Устройство для охлаждения элементов проточной части паровой турбины

 

Использование: в турбиностроении, в устройствах для охлаждения элементов проточной части паровой турбины. Сущность изобретения: к наружной поверхности диафрагмы прикреплен дополнительный распределительный коллектор с патрубком подвода охлаждающего пара и отводящими патрубками, каждый из которых имеет прямолинейный участок, пропущенный через отверстия в охлаждаемой диафрагме и изогнутый участок, в котором по торцам стыкуемых с обоймой диафрагм верхней и нижней половин обода охлаждаемой диафрагмы выполнены камеры, сообщенные с каждым прямолинейным и изогнутым участками отводящих патрубков. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к турбиностроению и может быть использовано при проектировании и модернизации паровых турбин.

Известно устройство для охлаждения ротора паровой турбины, содержащее патрубок подвода охлаждающего пара, размещенный в корпусе турбины и сообщенный каналом с кольцевой камерой подвода охлаждающего пара, выполненной в теле обоймы, гребень которой укреплен в корпусе турбины, а в гребне обоймы выполнены каналы с конфузорно-диффузорными участками. При этом устройство дополнительно снабжено коллектором, размещенным на теле обоймы, и соплами, расположенными в каналах осесимметрично в их конфузорах участках и подключенными к патрубку подвода охлаждающего пара через коллектор, причем выходные сечения сопл расположены в зоне соединения участков.

Охлаждение ротора паровой турбины достигаемое таким устройством недостаточно эффективно.

Наиболее близким к изобретению является устройство для охлаждения ротора паровой турбины, содержащее патрубок подвода охлаждающего пара, подключенный к распределительному коллектору, прикрепленному к наружной поверхности обоймы концевого уплотнения с отверстиями в ее гребне и сообщенному с камерой подвода охлаждающего пара, расположенной между обоймой концевого уплотнения, думмисом ротора, корпусом турбины и диском первой ступени и сообщенной через разгрузочные отверстия диска с межступенчатой камерой, расположенной между диском первой ступени и диафрагмой второй ступени, установленной в обойме диафрагм. Устройство снабжено дополнительным распределительным коллектором с патрубком подвода охлаждающего пара и отводящими патрубками. Обойма диафрагмы и диафрагма второй ступени выполнены с отверстиями, при этом дополнительный распределительный коллектор прикреплен к наружной поверхности обоймы диафрагмы, отводящие патрубки подсоединены к распределительным коллекторам и пропущены через отверстия гребня обоймы концевого уплотнения, обоймы диафрагмы и диафрагмы второй ступени, а их выходы размещены соответственно в камере подвода охлаждающего пара и в межступенчатой камере.

В известном устройстве наблюдается снижение эксплуатационной надежности охлаждаемой диафрагмы за счет появления значительного перепада температур между ободом и охлаждаемым телом диафрагмы и повышение уровня термических напряжений.

Кроме того, известное устройство является сложным при разборке проточной части турбины во время ее ремонта, поскольку требуется демонтаж устройства для охлаждения ротора.

В основу изобретения положена задача исключить перепад температур между ободом и охлаждаемым телом диафрагм и снизить максимальные напряжения, которые имеют место на выходной кромке лопатки вблизи тела диафрагмы, чтобы повысить эксплуатационную надежность охлаждаемой диафрагмы, при одновременном упрощении разборки проточной части при ремонте турбины.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для охлаждения элементов проточной части паровой турбины, содержащем патрубок подвода охлаждающего пара, подключенный к основному распределительному коллектору, прикрепленому к наружной поверхности обоймы концевого уплотнения, сообщенному с камерой подвода охлаждающего пара, расположенной между обоймой концевого уплотнения корпусом турбины и диском ротора и сообщенной через разгрузочные отверстия диска с межступенчатой камерой, расположенной между диском ротора и охлаждаемой диафрагмой, установленной в обойме диафрагм, к наружной поверхности которой прикреплен дополнительный распределительный коллектор с патрубком подвода охлаждающего пара и отводящими патрубками, каждый из которых имеет прямолинейный участок, пропущенный через отверстия в охлаждаемой диафрагме, и изогнутый участок по торцам стыкуемых с обоймой диафрагм верхней и нижней половин обода охлаждаемой диафрагмы выполнены камеры, сообщенные с каждым прямолинейным и изогнутым участками отводящих патрубков. Кроме того, каждый изогнутый участок отводящего патрубка образован по крайней мере двумя сообщенными между собой сквозными каналами в обойме диафрагм, при этом в канале, обращенном к кольцевой камере, расположена с возможностью перемещения выступающая часть патрубка, прикрепленного к торцу обода диафрагмы.

Сравнение заявляемого решения с другими известными техническими решениями показывает, что оно не известно и явным образом не следует из предшествующего уровня развития в данной области техники.

Использование в предлагаемом устройстве отличительных от прототипа признаков, характеризующихся наличием камер, расположенных в ободе верхней и нижней половин диафрагм, сообщающихся с дополнительным распределительным коллектором, позволяет повысить надежность охлаждаемой диафрагмы за счет выравнивания (на более низком уровне) температуры ее обода и тела и уменьшения уровня термических напряжений. При этом дополнительно выполнение изогнутого участка отводящего патрубка разъемным и подвижным позволяет упростить разборку проточной части при ее ремонте.

На фиг.1 показана проточная часть паровой турбины с устройством для охлаждения ротора и диафрагмы второй ступени, продольный разрез; на фиг.2 обойма концевого уплотнения с устройством для охлаждения ротора, продольный разрез; на фиг.3 узел I на фиг.1; на фиг.4 вид по стрелке А фиг.2; на фиг.5 разрез Б-Б на фиг.1.

