Выпускное устройство для паровой турбины



Выпускное устройство для паровой турбины
Выпускное устройство для паровой турбины
Выпускное устройство для паровой турбины
Выпускное устройство для паровой турбины
Выпускное устройство для паровой турбины
Выпускное устройство для паровой турбины
Выпускное устройство для паровой турбины
Выпускное устройство для паровой турбины
Выпускное устройство для паровой турбины
Выпускное устройство для паровой турбины
Выпускное устройство для паровой турбины

 


Владельцы патента RU 2538215:

Дженерал Электрик Компани (US)

Выпускное устройство (400) для двухпоточной паровой турбины (401) обеспечивает отдельный внешний выпускной канал (320) из верхней части (316) выпускного отверстия (315) первой секции (305) турбины и отдельный внешний выпускной канал (325) из нижней части (317) выпускного отверстия первой секции (305) турбины, ведущие к первому конденсатору (330). Также предусмотрен отдельный внешний выпускной канал (420) из верхней части (416) выпускного отверстия (415) второй секции (405) турбины и отдельный внешний выпускной канал (425) из нижней части (417) выпускного отверстия (415) второй секции (405) турбины. Достигается создание отдельных внешних каналов диффузора для верхней половины и нижней половины кольцевого выпускного отверстия для выпуска пара из турбины, таким образом обеспечивая благоприятное распределение отдельно верхней и нижней половины выпуска турбины по внешним выпускным каналам, не ограниченным традиционным выхлопным патрубком, и, кроме того, обеспечивая выход из внешних выпускных каналов к нескольким конденсаторам. 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Изобретение, в целом, относится к паровым турбинам и более конкретно к выпускным устройствам паровых турбин.

[0002] При выпуске отработанного пара из осевой турбины, например при выпуске отработанного пара в конденсатор, желательно обеспечить, насколько возможно, равномерный поток и минимизировать потери энергии от скопления вихрей, турбулентности и неоднородности в таком потоке. Обычно выпуск из турбины направляется в выхлопной патрубок и оттуда через выпускное отверстие в выхлопном патрубке, в направлении, по существу, перпендикулярном к оси турбины, в конденсатор. Желательно достичь плавного перехода от осевого потока при выпуске к радиальному потоку в выхлопном патрубке и, следовательно, равномерному потоку в выпускном отверстии этого патрубка в конденсатор.

[0003] При конструировании эффективного выхлопного патрубка для использования с такой осевой турбиной желательно избежать потерь на ускорение в любом использующемся направляющем средстве и достигнуть относительно равномерного распределения потока в выпускном отверстии выхлопного патрубка для наиболее эффективного преобразования энергии в турбине и эффективной подачи отработанного пара в конденсатор, с которым оно соединено.

[0004] Также желательно достичь оптимальной эффективности в лопатках последней ступени турбины перед выпуском пара из турбины путем относительно равномерного окружного и радиального распределения давления в выходной плоскости лопаток последней ступени турбины. Обычно делались попытки добиться этих результатов, используя патрубок, имеющий, насколько это возможно, короткую осевую длину, чтобы ограничить осевой размер турбинной установки.

[0005] В известных установках в выпускном канале, присоединенном к турбине, использовались лопатки, которые имеют плавно искривленные поверхности для эффективного изменения осевого потока пара из турбины на радиальный поток. Пример такого устройства для преобразования осевого выпускного потока из турбины в радиальный поток показан в патенте США №3552877 (Крист и др.). Дальнейшие разработки в области выхлопных патрубков для осевых турбин, как, например, патент США №4013378 (Герцог), включали использование наборов лопаток для дальнейшего выравнивания потока. Выхлопной патрубок включает первый набор направляющих лопаток, расположенных в выпускном канале, соединенном с турбиной рядом с ее последней ступенью. Эти лопатки искривлены для обеспечения относительно плавного перехода потока пара от осевого направления к, в целом, радиальному направлению. Первый набор направляющих лопаток окружает по периферии направляющее кольцо, и группа вторичных лопаток разнесены по окружности вокруг этого направляющего кольца. Пар, который выпускается радиально из первого набора лопаток к вторичным лопаткам, направляется вторичными лопатками к выпускному отверстию выхлопного патрубка. Вторичные лопатки, по существу, равномерно разнесены вокруг направляющего кольца и искривлены под разными углами, чтобы осуществить различные углы выпуска пара из этих лопаток. Углы выпуска выбираются так, чтобы направлять пар к выпускному отверстию выхлопного патрубка способом, при котором достигается, по существу, однородное распределение потока по выходной плоскости лопаток последней ступени и по плоскости выпускного отверстия. Однако в то время как такие лопатки могут быть оптимизированы для одного набора условий для потока, они могут работать со значительно меньшей эффективностью при других потоках.

[0006] В паровых турбинах, например, широко используются диффузоры. Эффективные диффузоры могут повысить эффективность и выходную мощность турбины. К сожалению, усложненные траектории потока, существующие в таких турбинах, а также проблемы конструирования, вызванные ограниченностью пространства, делают почти невозможным конструирование полностью эффективных диффузоров. Часто происходит разделение потока, которое полностью или частично разрушает способность диффузора поднимать статическое давление, когда скорость пара уменьшается при увеличении площади потока. Для патрубков с направлением выпуска вниз, используемых в осевых паровых турбинах, потери от выпуска из диффузора к выпуску из выхлопного патрубка изменяются от верха до низа. Наверху значительная часть потока должна быть повернута на 180 градусов, чтобы поместить его над диффузором и внутренним корпусом, и затем повернута вниз. Давление наверху, таким образом, выше, чем у боковых поверхностей, где оно, в свою очередь, выше, чем в нижней части.

