Паровая турбина и способ ее консервации

 

Паровая турбина и способ ее консервации относятся к области теплоэнергетики и могут быть использованы для консервации паровых турбин, установленных в закрытом помещении цеха. Данная технология консервации турбины и ее вспомогательного оборудования азотом значительно повышает экологическую безопасность в помещении цеха за счет устранения выхода азота через концевые уплотнения и экономичность за счет снижения общего расхода азота на консервацию при поддержании более низкого избыточного давления внутри турбины и вспомогательного оборудования. Для решения поставленных задач паровая турбина и ее вспомогательное оборудование, находящиеся в закрытом помещении цеха, в котором установлен продувочный трубопровод отвода среды за пределы цеха в его верхней части, снабжены линиями подвода консервирующего агента, например азота, и линией отвода азота из последних камер всех концевых уплотнений, которая с помощью дополнительного трубопровода соединена с продувочным трубопроводом диаметром не менее 20 мм. Для устранения выхода азота через концевые уплотнения в линиях отвода азота и дополнительном трубопроводе создается разрежение, которое обеспечивает тягу и выход азота через продувочный трубопровод за пределы цеха. При этом давление внутри корпусов турбины и вспомогательного оборудования поддерживают выше атмосферного на величину не менее 5 мм. 2 c.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для консервации паровых турбин, установленных в закрытом помещении цеха.

Известен способ консервации паровой турбины и ее вспомогательного оборудования азотом, заключающийся в заполнении последним внутреннего пространства турбины, парового и водяного пространства подогревателей и конденсатора, с поддержанием его избыточного давления, при этом подвод азота осуществляют через верхние точки заполняемых объемов, а выпуск - через их нижние точки. (РД 34.20.591.97., СПО ОРГРЭС, М., 1997 г., с.38).

Недостаток данного способа консервации связан с наличием значительных утечек азота через уплотнения турбины в помещение цеха, т.к. рекомендуемая директивными материалами величина давления азота в турбине должна составлять 500-1000 мм вод. ст., которая неоправданно велика и требует большого расхода азота.

Рекомендуемые методы ликвидации утечек - уплотнение резиной, клеем или шнуром, пропитанным краской, связаны с частичной разборкой уплотнений, что создает серьезные неудобства при остановах турбины в резерв.

Ввиду сложности реализации данного способа на многих электростанциях страны консервацию турбин азотом осуществляют без проведения работ по закрытию концевых щелей в концевых уплотнениях. В связи с этим, при нетоксичности азота, опасность связана с вытеснением (в определенных зонах турбины) кислорода из воздуха, что очень опасно для здоровья обслуживающего оборудование персонала.

Известна паровая турбина, содержащая корпус, вал с цилиндрами и соответственно уплотнениями, вспомогательное оборудование и продувочный трубопровод отвода среды за пределы цеха (продувочные трубопроводы предусматриваются проектами для всех закрытых помещений цехов). (А.В. Щегляев, Паровые турбины, М.:Энергия, 1976 г., с.158).

Недостатком данной турбины является то, что консервация ее, например, азотом сопровождается выходом последнего через уплотнения непосредственно в помещение цеха, что создает опасные зоны для здоровья обслуживающего персонала вблизи турбины. При этом требуется достаточно большой расход азота.

Техническая задача, решаемая предлагаемой конструкцией паровой турбины и способом консервации ее азотом, - повышение экологической безопасности за счет устранения выхода азота в помещение цеха и экономичности путем снижения общего расхода азота на консервацию за счет поддержания более низкого избыточного давления внутри турбины и вспомогательного оборудования.

Для решения поставленных задач в известной паровой турбине, содержащей один или несколько корпусов, вал с уплотнениями, вспомогательное оборудование, продувочный трубопровод отвода среды за пределы цеха, предлагается выполнить линию подвода консервирующего агента, например азота, соединенную через запорно-регулирующие устройства с распределительными линиями, обеспечивающими подвод азота ко всем корпусам турбины и вспомогательному оборудованию, и линию отвода азота из последних камер всех концевых уплотнений, соединенную с продувочным трубопроводом отвода среды за пределы помещения цеха дополнительным трубопроводом диаметром не менее 20 мм.

Для решения поставленных задач по известному способу консервации паровой турбины и ее вспомогательного оборудования, например, азотом путем подачи его в проточную часть корпусов турбины и ее вспомогательное оборудование с поддержанием избыточного давления, отвод азота осуществляют через линии отсоса из последних камер всех концевых уплотнений, линию отвода и дополнительный трубопровод, соединенный с продувочным трубопроводом отвода среды за пределы корпуса цеха в его верхней части, с обеспечением разрежения в линиях отсоса и отвода, при этом давление азота внутри корпусов турбины и вспомогательного оборудования поддерживают выше атмосферного на величину не менее 5 мм вод. ст.

Установка дополнительного трубопровода между линией отвода азота из последних камер всех концевых уплотнений и продувочным трубопроводом отвода среды за пределы цеха в его верхней части позволяет создать разрежение в линиях отсоса и отвода, что обеспечивает тягу между внутренними объемами всего консервируемого оборудования и исключает при этом выход азота в помещение цеха, что благоприятно сказывается на экологической ситуации в помещении цеха. Кроме того, продувочный трубопровод отвода среды за пределы цеха в его верхней части также создает "самотягу", аналогичную эффекту дымовой трубы, которая возникает за счет того, что температура азота в трубопроводе, находящемся внутри цеха, значительно выше, чем за его пределами (разница температур для тепловых цехов электростанций, как правило, составляет в разное время года 20-40^oС), что обеспечивает разрежение 20-50 мм вод. ст. в продувочном трубопроводе. Таким образом обеспечивается удаление азота за пределы цеха.