Устройство для охлаждения ротора и диафрагмы паровой турбины содержит патрубок 1 подвода охлаждающего пара, размещенный в корпусе 2 турбины и подключенный к распределительному коллектору (кольцевой камере) 3, прикрепленному к наружной поверхности 4 обоймы 5 концевого уплотнения. В гребне 6 обоймы 5 выполнены отверстия 7. Камера 8 подвода охлаждающего пара, которая расположена между корпусом 2 турбины, обоймой 5, концевыми уплотнениями 9, ротором 10 и диском 11 первой ступени 12, через разгрузочные отверстия 13 сообщена с камерой 14 между ступенями расположенной между диском 11 и диафрагмой 15 второй ступени 16, которая установлена в обойме 17 диафрагмы. Устройство снабжено дополнительным распределительным коллектором 18 с патрубком 19 подвода охлаждающего пара, прикрепленным к наружной поверхности 20 обоймы 17 диафрагм, и отводящими патрубками 21 и 22. Отводящие патрубки 21 подсоединены к распределительному коллектору 3 и пропущены через отверстия 7, а их выход расположен в камере 8 подвода охлаждающего пара. Каждый прямолинейный участок отводящих патрубков 22 пропущен через отверстия в ободе 23, лопатках 24 и теле 25 диафрагмы 15 второй ступени 16, а их выход расположен между ступенями в камере 14. Каждый изогнутый участок отводящих патрубков 22 образован по крайней мере двумя сообщенными между собой сквозными каналами 26 и 27 в обойме 17 диафрагм. При этом в канале 26 расположена с возможностью перемещения выступающая часть патрубка 28, прикрепленного к торцу обода 23 и сообщенного с одной стороны с прямолинейным участком отводящих патрубков 22 через кольцевые камеры 29, которые выполнены по торцам стыкуемых с обоймой 17 диафрагм верхней и нижней половин обода 23 диафрагмы 15 второй ступени 16, а с другой с дополнительным распределительным коллектором 18. Патрубок 28 имеет уплотнения 30 в виде поршневых колец.

Для организации равномерной подачи в камеру 14 в теле диафрагмы 15 выполнена система полостей 31, в каждую из которых введены профилированные тела 32 с образованием сквозных каналов 33.

При работе паровой турбины охлаждающий пар, источником которого может служить низкопотенциальный пар, например, одного из отборов турбины, поступает из патрубка 1 подвода охлаждающего пара, установленного в отверстии 7, в распределительный коллектор 3, а из последнего поступает в камеру 8. Охлаждающий пар в камере 8 смешивается с паром из первой ступени 12 и охлаждает ротор 10 в районе концевых уплотнений 9 и диска 11. Из патрубка 19 подвода охлаждающего пара охлаждающий пар поступает в дополнительный распределительный коллектор 18, откуда через каналы 26 и 27 в обойме 17 диафрагм и патрубок 28 с уплотнительными кольцами 30 попадает в камеру 29 и через отводящие патрубком 21 и 22 в камеру 14. Из камеры 14 часть охлаждающего пара через разгрузочные отверстия 13 поступает в камеру 8, а другая часть охлаждает ротор 10 в зоне второй ступени 16. Подачей пара в камеру 29 исключается перепад температур между ободом и охлаждаемым телом диафрагмы.

Эффективность охлаждения диска 11 обеспечивается путем турбулизации потока охлаждающего пара, проходящего через сквозные каналы 33, организованные внутренней и внешней поверхностями соответственно полостей 31 и профилированных тел 32. При этом наряду с эффективным охлаждением ротора 10 с обоих сторон диска 11 одновременно охлаждается диафрагма 15, например, второй ступени, что позволяет обеспечить устойчиво охлаждение ротора на всех режимах эксплуатации турбины и повысить эксплуатационную надежность охлаждаемой диафрагмы.

За счет одновременного эффективного охлаждения ротора и диафрагмы повышаются маневренные свойства турбины и общий ресурс их металла за счет уменьшения повреждаемости от ползучести. Дополнительный эффект достигается в упрощении разборки проточной части турбины при ее ремонте, поскольку не требуется специальный демонтаж устройства для охлаждения ротора.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ, содержащее патрубок подвода охлаждающего пара, подключенный к основному распределительному коллектору, прикрепленному к наружной поверхности обоймы концевого уплотнения, сообщенному с камерой подвода охлаждающего пара, расположенной между обоймой концевого уплотнения, корпусом турбины и диском ротора и сообщенной через разгрузочные отверстия диска с межступенчатой камерой, расположенной между диском ротора и охлаждаемой диафрагмой, установленной в обойме диафрагмы, к наружной поверхности которой прикреплен дополнительный распределительный коллектор с патрубком подвода охлаждающего пара и отводящими патрубками, каждый из которых имеет прямолинейный участок, пропущенный через отверстия в охлаждаемой диафрагме, и изогнутый участок, отличающееся тем, что по торцам стыкуемых с обоймой диафрагм верхней и нижней половин обода охлаждаемой диафрагмы выполнены кольцевые камеры, сообщенные с одной стороны с прямолинейным, а с другой стороны с изогнутым участками каждого отводящего патрубка.

2. Устройство для охлаждения элементов проточной части паровой турбины, отличающееся тем, что каждый изогнутый участок отводящего патрубка образован по крайней мере двумя сообщенными между собой сквозными каналами в обойме диафрагмы, при этом в канале, обращенном к кольцевой камере, расположена с возможностью перемещения выступающая часть патрубка, прикрепленного к торцу обода диафрагмы.