[0007] Дополнительным осложнением функционирования выхлопных патрубков является проблема выпуска к отдельным конденсаторам из противоположных частей турбины в двухпоточной паровой турбине, такой как двухпоточная паровая турбина низкого давления. Обычно используются несколько конденсаторов давления, улучшающие скорость нагрева по двум основным причинам. Они создают низкое среднее противодавление, и конденсат, покидающий конденсатор, имеет более высокую температуру, чем для одиночных конденсаторов давления. Противодавление в случае многочисленных конденсаторов давления является более низким, потому что отвод тепла на единицу длины конденсатора является более равномерным. Термодинамически это означает, что тепло передается при более низкой средней разнице температур, т.е. более эффективно. Известна двухпоточная паровая турбина с несколькими проточными каналами к конденсаторам (Нишиока, патент США №4306418).

[0008] Противоположные секции двухпоточных осевых паровых турбин традиционно выпускают пар в общий выхлопной патрубок, который окружает противоположные секции, и затем выпускают в общий конденсатор. Для того чтобы осуществлять выпуск в отдельные конденсаторы отдельных секций многосекционного конденсатора, известно использование перегородок, которые разделяют выхлопной патрубок для каждой секции турбины - первой и второй. Путем использования перегородок можно разделять конденсатор на отдельные секции, каждая из которых проточно сообщается с одной из разделенных секций выхлопного патрубка. Таким образом, выпуск из противоположных секций турбины может осуществляться в отдельные секции конденсатора, с различными рабочими давлениями (См. Сильвестри и др., патент США №4557113).

[0009] Известно также (Сильвестри и др., патент США №5174120) использование вертикальной разделительной пластины в выпускном потоке из выпускного отверстия в каждой из противоположных секций двухпоточной паровой турбины и направление разделенного потока к отдельным конденсаторам. Более конкретно вертикальная разделительная пластина разделяет поток из кольцевого выпускного отверстия турбины (в соответствующем конце секции турбины), текущий между внутренней направляющей потока и внешней направляющей потока. Следующая вертикальная разделительная пластина (пластины) разделяет выхлопной патрубок вертикально вдоль осевого направления. Вертикально разделенный выхлопной патрубок может затем быть проточно соединен с конденсаторами раздельного давления с обеспечением поперечного разделения выпуска из секции турбины. Поперечно разделенный выпуск может затем быть направлен к определенным конденсаторам.

[0010] Фиг.1 показывает вид в аксонометрии с частичным разрезом двухпоточной паровой турбины. Фиг.2 показывает часть двухпоточной паровой турбины, включая выпускной проточный канал. Паровая турбина, в целом, обозначенная номером 10 позиции, содержит ротор 12, на котором установлены турбинные лопатки 14. Внутренний корпус 16 также показан как содержащий несколько диафрагм 18. Центрально расположенное радиальное впускное отверстие 20 для пара подает пар к каждой из турбинных лопаток и статорных лопаток на противоположных сторонах по оси турбины с обеспечением вращения ротора. Статорные лопатки диафрагм 18 и смежные в осевом направлении турбинные лопатки 14 образуют различные ступени турбины, формирующие проточный канал, и понятно, что пар выпускается из последней ступени турбины с попаданием в конденсатор (не показан).

[0011] Также показан внешний выхлопной патрубок 22, который окружает и поддерживает внутренний корпус турбины, а также другие части, такие как подшипники. Турбина включает направляющие 24 для направления пара, выпускаемого из турбины, в выпускное отверстие 26 для направления к одному или более конденсаторам. При использовании выхлопного патрубка, поддерживающего турбину, подшипники и вспомогательные части, тракт отработанного пара становится извилистым и в нем происходят потери давления, приводя к уменьшению производительности и эффективности. Внутри выхлопного патрубка 22 могут находиться опорные конструкции, поддерживающие выхлопной патрубок и помогающие в направлении потока отработанного пара. Примерная опорная конструкция 30 расположена с обеспечением приема и направления потока 35 отработанного пара из паровой турбины 10. Рассеяние пара ограничивается объемом выхлопного патрубка 22.

[0012] Традиционные устройства выхлопных патрубков с вертикальными разделителями, описанные выше, относятся к поперечному разделению выпуска из выпускного отверстия турбины. Однако традиционное устройство выхлопного патрубка не является благоприятным для обеспечения вертикального разделения выпускного потока из выпускного отверстия турбины. Соответственно может быть полезным создать такое выпускное устройство, которое вертикально разделяет поток из верхней и нижней половин кольцевого выпускного отверстия турбины.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0013] Настоящее изобретение относится к выпускному устройству для паровых турбин, расположенному между выпускным отверстием секций турбины и конденсаторами.

[0014] Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложено выпускное устройство для паровой турбины. Устройство содержит первый конденсатор и первую секцию турбины, имеющую первое выпускное отверстие, сообщающееся с первым конденсатором. К верхней части первого выпускного отверстия турбины присоединен по меньшей мере один внешний выпускной канал, и к нижней части первого выпускного отверстия турбины присоединен по меньшей мере один внешний выпускной канал. Указанный по меньшей мере один внешний выпускной канал, присоединенный к верхней части первого выпускного отверстия турбины, и указанный по меньшей мере один выпускной канал, присоединенный к нижней части первого выпускного отверстия турбины, проточно соединены с первым конденсатором.

