Лопатка сопловой решетки влажно-паровой турбины
Владельцы патента RU 2392451:
Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного энергетического машиностроения" (ОАО "ВНИИАМ") (RU)
Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано в последних ступенях влажно-паровых турбин. Лопатка сопловой решетки влажно-паровой турбины содержит перо с входной и выходной кромками, выполненное в форме выпуклой и вогнутой поверхностей, а также канал вдуваемого пара. Средняя часть вогнутой поверхности накрыта покрывающей пластиной с образованием со стороны выходной кромки пера выпускной щели канала вдуваемого пара. Канал вдуваемого пара образован средней частью вогнутой поверхности и покрывающей пластиной со стороны входной кромки пера. Выпускная щель канала расположена относительно выходной кромки пера на расстоянии, составляющем 0,1…0,4 расстояния между его входной и выходной кромками. Изобретение направлено на повышение эффективности сепарации влаги. 2 ил.
Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано в последних ступенях влажно-паровых турбин.
Известна лопатка сопловой решетки влажно-паровой турбины, содержащая перо в форме выпуклой и вогнутой поверхностей, образующих канал вдуваемого пара с выпускной щелью, расположенной в выходной кромке пера (Авторское свидетельство СССР №1052678, F01D 25/32, 07.11.1983).
Использование известной лопатки приводит к резкому росту кромочных потерь, которые снижают экономичность влажно-паровой турбины.
К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных технических решений (прототипом) является лопатка сопловой решетки влажно-паровой турбины, содержащая перо с входной и выходной кромками, выполненное в форме выпуклой и вогнутой поверхностей, а также канал вдуваемого пара, причем средняя часть вогнутой поверхности накрыта покрывающей пластиной с образованием со стороны выходной кромки пера выпускной щели канала вдуваемого пара (Авторское свидетельство СССР № 771350, F01D 25/32, 15.10.1980).
В такой лопатке покрывающая пластина имеет влагоулавливающие щели, соединяющие канал сопловой решетки с выпускной щелью канала вдуваемого пара.
При работе турбины на вогнутой поверхности пера интенсивно осаждается влага, которая под воздействием рабочего потока пара движется в сторону выходной кромки пера. Встречая на пути движения влагоулавливающие щели, жидкость эжектируется в выпускную щель канала вдуваемого пара, где дробится и затем испаряется. Полученная смесь выходит в проточную часть турбины в конце щели за выходной кромкой пера.
Недостатком прототипа является пониженная эффективность сепарации влаги из рабочего потока пара, так как только часть жидкости, осевшей на пластине, затягивается силами эжекции в выпускную щель канала вдуваемого пара. Кроме того, из-за большого гидравлического сопротивления канала вдуваемого пара и его выпускной щели, вдуваемый пар теряет напор, что приводит к недостаточному дроблению и испарению жидкости. В результате часть жидкости проходит транзитом выпускную щель и затем уносится в межвенцовый зазор, в котором ее не удается распылить вдуваемым паром из-за короткой его протяженности.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности сепарации влаги в канале сопловой решетки.
Техническая задача решается в лопатке сопловой решетки влажно-паровой турбины, содержащей перо с входной и выходной кромками, выполненное в форме выпуклой и вогнутой поверхностей, а также канал вдуваемого пара, причем средняя часть вогнутой поверхности накрыта покрывающей пластиной с образованием со стороны выходной кромки пера выпускной щели канала вдуваемого пара, при этом канал вдуваемого пара образован средней частью вогнутой поверхности и покрывающей пластиной со стороны входной кромки пера, а выпускная щель канала расположена относительно выходной кромки пера на расстоянии, составляющем 0,1…0,4 расстояния между его входной и выходной кромками.