Поддержание избыточного давления внутри консервируемого оборудования не менее 5 мм вод. ст. позволяет значительно сократить его расход при консервации оборудования, т.к. при таком избыточном давлении и созданной "самотяге" не наблюдается выхода азота через концевые уплотнения в помещение цеха.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам, заявляемых паровой турбины и способа ее консервации азотом, отсутствуют. Следовательно, каждое из заявляемых изобретений соответствует условию патентоспособности "новизна".

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками каждого заявляемого изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.

Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками каждого из заявляемых изобретений преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, каждое из заявленных изобретений соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

В настоящей заявке на выдачу патента соблюдено требование единства изобретения, поскольку способ предназначен для консервации азотом предлагаемой паровой турбины. Заявленные изобретения решают одну и ту же техническую задачу - повышение эффективности и экологической безопасности при консервации турбины.

На чертеже изображена предлагаемая паровая турбина со вспомогательным оборудованием, установленная в закрытом помещении цеха.

Паровая турбина содержит установленные на валу (штрихпунктирная линия) цилиндры высокого давления (ЦВД) 1, цилиндр среднего давления (ЦСД) 2, цилиндр низкого давления (ЦНД) 3 с концевыми уплотнениями 4, последние камеры которых соединены линиями отсоса азота 5 с общей линией отвода 6. Подачу азота осуществляют через линию подвода 7 с установленными на ней задвижкой 8, обратным клапаном 9 и фланцевым разъемом 10, через распределительные линии 11 в ЦВД 1, ЦСД 2, регенеративные подогреватели 12, сетевые подогреватели 13, конденсатор 14, при этом линии отсоса азота 5 соединены с общей линией отвода азота 6, соединенной с продувочным трубопроводом 15 отвода азота за пределы закрытого помещения цеха 16, с помощью дополнительного трубопровода 17. Распределительные линии 11 и линия отвода 6 снабжены фланцевыми разъемами 10.

Реализуют предлагаемый способ консервации турбины, например азотом, следующим образом.

После останова турбины в резерв (отключение, дренирование и т.д.) через линию 7 и распределительные линии 11 подают азот к цилиндрам 1, 2, 3, регенеративным и сетевым подогревателям 12, 13 и конденсатору 14.

После заполнения азотом указанных элементов основного и вспомогательного оборудования осуществляют отвод азота через последние камеры 4 всех концевых уплотнений и линии отвода 5, 6 и дополнительный трубопровод 17 в продувочный трубопровод отвода азота 15 за пределы закрытого помещения цеха 16 в его верхней части (направление движения азота внутри консервируемого оборудования на чертеже показано стрелками). При этом давление внутри корпусов турбины и ее вспомогательного оборудования поддерживают выше атмосферного на величину не менее 5 мм вод. ст. При таком давлении сокращается расход азота на консервацию за счет снижения его выхода через концевые уплотнения. Установление избыточного давления менее 5 мм вод. ст. связано с трудностями его измерения, т.е. требуются высокоточные дорогостоящие приборы.

Дополнительный трубопровод 17, установленный между линией отвода азота 6 и продувочным трубопроводом 15 за пределы закрытого помещения 16 цеха, имеет диаметр не менее 20 мм, что обеспечивает разрежение и создает тягу между линиями отвода азота 5, 6 и продувочным трубопроводом отвода азота 15 за пределы помещения цеха 16 в его верхней части, в результате чего консервирующий азот вытягивается через трубопровод 15 в атмосферу.

Задвижки 8, обратные клапаны 9 и фланцевые разъемы 10 необходимы при режимах постановки и снятия с консервации, отключения схемы при пуске турбины в работу.

Избыточное давление внутри консервируемого оборудования возможно и ниже 5 мм вод. ст. с целью сокращения потерь азота, но указанная величина определяется точностью существующего измерительного оборудования.

Диаметр дополнительного трубопровода выбран не менее 20 мм, т.к. линия меньшего диаметра создаст дополнительное сопротивление, что может не обеспечить достаточного разрежения в линиях отсоса и отвода.

Предлагаемый способ прошел опытную проверку и используется на двух турбинах Набережночелнинской ТЭЦ. Реализация способа подтвердила его экономичность в плане расхода азота и благоприятную экологическую ситуацию в помещении цеха.

Формула изобретения

1. Паровая турбина, установленная в закрытом помещении цеха, содержащая один или несколько корпусов, вал с уплотнениями, вспомогательное оборудование, отличающаяся тем, что она содержит продувочный трубопровод отвода среды за пределы цеха в его верхней части и снабжена линией подвода консервирующего агента, например азота, соединенной через запорно-регулирующие устройства с линиями распределения, обеспечивающими подвод азота ко всем корпусам турбины и вспомогательному оборудованию, и линией отвода этого агента из последних камер всех концевых уплотнений, соединенной с продувочным трубопроводом отвода среды за пределы цеха дополнительным трубопроводом, диаметр которого составляет не менее 20 мм.

2. Способ консервации паровой турбины и ее вспомогательного оборудования, например азотом, путем его подачи в проточную часть корпусов турбины и ее вспомогательное оборудование с поддержанием избыточного давления, отличающийся тем, что отвод азота осуществляют через линии отсоса из последних камер всех концевых уплотнений, линию отвода и дополнительный трубопровод, соединенный с продувочным трубопроводом, с обеспечением разрежения в линиях отсоса и отвода, при этом давление внутри корпусов турбины и вспомогательного оборудования поддерживают выше атмосферного на величину не менее 5 мм в. ст.

РИСУНКИ

Рисунок 1