Диафрагма паровой турбины

 

Использование: в многоступенчатых паровых турбинах высокого давления пара. Сущность изобретения: в диске диафрагмы, снабженной в центральном отверстии двумя рядами сегментов с гребнями лабиринтного уплотнения, выполнены каналы, сообщающие ограниченную с двух сторон сегментами уплотнений камеру с сопловыми каналами. 3 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в паровых турбинах.

Известны диафрагмы паровых турбин высокого давления, которые устанавливают в зоне высоких и сверхкритических параметров пара и снабженных для уменьшения протечек пара по валу ротора двумя рядами сегментов с лабиринтовыми уплотнениями с гребнями, расположенными в фигурных пазах их центрального отверстия [1] Недостатком известного решения является наличие утечки пара через уплотнение.

Наиболее близким техническим решением является диафрагма паровой турбины, содержащая разъемный по диаметру диск с сопловыми каналами на ободе и центральным отверстием с двумя параллельными фигурными пазами по его окружности, в которых расположены сегменты с гребнями лабиринтового уплотнения, ограничивающими камеру [2] Путем установки в пазах центрального отверстия диафрагмы двух рядов сегментов увеличивают соответственно в два раза число гребней лабиринтового диафрагменного уплотнения в месте прохода вала паровой турбины. Это снижает утечки пара через уплотнения. Однако, даже при изменении таких совершенных уплотнений протечки пара через них существуют.

Недостатком данного решения является наличие утечки пара через уплотнение и отсутствие в известном решении их полезного использования.

Технической задачей, решаемой изобретением, является частичное использование пара протечек через указанные уплотнения диафрагмы для совершения полезной работы.

Технический результат достигается тем, что в диафрагме паровой турбины, содержащей разъемный по диаметру диск с сопловыми каналами на ободе и центральным отверстием с двумя параллельными фигурными пазами по его окружности, в которых расположены сегменты с гребнями лабиринтового уплотнения, ограничивающими камеру, в диске выполнены каналы, сообщающие камеру с сопловыми каналами.

Поскольку на диафрагменном уплотнении в центре перепад давления пара меньше, чем в сопловых каналах при расширении пара (иначе утечки пара через них не было бы), то имеется возможность отсасывать часть пара через выполненные в диске каналы эжекцией сопел и под воздействием центробежных сил вращающейся массы пара в камере между сегментами, уменьшая тем самым паразитную утечку пара без совершения полезной работы.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена диафрагма паровой турбины, на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - работа диафрагмы в составе турбинной ступени.

Диафрагма паровой турбины (фиг. 1), содержит разъемный по диаметру диск 1, сопловые каналы 2 (фиг. 2) на его ободе, образованные лопатками 3, внешний обод 4, фигурные пазы 5, сегменты 6 с гребнями 7 лабиринтового уплотнения с фиксирующими пружинами 8 над ними, каналы 9, сообщающие камеру между уплотнениями с каждым сопловым каналом 2 (за исключением двух сопловых каналов, находящихся в горизонтальном разъеме) и выполненные по радиусам диафрагмы.

На фиг. 3 показана установленная в корпусе 10 диафрагма по фиг. 1 в составе одной турбинной ступени с аналогичным фиг. 1 обозначениями, содержащая ротор 11 (для упрощения указана часть его вала с лабиринтовыми канавками 12), диск 13 с разгрузочными отверстиями 14 и рабочими лопатками 15, установленными в пазу на диске 13, которые на ободе снабжены бандажом 16 с гребнями уплотнения, а в корневой зоне уплотнительными гребнями 17 по окружности диска 13.

В корпусе 10 установлены надбандажные уплотнения 18. Работа диафрагмы паровой турбины в составе одной турбинной ступени (для других ступеней многоступенчатой паровой турбины аналогична нижеописанной) осуществляется следующим образом.

Подводимый к сопловым каналам 2 от предыдущей ступени пар G₁ при расширении в нем приобретает кинетическую энергию, которая полезно используется путем подачи его на рабочие лопатки 15, приводя во вращение вал ротора 11 с совершением механической работы по известному технологическому процессу. Часть пара G₂ (0,01-0,02% от расхода пара на паровую турбину) через лабиринтовое уплотнение протекает в камеру между диафрагмой и диском 13 ротора и через разгрузочные отверстия 14 в проточную часть последующих ступеней. Из камер между сегментами 6 лабиринтового уплотнения за счет центробежных сил, возникающих при вращении ротора 11 и эжекции сопловых каналов 2, часть перетечного пара G₃ отсасывается по каналам 9 непосредственно в сопловые каналы 2, смешиваясь с основным потоком пара G₁, и используется для совершения полезной работы.

Таким образом, путем отсоса пара по каналам 9 обеспечивается повышение экономичности турбины.

Формула изобретения

Диафрагма паровой турбины, содержащая разъемный по диаметру диск с сопловыми каналами на ободе и центральным отверстием с двумя параллельными фигурными пазами по его окружности, в которых расположены сегменты с гребнями лабиринтового уплотнения, ограничивающими камеру, отличающаяся тем, что в диске выполнены каналы, сообщающие камеру с сопловыми каналами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3