Образование канала вдуваемого пара средней частью вогнутой поверхности и покрывающей пластиной со стороны входной кромки пера и выполнение выпускной щели канала относительно выходной кромки пера на расстоянии, составляющем 0,1…0,4 расстояния между его входной и выходной кромками, снижает гидравлическое сопротивление канала вдуваемого пара и его выпускной щели, что повышает напор вдуваемого пара на выходе из выпускной щели. Образовавшаяся на покрывающей пластине жидкость, встретив на пути движения выпускную щель, распыляется сверхзвуковой струей вдуваемого пара и, двигаясь далее по оставшемуся участку вогнутой поверхности, не нарушая структуры рабочего потока в сопловой решетке, интенсивно испаряется за счет тепла, подводимого вдуваемым паром.
Если выпускная щель вдуваемого пара будет расположена относительно выходной кромки на расстоянии, меньшем чем 0,1 расстояния между входной и выходной кромками, влага может не успеть распылиться и испариться в канале сопловой решетки.
Если выпускная щель вдуваемого пара будет расположена относительно выходной кромки пера на расстоянии, большем чем 0,4 расстояния между входной и выходной кромками, то вогнутой поверхности и покрывающей пластины от входной кромки до щели может оказаться недостаточно, чтобы отсепарировать из рабочего потока максимальное количество влаги. В результате часть влаги, которая не успела отсепарироваться в канале сопловой решетки, останется в потоке.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид лопатки сопловой решетки влажно-паровой турбины; на фиг.2 показан поперечный разрез лопатки в зоне расположения канала вдуваемого пара.
Лопатка сопловой решетки влажно-паровой турбины содержит перо с входной кромкой 1 и выходной кромкой 2, выполненное в форме выпуклой поверхности 3 и вогнутой поверхности 4, а также канал 5 вдуваемого пара. Средняя часть вогнутой поверхности 4 накрыта покрывающей пластиной 6 с образованием со стороны выходной кромки 2 пера выпускной щели 7 канала 5. Канал 5 вдуваемого пара образован средней частью вогнутой поверхности 4 и покрывающей пластиной 6 со стороны входной кромки 1 пера. Выпускная щель 7 канала 5 расположена относительно выходной кромки 2 пера на расстоянии, составляющем 0,1…0,4 расстояния между его входной и выходной кромками 1 и 2 соответственно.
Канал 5 вдуваемого пара расположен в периферийной зоне направляющей лопатки, где концентрация влаги максимальная. Покрывающая пластина 6 приваривается к перу швом 8. Размер выпускной щели 7 составляет 0,8-1,0 мм и фиксируется круглыми дистанционирующими шайбами 9 соответствующей толщины, равномерно распределенными по длине щели 7. На фиг.1 шайбы 9 не видны, так как они расположены под пластиной 6, а позиция 9 на фиг.1 указывает на место расположения шайб 9.
Лопатка сопловой решетки влажно-паровой турбины работает следующим образом.
Рабочий поток пара проходит через канал сопловой решетки и омывает перо направляющей лопатки. При этом на вогнутой поверхности 4 пера интенсивно осаждается жидкость, которая под воздействием рабочего потока течет по покрывающей пластине 6 в сторону выпускной щели 7 канала 5 вдуваемого пара. Проходя над щелью 7, жидкость распыляется сверхзвуковой струей вдуваемого пара и, двигаясь далее по оставшемуся участку вогнутой поверхности 4, не нарушая структуры рабочего потока в сопловой решетке, интенсивно испаряется за счет тепла, подводимого вдуваемым паром. Этому способствует минимальный и постоянный по длине размер выпускной щели 7, а также касательное направление щели 7 относительно вогнутой поверхности 4 пера от этой щели 7 до выходной кромки 2.
Лопатка сопловой решетки влажно-паровой турбины, содержащая перо с входной и выходной кромками, выполненное в форме выпуклой и вогнутой поверхностей, а также канал вдуваемого пара, причем средняя часть вогнутой поверхности накрыта покрывающей пластиной с образованием со стороны выходной кромки пера выпускной щели канала вдуваемого пара, отличающаяся тем, что канал вдуваемого пара образован средней частью вогнутой поверхности и покрывающей пластиной со стороны входной кромки пера, а выпускная щель канала расположена относительно выходной кромки пера на расстоянии, составляющем 0,1…0,4 расстояния между его входной и выходной кромками.