[0015] Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложена паротурбинная установка. Паровая турбина содержит первую секцию с первым выпускным отверстием и первый конденсатор, проточно сообщающийся с первым выходным отверстием первой секции турбины. К верхней части первого выпускного отверстия турбины присоединен по меньшей мере один внешний выпускной канал, и к нижней части первого выпускного отверстия турбины присоединен по меньшей мере один внешний выпускной канал. Указанный по меньшей мере один внешний выпускной канал, присоединенный к верхней части первого выпускного отверстия турбины, проточно соединен с первым конденсатором. Указанный по меньшей мере один выпускной канал, присоединенный к нижней части первого выпускного отверстия турбины, проточно соединен с первым конденсатором.

[0016] Согласно следующему аспекту настоящего изобретения предложена паротурбинная установка, содержащая двухпоточную паровую турбину, включающую первую секцию с первым выпускным отверстием турбины и вторую секцию со вторым выпускным отверстием турбины. Турбина высокого давления, турбина среднего давления, или обе эти турбины содержат общий роторный вал с возможностью вращения соединенный с роторным валом двухпоточной паровой турбины. С первым выпускным отверстием турбины первой секции турбины проточно сообщается первый конденсатор, а со вторым выпускным отверстием второй секции турбины проточно сообщается второй конденсатор.

[0017] По меньшей мере один внешний выпускной канал соединен с верхней частью первого выпускного отверстия турбины и, кроме того, проточно соединен с первым конденсатором. По меньшей мере один внешний выпускной канал соединен с нижней частью первого выпускного отверстия турбины и, кроме того, проточно соединен с первым конденсатором. По меньшей мере один внешний выпускной канал соединен с верхней частью второго выпускного отверстия турбины и, кроме того, проточно соединен со вторым конденсатором. По меньшей мере один внешний выпускной канал присоединен к нижней части второго выпускного отверстия турбины и, кроме того, проточно соединен с со вторым конденсатором.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0018] Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения будут лучше понятны при рассмотрении следующего подробного описания со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых одинаковые номера представляют подобные части на всех чертежах и на которых:

[0019] Фиг.1 показывает вид в аксонометрии с частичным разрезом двухпоточной паровой турбины;

[0020] Фиг.2 показывает часть двухпоточной паровой турбины, включающую выпускной проточный канал;

[0021] Фиг.3А показывает вид сбоку первого варианта выполнения выпускного устройства из первой секции паровой турбины;

[0022] Фиг.3В показывает вид с торца первого варианта выполнения выпускного устройства из первой секции паровой турбины;

[0023] Фиг.3С показывает вид с торца второго варианта выполнения выпускного устройства из первой секции паровой турбины;

[0024] Фиг.4А показывает вид сбоку третьего варианта выполнения выпускного устройства из противоположных концов двухпоточной паровой турбины;

[0025] Фиг.4 В показывает вид с торца третьего варианта выполнения выпускного устройства двухпоточной паровой турбины;

[0026] Фиг.4С показывает вид с торца четвертого варианта выполнения выпускного устройства двухпоточной паровой турбины;

[0027] Фиг.5А показывает вид сбоку обычного выпускного устройства из двухпоточной паровой турбины низкого давления в конденсатор;

[0028] Фиг.5 В показывает вид с торца пятого варианта выполнения выпуска потока из двухпоточной паровой турбины в боковой конденсатор;

[0029] Фиг.6 показывает вид сбоку шестого варианта выполнения, обеспечивающего уравновешивание осевого усилия однопоточной турбины суммарным осевым усилием двухпоточной паровой турбины.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0030] Следующие варианты выполнения настоящего изобретения имеют много преимуществ, включая создание отдельных внешних каналов диффузора для верхней половины и нижней половины кольцевого выпускного отверстия для выпуска пара из турбины, таким образом обеспечивая благоприятное распределение отдельно верхней и нижней половины выпуска турбины по внешним выпускным каналам, не ограниченным традиционным выхлопным патрубком и, кроме того, обеспечивая выход из внешних выпускных каналов к нескольким конденсаторам.

[0031] Фиг.3А показывает вид сбоку первого варианта выполнения выпускного устройства из первой секции паровой турбины. Выпускное устройство 300 турбины включает первую секцию 310 паровой турбины 301, которая содержит ротор, лопатки, корпуса диафрагм и внутренний паровой проточный тракт, как описано применительно к фиг.1 и фиг.2. В первой секции 305 турбины проходит входной поток 310 пара, сообщающий энергию ротору и выходящий в первое выпускное отверстие 315 турбины. Первое выпускное отверстие 315 может включать верхнюю часть 316 и нижнюю часть 317. Верхняя часть 316 может осуществлять выпуск в один или несколько внешних выпускных каналов для рассеяния отработанного пара. Нижняя часть 317 может осуществлять выпуск в один или несколько внешних выпускных каналов для рассеяния отработанного пара. Фиг.3А показывает одиночный внешний выпускной канал 320 из верхней части 316 первого выпускного отверстия 315 турбины к первому конденсатору 330 и одиночный внешний выпускной канал 325 из нижней части 317 первого выпускного отверстия 315 к первому конденсатору 330. Фиг.3В показывает вид с торца первого варианта выпускного устройства из первой секции паровой турбины. Выпускные каналы 320 и 325 могут проточно сообщаться по соединению 335, внешнему по отношению к секции 305 турбины.

