Регулирующая диафрагма турбины

 

Использование: в турбостроении для регулирования расхода рабочего тела в турбинах , преимущественно теплофикационных паровых турбинах. Сущность изобретения: в регулирующей диафрагме перед сопловой решеткой установлены неподвижное и поворотное кольца с соосными отверстиями, между неподвижным кольцом и сопловой решеткой расположена выравнивающая кольцевая камера с цилиндрическими обводами , расстояние между которыми больше, чем высота сопловой решетки, отверстия в подвижном поворотном кольце выполнены конфузорными, а в неподвижном - диффузорными. 3 ил.

ОПИСЛНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

О

О

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4938441/06 (22) 22,05.91 (46) 07.09.93. Бюл, Я 33 — 36 (71) Московский энергетический институт (72) Зарянкин А,Е., Грибин В.Г., Кирюхин

В.И., Демичева Д,И.. Лукашенко Ю,Л„Брусницын Н,А. (73) Московский энергетический институт (56) Бененсон =.И., Иоффе Л.С. Теплофикационные паровые турбины. М.: Энергия, 1976, с. 182-188.

Авторское свидетельство СССР

М 1328561, кл. F 01 D 25/24, 1985. (54) РЕГУЛИРУЮЩАЯ ДИАФРАГМА ТУРБИНЫ

Изобретение относится к знергомашиностроению, в частности к органам регулирования расхода турбомашин, и может найти применение при разработке систем парораспределения турбин геотермальных электрических станций, а также регулирования расхода и давления пара, отбираемого из проточной части в многоступенчатых теплофикационных турбинах, Известна регулирующая диафрагма турбины, содержащая перед сопловым аппаратом неподвижное кольцо с отверстиями и установленное с возможностью поворота подвижное кольцо с отверстиями, соосными отверстиям неподвижного кольца, Недостаток конструкции — большие потери как нэ режиме полного открывания регулирующей диафрагмы, так и при режимах частичногооткрывания, Значительные потери обусловлены повышенной степенью пар„„Я0„„ 2000448 С (юнs F 01 0 25/24, F 01 0 9/02 (57) Использование: в турбостроении для регулирования расхода рабочего тела в турбинах, преимущественно теплофикэционных паровых турбинах. Сущность изобретения: в регулирующей диафрагме перед сопловой решеткой установлены неподвижное и поворотное кольца с соосными отверстиями, между неподвижным кольцом и сопловой решеткой расположена выравнивающая кольцевая камера с цилиндрическими обводами, расстояние между которыми больше, чем высота сопловой решетки, отверстия в подвижном поворотном кольце выполнены конфузорными, а в неподвижном — диффузорными. 3 ил. циальности, так как практически 30-40 межлопаточных сопловых каналов закрыто неподвижным кольцом. Выполнение непрофилированных отверстий приводит к снижению расходной характеристики и г1овышению уровня потерь как на регулирующей диафрагме, так и последующей ступени. Высокие значения потерь объясняются также значительной неравномерностью потока на входе в сопловой аппарат. что одновременно снижает надежность рабочих лопаток ступени. Кроме того, вынужденное увеличение площади проходных сечений окон диафрагмы приводит либо к неполному закрыванию окон, либо к увеличению диаметра ступени. Последнее вследствие уменьшения относительной высоты лопаток вызывает повышение концевых потерь.

Прототипом является регулирующая диафрагма турбины, содержащая расположен2000440 ные перед сопловым аппаратом неподвижное кольцо с диффуэорными отверстиями и установленное с воэможностью поворота подвижное поворотное кольцо с отверстиями, соосными отверстиям неподвижного кольца.

Каждый канал между круглым выходным сечением диффузорных отверстий и прямоугольным сечением сопловой решетки связан со своей группой сопл, что не позволяет выравнивать окружную неравномерность распределения давления перед соплами при полном открывании диафрагмы, а также резко снижает экономичность соплового аппарата при режимах частичного открывания диафрагмы.

Низкая экономичность связана также с образованием пограничного слоя на обводах переходного участка, создающего дополнительную радиальную неравномерность перед сопловой решеткой и интенсифицирующего вторичные течения в каналах решетки. Отрицательное влияние этих факторов на экономичность системы возрастает по мере увеличения скорости потока, т.е. расхода пара через турбину. Кроме того, выполнение цилиндрических отверстий в подвижном кольце вызывает резкий рост потерь при увеличении расхода пара и снижает эффект от выполнения диффузорных отверстий в неподвижном кольце.

Цель изобретения — повыцгение экономичности регулирующей диафрагмы.

