы 4 закрытого регулирующего орган а, падх ватын ает отрывающиеся ат лопаток 16 капли и направляет их между рабочими лопатками 13. При высоких скоростях парового потока, когда критический (максимальна устой. чивый) размер капель может оказаться меньше размеров отрывающихся от лопаток 16 капель, реализуется вторая аэродинамическая ступень дробления.

Образованная таким образом паровадяная смесь охлаждает рабочие лопатки

13 ЦНД.

Поскольку механизм дробления жидкости центробежной силой обусловливает спектр капель, т,е. одновременное формирование капель различных размеров, та их дальнейшее поведение в кольцевом потоке пара также будет равным. Капли, соотнетствующие мелкадисперснай части спектра, будут

Относительно легко увлекаться паровым патокам и их траектории (фиг. 3 кривая а) окажутся близкими траектории пара (кривая б), Капли, саатнетств5гющие крупнОдисперснОЙ части спект— ра н большей степени откланяются от направления днижения пара и их путь следования отвечает кривой н. Таким образом, основная масса (факел) капель располагается в области между кривыми а и в. Места размещенг«я выходных крамак 17 лопаток 16 обеспечивает выход иэ рабочих лопаток 13 «<апельнага потока при отсутствии или минимальной сепарации капель на рабочих лопатках 13, Капли покидают выходные кромки

17 лопаток 16 с одинаковой скоростью, на вниду разных размеров с различной кинетической энергией. Следовательно, наиболее крупные капли прони«<ают глубока в паровое кольца И их траектории определяют внешнюю границу к апельного факела (фиг, 2 кривая г); н этой абла "ти двигаются и мелкие капли («кдение рабочих лопаток 13 будет таким, при котором капельный факел полностью заполнит паровое кольцо.

Таким образам, предлагаемая конструкция ЦнД с абра —îâàí:èåì Охлаждающегo паровадянога поток а н межлопаточных каналах перВОй ступени Обеспечивает равномерное охлаждение протачНОЙ части ЦНДг поскольку фОрмирующий ся в корневой области первой ступени охлаждающий поток при последующем движении будет размываться по всей высоте проточной части ЦНД„ Применение центробежного дробления путем устан:3вки распылителя на ступице колеса первой ступени позволяет исключить

1096 380

18 эрозию рабочих лопаток этой ступени, поскольку окружная скорость, как определяющая возможность и интенсивность зрозионного повреждения, для рабочих лопаток и капель оказывается практически одинаковой (разница этих скоростей обусловлена торможением апель в паровом кольце), Применительно к современным мощным турбинам, где в корневой зоне первзй ступеней.ЦНД окружная скорость превышает 200250 м/с, механизм центробежного дробления обеспечивает повышенную однородность структуры капельного потока и малый,оне выэыаающий зрозионного разрушения> размер капель, 1096380 ф иг. 4

Составитель В,Гуторов

Редактор И. Ковальчук Техред Т.Маточка Корректор Г.prap

Заказ 3765/23 Тираж 502 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4