[0032] Фиг.3С показывает вид с торца второго варианта выполнения выпускного устройства 345 из первой секции паровой турбины. Здесь верхняя часть первого выпускного отверстия 315 турбины включает первую верхнюю часть 318 и вторую верхнюю часть 319. Первый верхний внешний выпускной канал 321 может перемещать отработанный пар из первой верхней части 318 и доставлять его в первый конденсатор 330. Второй верхний внешний выпускной канал 322 может перемещать отработанный пар из первой верхней части 319 и доставлять его в первый конденсатор 330. В этом варианте включение единственного внешнего выпускного канала 320 может вводить отработанный пар из нижней части первого выпускного отверстия 315 турбины в гидравлическую связь с первым конденсатором 330. Хотя и не показанные дальнейшие варианты выполнения могут включать несколько внешних выпускных каналов между несколькими нижними частями первого выпускного отверстия турбины и первым конденсатором.

[0033] Внешние выпускные каналы 320, 321, 322, 325 могут включать выпускные каналы, внешние по отношению к паровой турбине, включая разные формы и размеры каналов. Внешние выпускные каналы проточно сообщаются с секцией выпускного отверстия турбины, как описано выше, и первым конденсатором 330. Внешние выпускные каналы могут, кроме того, быть связаны вместе за паровой турбиной с обеспечением проточного сообщения связью 335. В следующем варианте внешнего выпускного устройства внешние выпускные каналы могут быть соединены вне паровой турбины в общий канал, который проточно сообщается с первым конденсатором.

[0034] Фиг.4А показывает вид сбоку третьего варианта выполнения выпускного устройства для выпуска пара с противоположных концов двухпоточной паровой турбины. Выпускное устройство 400 для двухпоточной паровой турбины включает первую секцию 305 турбины и связанный с ней выпускной канал, как описано выше, и вторую секцию 405 турбины и связанный с ней выпускной канал. Вторая секция 405 турбины может включать ротор, лопатки, корпуса, диафрагмы и паровой тракт, как описано применительно к фиг.1 и фиг.2. Вторая секция 405 турбины пропускает поток 410 пара через впускное отверстие, сообщая энергию к ротору (не показан), и выпускает этот пар во второе выпускное отверстие 415 турбины. Второе выпускное отверстие 415 может включать верхнюю часть 416 и нижнюю часть 417. Верхняя часть 416 второго выпускного отверстия 415 может выпускать пар в один или несколько внешних выпускных каналов для рассеяния отработанного пара. Нижняя часть 417 второго выпускного отверстия 415 турбины может выпускать отработанный пар в один или несколько внешних выпускных каналов 425 для рассеяния отработанного пара. Фиг.4А показывает одиночный внешний выпускной канал 420 из верхней части 416 второго выпускного отверстия 415, ведущий ко второму конденсатору 430, и одиночный внешний выпускной канал 425 из нижней части 417 второго выпускного отверстия 415 турбины, ведущий также ко второму конденсатору 430. Фиг.4В показывает вид с торца третьего варианта выполнения выпускного устройства из второй секции паровой турбины. Фиг.4В представляет вид с торца первой секции турбины и второй секции турбины, где номера позиций для второй секции турбины приводятся в скобках. Соединительная связь 435 может, кроме того, проточно соединять внешние выпускные каналы 420, 425 за вторым выпускным отверстием 415 турбины. Кроме того, за соединительной связью 435 внешние каналы 420, 425 могут соединяться в общий внешний выпускной канал, ведущий во второй конденсатор 430.

[0035] Фиг.4С показывает вид с торца третьего варианта выполнения выпускного устройства двухпоточной паровой турбины. Фиг.4С представляет вид с торца первой секции турбины и второй секции турбины, где номера позиций для второй секции турбины даются в скобках. Здесь верхняя часть выпускного отверстия 415 второй турбины включает первую верхнюю часть 418 и вторую верхнюю часть 419. Первый верхний внешний выпускной канал 421 может перемещать пар от первой верхней части 418 и доставлять его во второй конденсатор 430. Второй верхний внешний выпускной канал 422 может перемещать отработанный пар из второй верхней части 419 и доставлять его во второй конденсатор 430. В этом варианте включение единого внешнего выпускного канала 425 может вводить отработанный пар из нижней части второго выпускного отверстия 415 турбины в гидравлическое соединение со вторым конденсатором 430. Дальнейшие варианты, хотя и не показаны, могут включать несколько внешних выпускных каналов между несколькими нижними частями второго выпускного отверстия турбины и вторым конденсатором. Вид с торца на фиг.4 может также представлять выпускное устройство для первой секции турбины.

[0036] В следующем аспекте настоящего изобретения, для лопаток последних ступеней на каждом конце двухпоточной турбины низкого давления, представленной на фиг.4С, могут быть созданы различные по площади кольцевые проходные сечения. На фиг.4С, например, первая секция 305 турбины может иметь выходное кольцевое проходное сечение 380 с площадью, большей по величине, чем площадь выходного кольцевого проходного сечения 480 для второй секции 405 турбины. При большей площади кольцевого проходного сечения первая секция 305 турбины может создавать большую выходную мощность и большее осевое усилие, чем вторая секция турбины с меньшей площадью выходного кольцевого проходного сечения. Внешние выпускные каналы из первой секции турбины могут быть проведены к первому конденсатору, а внешние выпускные каналы из второй секции турбины могут быть проведены ко второму конденсатору, причем первый конденсатор может поддерживаться при более высоком вакууме относительно второго конденсатора посредством известных размеров охлаждающих поверхностей соответствующих конденсаторов и определенного выбора потока охлаждающей воды и температуры. Кроме того, первый конденсатор 330 и второй конденсатор 430 могут быть частью единого объединенного конденсатора 490. Далее, поток 370 охлаждающей воды через первый конденсатор 330 и поток 470 охлаждающей воды через второй конденсатор 430 могут быть соединены последовательно, протекая из первого конденсатора через второй конденсатор.