В регулирующей диафрагме турбины, содержащей расположенные перед сопловой решеткой неподвижное кол ьцо с диф< - узорными отверстиями и установленное с возможностью поворота подвижное поворотное кольцо с отверстиями, соосными отверстиям неподвижного кольца, цель достигается тем, что диафрагма снабжена установленной между неподвижным кольцом и сопловой решеткой выравнивающей кольцевой камерой с цилиндрическими обводами, расстояние между которыми больше, чем высота сопловой решетки, а отверстия в подвижном кольце выполнены конфузорными.

При таком выполнении во входном и выходном сечениях выравнивающей камеры происходит скачкообразное изменение проходной площади канала, что позволяет снизить скорость рабочего тела в камере и сформировать практически равномерное поле параметров потока перед сопловой решеткой, Выполнение конфузорных отверстий в подвижном кольце позволяет для заданного расхода пара выполнить диафрагму с минимальным проходным сечением 10

55 каждого канала без увеличения уровня потерь.

На фиг. 1 представлена диафрагма в разрезе; на фиг. 2 — кольцевая развертка проточной части при полном открывании диафрагмы; на фиг. 3 — на режиме полного закрывания.

Регулирующая диафрагма турбины имеет перед сопловой решеткой 1 неподвижное кольцо 2 с диффузорными отверстиями 3 и установленное с возможностью поворота кольцо 4 с конфузорными отверстиями 5.

Перед сопловой решеткой 1 расположена выравнивающая камера 6, В минимальном сечении конфуэорно-диффузорного канала, например, на подвижном поворотном кольце 4 выполнена кольцевая проточка 7. Подвижное кольцо 4 может поворачиваться вокруг оси 8. На режиме закрывания кольцо

4 повернуто вокруг оси 8 относительно неподвижного кольца 2 так, что диафрагма гермстично закрыта и не пропускает рабо«ее тело. Выравнивающая камера 6 выполнена с цилиндрическими обводами, расстояние между которыми больше высоты сопловой решетки 1.

При полном открывании конфузорные и диффузорные от верстия 5 и 3 обеспечивают пропуск необходимого пара через диафраг- му при минимальном перепаде давления между поворотным кольцом 4 и выравнивающей камерой 6, Такая форма входного участка диафрагмы позволяет уменьшить площадь минимального сечения, сохраняя необходимое значение расхода при минимальном уровне скоростей. Минимальные скорости рабочего тела на режиме полного открывания снижают значение потерь на входном участке <1,5, а уменьшение минимального проходного сечения каждого канала обеспечивает плотное закрывание диафрагмы без увеличения ее диаметра, Последнее обстоятельство особенно важно при использоваllèè диафрагмы в системе парораспределения турбины. В диффуэорной части отверстия 3 скорость рабочего тела уменьшается, а окружная неравномерность давления выравнивается в камере 6, Такая конструкция позволяет выбирать форму профилей GQIIRoBOA решетки иэ условия минимальных потерь, как и в обычной ступени турбины, Равномерное поле скоростей перед сопловой решеткой обеспечивает на всех режимах открывания регулирующей диафрагмы потери II отсеке регулирующая диафрагма — ступень турбины ниже, чем потери при сопловом парораспределении или при использовани и конструкции прототипа.

2000448

На режимах частичного открывания регулирование осуществляется изменением площади проходного сечения (промежуточное положение кольца на фиг. 3) для расхода рабочего тела, Скорость потока гасится в диффузорах 3, а кольцевая проточка 7 в минимальном сечении улучшает условия торможения потока, Окружная неравномерность потока на выходе из диффузора 3 сглаживается в выравнивающей кольцевой камере 6. Сопловый аппарат работает с меньшим значением расхода, но при практически равномерном поле скоростей на входе. Таким образом, режим открывания регулирующей диафрагмы практически не влияет на экономичность и надежность работы последующей ступени турбины.

Формула изобретения

Регулирующая диафрагма турбины, содержащая расположенные перед сопловой решеткой неподвижное кольцо с диффузор5 ными отверстиями и установленное с воэможностью поворота подвижное поворотное кольцо с отверстиями, соосными с отверстиями неподвижного кольца, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повыше10 ния экономичности, она снабжена установленной между неподвижным кольцом и сопловой решеткой выравнивающей кольцевой камерой с цилиндрическими обводами, расстояние между которыми больше, 15 чем высота сопловой решетки, а отверстия в подвижном кольце выполнены конфузорными.

2000448

Фиг, 3

Составитель В.Грибин

Техред М.Моргентал Корректор М Куль

Редактор

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушскал нэб„4/5

Заказ 3071

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж ород, ул Гагарина, 101