[0037] Далее, можно понимать, что в то время как предыдущие описания предусматривали выпуск к конденсаторам, расположенным ниже турбины, настоящее изобретение может также предусматривать выпуск в боковом направлении. Боковой выпуск из турбины к конденсатору, смонтированному рядом с турбиной, применяется, чтобы избежать значительных размеров в вертикальном направлении при расположении друг над другом этих больших компонентов. Фиг.6А показывает обычный боковой выпуск из двухпоточной паровой турбины 520 низкого давления в конденсатор 530, установленный на общем основании 540 с электрогенератором 545. Обычный боковой выхлопной патрубок 510 направляет отработанный пар из паровой турбины 520 к конденсатору 530. Фиг.5 В показывает вид с торца пятого варианта выполнения выпускного устройства двухпоточной паровой турбины к боковому конденсатору. Выхлопной патрубок 550 окружает выпускное отверстие 555 турбины. Выпускное отверстие 555 турбины может включать смежную часть 560 и противоположную часть 565 по отношению к боковому конденсатору (фиг.5А, 530). Противоположная часть 565 может, кроме того, быть разделена на первую противоположную часть 566 и вторую противоположную часть 567. Выпускной канал 570 может проходить от смежной части 560 выпускного отверстия 555 турбины к боковому конденсатору 590. Выпускной канал 575 может проходить от первой противоположной части 566 выпускного отверстия 555 турбины к боковому конденсатору 590, и выпускной канал 580 может проходить от второй противоположной части 567 к боковому конденсатору 590.

[0038] Фиг.6 иллюстрирует на виде сбоку уравновешивание осевого усилия однопоточной турбины суммарным усилием двухпоточной паровой турбины, чему содействует управление выпуском. Ротор 640 однопоточной турбины 600 механически соединен с роторами 350, 450 двухпоточной паровой турбины 401 общим валом 650. Однопоточная турбина 601 может включать паровую турбину высокого давления и/или паровую турбину среднего давления. Однопоточная турбина 601 содержит секцию 605, которая может включать ротор, корпуса, диафрагмы и паровой тракт, как описано применительно к фиг.1 и фиг.2. Секция 605 турбины пропускает входной поток 610 пара, сообщая энергию ротору 640, и выпускает поток в выпускное отверстие 615 турбины. Действие пара однопоточной паровой турбины 600 на ротор 640 вызывает общее осевое усилие 660 на общий вал 650. В двухпоточной паровой турбине 410 поток 310 пара создает осевое усилие 390, а поток 410 пара создает осевое усилие 490. Так как усилия 390, 490 имеют противоположные направления, возникает результирующее усилие 495, которое через соответствующие роторы действует на общий вал 650. Выбор размера площадей выходного кольцевого проходного сечения 380 на выходе из первой секции 305 турбины и выходного кольцевого проходного сечения 480 на выходе из второй секции 405 турбины может позволить сделать результирующее усилие 495 равным по величине и противоположным по направлению усилию 660 в однопоточной турбине 600. Уравновешенное осевое усилие в объединенной однопоточной паровой турбине/двухпоточной паровой турбине исключает необходимость в большом и дорогом упорном подшипнике для общего вала 650.

[0039] Хотя выше описаны различные варианты выполнения, из описания понятно, что могут быть сделаны различные комбинации элементов, вариации или усовершенствования, которые будут находиться в пределах объема изобретения.

Перечень элементов:

10 - паровая турбина

12 - ротор

14 - лопатка

16 - корпус

18 - диафрагмы

20 - впускное отверстие для пара

22 - выхлопной патрубок

24 - направляющая для пара

26 - выпускное отверстие

30 - опорная конструкция

35 - поток отработанного пара

300 - выпускное устройство турбины

301 - паровая турбина

305 - первая секция турбины

310 - впускной поток пара

315 - первое выпускное отверстие турбины

316 - верхняя часть

317 - нижняя часть

318 - первая верхняя часть

319 - вторая верхняя часть

320 - внешний выпускной канал из верхней части

321 - первый верхний внешний выпускной канал

322 - второй верхний внешний выпускной канал

325 - внешний выпускной канал из нижней части

330 - первый конденсатор

331 - вакуум первого конденсатора

335 - соединительная связь

380 - проходное сечение парового канала последней ступени

390 - осевое усилие первой секции турбины

400 - выпускное устройство турбины

401 - паровая турбина

405 - вторая секция турбины

410 - входной поток пара

401 - паровая турбина

405 - вторая секция турбины

415 - второе выпускное отверстие турбины

416 - верхняя часть

417 - нижняя часть

418 - первая верхняя часть

419 - вторая верхняя часть

420 - внешний выпускной канал из верхней части

421 - первый верхний внешний выпускной канал

422 - второй верхний внешний выпускной канал

425 - внешний выпускной канал из нижней части

430 - второй конденсатор

431 - вакуум второго конденсатора

435 - соединительная связь

480 - проходное сечение парового канала последней ступени второй секции турбины

490 - осевое усилие второй секции турбины

601 - турбина высокого/среднего давления

605 - секция турбины

610 - поток пара высокого/среднего давления

615 - выпускное отверстие высокого/среднего давления

640 - вал ротора высокого/среднего давления

660 - осевое усилие высокого/среднего давления.

1. Выпускное устройство (300) для паровой турбины (401), содержащее:
первый конденсатор (330),
первую секцию (305) турбины, включающую первое выпускное отверстие (315) турбины, проточно сообщающееся с первым конденсатором (330),
по меньшей мере один внешний выпускной канал (320), соединенный с верхней частью (316) первого выпускного отверстия (315) турбины, и
по меньшей мере один внешний выпускной канал (325), соединенный с нижней частью (317) первого выпускного отверстия (315),
причем указанный по меньшей мере один внешний выпускной канал (320), соединенный с верхней частью (316) первого выпускного отверстия (315) турбины, и указанный по меньшей мере один выпускной канал (325), соединенный с нижней частью (317) первого выпускного отверстия (315) турбины, проточно соединены с первым конденсатором (330),
при этом паровая турбина (401) является двухпоточной паровой турбиной, имеющей второе выпускное отверстие (415), проточно сообщающееся со вторым конденсатором (430), при этом указанный по меньшей мере один внешний выпускной канал (420), соединенный с верхней частью (416) второго выпускного отверстия (415) турбины, и указанный по меньшей мере один внешний выпускной канал (425), соединенный с нижней частью (417) второго выпускного отверстия (415) турбины, проточно сообщаются со вторым конденсатором (430).

2. Выпускное устройство (300) по п.1, в котором указанный по меньшей мере один внешний выпускной канал (320), соединенный с верхней частью (316) первого выпускного отверстия (315) турбины, содержит первый верхний внешний выпускной канал (321) и второй верхний внешний выпускной канал (322), проточно сообщающиеся с первым конденсатором (330), при этом указанный по меньшей мере один внешний выпускной канал (325), соединенный с нижней частью (317) первого выпускного отверстия (315) турбины, является единым внешним выпускным каналом, ведущим к первому конденсатору (330).

3. Выпускное устройство (400) по п.1 или 2, в котором указанный по меньшей мере один внешний выпускной канал (420), соединенный с верхней частью (416) второго выпускного отверстия (415) турбины, содержит первый верхний внешний выпускной канал (421) и второй верхний внешний выпускной канал (422), проточно сообщающиеся со вторым конденсатором (430), при этом указанный по меньшей мере один внешний выпускной канал (425), соединенный с нижней частью (417) второго выпускного отверстия (415) турбины, является единым внешним выпускным каналом, ведущим ко второму конденсатору (430).

4. Выпускное устройство (400) по п.3, в котором площадь проходного сечения (380) парового канала последней ступени первой секции (305) турбины больше площади проходного сечения (480) парового канала последней ступени второй секции (405) турбины, причем первый конденсатор (330) является высоковакуумным конденсатором, а второй конденсатор (430) является низковакуумным конденсатором.

5. Выпускное устройство (400) по п.4, в котором первый конденсатор (330) и второй конденсатор (430) являются частями конденсатора (490), состоящего из нескольких частей.

6. Выпускное устройство (400) по п.5, содержащее поток (370) охлаждающей воды для первого конденсатора (330) и поток (470) охлаждающей воды для второго конденсатора (430), причем указанные потоки (370, 470) охлаждающей воды соединены последовательно.

7. Выпускное устройство (400) по п.1, в котором указанный по меньшей мере один внешний выпускной канал (320), соединенный с верхней частью (316) первого выпускного отверстия (315) турбины, проточно соединен с указанным по меньшей мере одним внешним выпускным каналом (325), соединенным с нижней частью (317) первого выпускного отверстия (315) турбины, с образованием общего выпускного канала, ведущего к первому конденсатору (330), а указанный по меньшей мере один внешний выпускной канал (420), соединенный с верхней частью (416) второго выпускного отверстия (415), проточно соединен с указанным по меньшей мере одним внешним выпускным каналом (425), соединенным с нижней частью (417) второго выпускного отверстия (415), с образованием общего выпускного канала, ведущего ко второму конденсатору (430).

8. Выпускное устройство (400) по п.3, в котором первый верхний внешний выпускной канал (321) и второй верхний внешний выпускной канал (322), соединенные с первым выпускным отверстием (315) турбины, проточно соединены с указанным по меньшей мере одним внешним выпускным каналом (325), соединенным с нижней частью (317) первого выпускного отверстия (315) турбины, с образованием общего выпускного канала, ведущего к первому конденсатору (330), а первый верхний внешний выпускной канал (421) и второй верхний внешний выпускной канал (422), соединенные со вторым выпускным отверстием (415) турбины, проточно соединены с указанным по меньшей мере одним внешним выпускным каналом (425), соединенным с нижней частью (417) второго выпускного отверстия (415) турбины, с образованием общего выпускного канала, ведущего ко второму конденсатору (430).

9. Выпускное устройство (400) по п.8, содержащее:
турбину высокого давления, или турбину (601) среднего давления, или обе эти турбины, содержащие общий вал (650) ротора, соединенный с возможностью вращения с валом (350)/(450) ротора двухпоточной паровой турбины (401),
причем указанные турбина высокого давления, или турбина (601) среднего давления, или обе эти турбины создают осевое усилие (660), воздействующее на общий вал (650) ротора, при этом площадь проходного сечения (380) парового канала последней ступени первой секции (305) двухпоточной паровой турбины (401) больше площади проходного сечения (480) парового канала последней ступени второй секции (405) двухпоточной паровой турбины (401), с созданием тем самым суммарного осевого усилия (495) на общем валу (650), по существу, уравновешивающего результирующее осевое усилие при номинальных условиях работы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетике. Часть низкого давления паровой турбины, включающая регулирующий орган на входе, группу ступеней с промежуточными камерами и выхлопной патрубок, соединенный с конденсатором, разделенным трубной системой на входной и выходной объемы, при этом выходной объем конденсатора соединен с промежуточной камерой, например, перед последней ступенью, посредством перепускной трубы с клапаном.

Выпускной патрубок для использования с турбиной, включающей множество ступеней, выполнен с возможностью направления пара из турбины в конденсатор и содержит опорный конус, окружающий ротор турбины, направляющую и колпак направляющей.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в выхлопном тракте газоперекачивающего агрегата или газотурбинной электростанции. Диффузор выхлопного тракта газотурбинной установки содержит обечайку с фланцами, кожух, охватывающий обечайку и звукоизоляцию, размещенную между обечайкой и кожухом.

Изобретение относится к выхлопным устройствам и может использоваться в составе газоперекачивающего агрегата с газотурбинной установкой. Выхлопное устройство содержит диффузор, переходник с разделяющими поток ребрами и шумоглушитель кассетного типа, размещенный под углом 30-60° к оси переходника.

Изобретение относится к конструкции опорных или установочных устройств выходного устройства турбины. Выходное устройство турбины содержит полые аэродинамические профилированные стойки, размещенные за рабочим колесом последней ступени турбины, а также аэродинамические профилированные контура.

Выхлопное устройство турбомашины содержит корпус с входным отверстием, расположенным вокруг оси вращения турбины, диффузор, расположенное в наружной стенке корпуса выходное отверстие и дополнительную перегородку.

Изобретение относится к области энергетики, преимущественно для сбросных систем пара тепловых электрических станций, например, выбросам пара при срабатывании главных предохранительных клапанов котлов, продувок пароперегревателей, растолок котлов и котлов-утилизаторов при расходах сбрасываемого пара более 30 т/ч и степени нерасчетности недорасширенной струи пара n=pa/pc>1, где pa - давление атмосферного воздуха, pc - статическое давление пара на срезе выхлопного трубопровода.

Изобретение относится к конструктивным элементам турбины, взаимосвязям между корпусом турбины и ее внутренними элементами, в частности, к конструкции опорных или установочных устройств выходного устройства турбины.

Изобретение относится к турбомашиностроению, а именно, к устройствам для предотвращения утечек рабочего тела, и может быть использовано в авиационных газотурбинных двигателях (ГТД).

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях (ТЭС) с конденсационными паровыми турбинами, в том числе имеющими отбор на теплофикацию. Предложена часть низкого давления паровой турбины, включающая входной трубопровод с регулирующим органом и группы ступеней низкого давления с промежуточными камерами, расположенные в отдельных цилиндрах и соединенные выхлопными патрубками с конденсатором. Промежуточные камеры перед последними ступенями одного цилиндра соединены с выхлопным патрубком соседнего цилиндра посредством трубопровода с клапаном. Заявляемое техническое решение позволяет повысить надежность и экономичность паровой турбины при малых расходах пара в цилиндре низкого давления за счет снижения вентиляционного нагрева его проточной части и устранения негативных последствий этого нагрева. 1 ил.

Изобретение относится к энергетическим установкам, предназначенным для выработки механической, тепловой или электрической энергии. Выхлопное устройство энергетической установки содержит корпус, преобразующий горизонтальное движение потока выхлопных газов в вертикальное. Устройство содержит вертикальную цилиндрическую шахту и шумоглушитель, установленный в ней. Шумоглушитель выполнен в виде установленных радиально кассет, содержащих пустотелый корпус, стенки которого перфорированы отверстиями. Полость кассет частично заполнена катализатором, при этом кассеты установлены под углом. Техническим результатом изобретения является обеспечение качественной очистки выхлопных газов, снижение шума и повышение КПД. 8 з.п. ф-лы, 25 ил.

Выпускное устройство (100) осевой паровой турбины содержит внутренний корпус (116) турбины и конденсатор (140) турбины, установленный ниже выпускного кожуха (121). Выпускной кожух (121) содержит верхний выпускной кожух (122) и нижний выпускной кожух (123) и обеспечивает двойной выпускной тракт (180, 190) к конденсатору (140) турбины. Опорный раструб (145) и кольцевые направляющие (140) для пара ограничивают указанный двойной выпускной тракт (180, 190). Первый выпускной тракт (180) проходит через нижнюю секцию (151) диффузора к нижнему выпускному кожуху (123), а затем, по существу, вниз к конденсатору (140). Верхний выпускной кожух (122) проточно сообщается с верхней секцией (152) диффузора. Радиальный канал (170) выпускного кожуха (121) проточно сообщается с верхним выпускным кожухом (122) и с расположенным ниже конденсатором (140) турбины. Второй выпускной тракт (190) проходит через верхнюю секцию (152) диффузора в верхний выпускной кожух (122), далее в осевом направлении в радиальный канал (170), имеющий верхнее пространство (171), расположенное между разделительной стенкой (165) выпускного кожуха (121) и торцевой стенкой (172) диффузора, а затем вниз через радиальный канал (170) к конденсатору (140) турбины. Достигается снижение завихрения потока в верхнем выпускном кожухе, что улучшает эксплуатационные качества кожуха. 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

Выпускной патрубок (110) паровой турбины (10) содержит нижний выпускной патрубок (105), направляющую (24) для пара, отверстие (26) конденсатора, пластину (200) выпускного патрубка и внутренний канал (215). Нижний выпускной патрубок (105) присоединен к паровой турбине (10). Направляющая (24) для пара расположена в нижнем выпускном патрубке (105) и предназначена для направления потока (35) отработанного пара от лопаток (14) последней ступени корпуса паровой турбины (10). Отверстие (26) конденсатора расположено под нижним выпускным патрубком (105) и предназначено для приема потока (35) отработанного пара из указанного патрубка (105). Пластина (200) выпускного патрубка установлена в нижнем выпускном патрубке (105) и предназначена для направления потока (35) отработанного пара от осевого направления к радиальному направлению к отверстию (26) конденсатора. Внутренний канал (215) расположен в пластине (200) выпускного патрубка и предназначен для направления потока теплоносителя внутри нее, а также для охлаждения и конденсации потока (35) отработанного пара вблизи пластины (200). Повышаются характеристики турбины за счёт того, что конденсация в области с низкими скоростями около пластины (200) выпускного патрубка обеспечивает уменьшение пограничного слоя и улучшение потока, проходящего через указанный патрубок. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство выпуска отработавшего пара для модуля паровой турбины снабжено каналом (4а, 4b) для выпуска пара, ограниченным поверхностью (8а, 8b) диффузора (5а, 5b), направляющей пар, а также нижней стенкой (7а, 7b). Устройство выпуска отработавшего пара содержит жесткую обечайку (13а, 13b) одной из круглой и полукруглой формы, на которой неподвижно закреплены: диффузор (5а, 5b) и жесткое крепежное устройство (6а, 6b), предназначенное для поддержки устройства выпуска отработавшего пара на жесткой раме (20а, 20b). Жесткое крепежное устройство содержит множество жестких штанг (6а, 6b), проходящих через канал для выпуска пара (4а, 4b), причем первый торец каждой штанги (6а, 6b) установлен на обечайке (13а, 13b). Второй торец каждой штанги неподвижно закреплен в указанной нижней стенке (7а, 7b) устройства выпуска отработавшего пара для поддержки указанной жесткой рамой (20а, 20b). Достигается уменьшение веса выпускного устройства примерно на 30%, внутренняя конструкция выпускного устройства становится более прочной, процесс изготовления позволяет легко адаптировать конструкцию для предотвращения резонанса, стоимость получаемого узла ниже, чем у литого диффузора. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Выхлопной диффузор (10) для газовой турбины имеет расширяющийся в направлении выхода (20) диффузора проточный канал (22), в центре которого предусмотрен распространяющийся в осевом направлении направляющий аппарат (14). Направляющий аппарат 14 по меньшей мере на одном осевом участке своей продольной протяженности имеет несколько распределенных по периметру, расположенных между направляющими элементами (32) углублений (30). Вдоль продольной протяженности направляющего аппарата (14) каждый направляющий элемент (32) проходит по спиральной линии. Позволяет получить дополнительно укороченный выхлопной диффузор, направляющий аппарат которого обладает особенно высокой прочностью и склонность которого к вибрации, обусловленной потоком, снижена. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

Диффузор (20), в частности, для осевого компрессора, предпочтительно стационарной газотурбинной установки. В диффузоре (20) кольцевой канал (17), имеющий первую площадь поперечного сечения, переходит в выходное пространство (21), имеющее вторую, большую площадь поперечного сечения вдоль оси (31) машины. Переход осуществлен в несколько ступеней (22а-с). Диффузор (20a) содержит внешний корпус (23) и внутренний корпус (24), между которыми через диффузор (20a) перемещается рабочая среда. Ступени (22a-c) в площади поперечного сечения образованы ступенями диаметра внутреннего корпуса (24) Достигается улучшенная эффективность диффузора и повышение общего КПД газотурбинной установки. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Концевые бандажи (411) на лопатках (419) последней ступени конденсационной паровой турбины (410) могут создавать значительное препятствие и образовывать завихрение у стенки паронаправляющей (423, 424) диффузора (300), что приводит к отрыву потока пара от указанной стенки паронаправляющей. Образование завихрения уменьшает проходное сечение для распространения оставшейся текучей среды, что приводит к недостаточному восстановлению давления. Предложен направленный внутрь радиальный выступ (425), который имеет заданную высоту и расстояние вдоль внутренней стенки (480) паронаправляющих (423, 424) и слегка отклоняет потоки концевой протечки в направлении вниз, уменьшая эффект блокирования, создаваемый бандажом. 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

Глушитель предназначен для снижения шума выхлопной струи пара. Глушитель состоит из верхней и нижней ступеней. Глушитель содержит корпус, звукопоглощающую внутреннюю облицовку, крышу, дренажное устройство, выхлопной трубопровод. Звукопоглощающая внутренняя облицовка установлена с зазором по отношению к внутренней боковой поверхности корпуса и выполнена из мультипористого поглотителя, сплетенного из пористых нитей, работающего по принципу резонатора Гельмгольца. Верхняя ступень представляет собой звукопоглощающий диссипативный блок и состоит из комплекта звукопоглощающих элементов толщиной Н, установленных с зазором S между ними, при этом эффективность шумопоглощения зависит от соотношения H/S, а ниже крышки глушителя, выполненной в виде конуса с теплоизолированной звукопоглощающей облицовкой, расположена защитная сетка. Звукопоглощающие элементы глушителя могут быть выполнены в виде цилиндрических перфорированных кассет, зажатых между параллельными горизонтальными тарелками со сквозными отверстиями, количество и расположение которых соответствует количеству и расположению цилиндрических перфорированных кассет, при этом шумопоглощающий волокнистый материал размещен между цилиндрами и намотан на внешнюю поверхность цилиндров, для укрепления и предотвращения его сползания зажимается хомутами, при этом струя пара направляется внутрь перфорированных цилиндров, являющихся газоходами. Технический результат - снижение уровня шума выхлопной струи пара. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх