Двухъярусная ступень двухъярусного цилиндра низкого давления

Двухъярусная ступень паровой турбины содержит двухъярусный сопловой аппарат и двухъярусное рабочее колесо. Сопловой аппарат ступени выполнен в виде единой неразборной конструкции с конической перегородкой, разделяющей сопловые лопатки верхнего яруса от сопловых лопаток нижнего яруса. Хорды профилей лопаток в корневых сечениях верхнего яруса выполняются по меньшей мере на 30% меньше, чем хорды профилей в периферийных сечениях нижнего яруса. Лопатки соплового аппарата верхнего яруса смещены относительно лопаток соплового аппарата нижнего яруса в сторону рабочего колеса двухъярусной ступени. Перед сопловым аппаратом верхнего яруса имеется аэродинамический фильтр, состоящий из плоских радиально установленных перфорированных пластин, непрерывно расположенных с угловым шагом, не превышающим 5°. Рабочее колесо ступени изготавливается из двухъярусных рабочих лопаток, представляющих собой единую неразборную конструкцию. Достигается повышение эффективности и надежности. 2 ил.

 

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и связано с созданием нового двухъярусного цилиндра низкого давления с повышенным предельным пропуском пара в конденсатор, позволяющим увеличить мощность быстроходной конденсационной паровой турбины без увеличения длин рабочих лопаток последних ступеней.

Известна двухъярусная ступень осевой турбомашины A.M. Репина [Патент RU №2072428, опубл. 27.01.1997, МПК F01D 1/04], содержащая диафрагму с двухъярусным сопловым аппаратом и двухъярусное рабочее колесо, облопачивание которого выполнено в два радиальных ряда с промежуточным цельным кольцом между рядами, лопатки внутреннего ряда с помощью усиленных полок-фланцев соединены сваркой с промежуточным кольцом, а лопатки внешнего ряда, выполненные из прочных легких материалов, установлены на промежуточном кольце.

Основной недостаток данного технического решения заключается в сложности изготовления рабочих лопаток предлагаемой двухъярусной ступени и низких прочностных характеристиках, поскольку единый толстый промежуточный бандаж с глубокими пазами для хвостовиков лопаток верхнего яруса трудно (почти невозможно) скрепить с лопатками нижнего яруса.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является двухъярусная ступень двухъярусного цилиндра низкого давления паровой турбины [Заявка RU №2008111360, опубл. 10.10.2009, МПК F01D 5/00], содержащая двухъярусный сопловой аппарат и двухъярусное рабочее колесо, выполненное из соединенных между собой разъемным шлицевым соединением рабочего колеса верхнего яруса и рабочего колеса нижнего яруса, периферийный обвод нижнего яруса, а также корневой и периферийный обводы верхнего яруса.

Основной недостаток рассматриваемого прототипа состоит в том, что при выделении с помощью кольцевых перегородок лопаточных аппаратов ступени при сохранении больших значений хорд профилей сопловых и рабочих лопаток происходит снижение абсолютных и относительных длин сопловых и рабочих лопаток , как в нижнем, так и в верхних ярусах двухъярусной ступени ( - высота лопаток нижнего яруса, bI - хорда лопаток нижнего яруса, , bII - высота и хорда лопаток верхнего яруса соответственно). Поскольку концевые потери в лопаточных аппаратах обратно пропорциональны относительным высотам лопаток [А.Е. Зарянкин Механика несжимаемых и сжимаемых жидкостей. Издательский дом МЭИ. 2014. С. 502-511], то в верхнем ярусе двухъярусной ступени происходит рост концевых потерь энергии в каналах сопловых и рабочих решеток, что приводит соответственно к уменьшению кпд ступени верхнего яруса. Снизить концевые потери энергии в лопаточных аппаратах верхнего яруса возможно за счет сокращения хорд этих профилей, однако в конструктивном плане это ведет к сильному увеличению осевого зазора между сопловым аппаратом и рабочим колесом верхнего яруса двухъярусной ступени, что станет причиной увеличения потерь кинетической энергии с выходной скоростью из соплового аппарата. Кроме этого к недостатку прототипа необходимо отнести низкие прочностные характеристики двухъярусной рабочей лопатки, поскольку шлицевое соединение не позволяет обеспечить надежное крепление верхнего и нижнего яруса лопаток между собой.

Таким образом, техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в уменьшении осевого зазора между сопловым аппаратом и рабочим колесом верхнего яруса двухъярусной ступени и соответственно уменьшении потерь кинетической энергии с выходной скоростью из соплового аппарата; в сохранении прочностных характеристик диафрагмы; в выравнивании неравномерного поля скоростей, гашении пульсаций скорости перед сопловым аппаратом второго яруса ступени на переменных нагрузках паровой турбины, а так же в увеличении запаса прочности двухъярусной рабочей лопатки.

Технический результат заключается в повышении эффективности и надежности двухъярусных ступеней перспективного двухъярусного ЦНД и достигается тем, что известная двухъярусная ступень двухъярусного цилиндра низкого давления, содержащая двухъярусный сопловой аппарат и двухъярусное рабочее колесо, выполненное из соединенных между собой разъемным шлицевым соединением рабочего колеса верхнего яруса и рабочего колеса нижнего яруса, периферийный обвод нижнего яруса, а также корневой и периферийный обводы верхнего яруса, содержит сопловой аппарат, выполненный в виде единой неразборной конструкции с цилиндрической и конической перегородкой, разделяющей сопловые лопатки верхнего яруса от сопловых лопаток нижнего яруса, причем хорды профилей лопаток в корневых сечениях верхнего яруса выполняются по меньшей мере на 30% меньше, чем хорды профилей в периферийных сечениях нижнего яруса, при этом лопатки соплового аппарата верхнего яруса смещены относительно лопаток соплового аппарата нижнего яруса в сторону рабочего колеса двухъярусной ступени, кроме этого перед сопловым аппаратом верхнего яруса имеется аэродинамический фильтр, состоящий из плоских радиально установленных перфорированных пластин, непрерывно расположенных с угловым шагом, не превышающим 5°, а рабочее колесо ступени изготавливается из двухъярусных рабочих лопаток, представляющей собой единую неразборную конструкцию.

Перечень фигур:

На фиг. 1 представлен продольный разрез двухъярусной ступени двухъярусного цилиндра низкого давления.

На фиг. 2 для справки приведена аксонометрия двухъярусного рабочего колеса, входящего в состав предлагаемой двухъярусной ступени двухъярусного цилиндра низкого давления.

Двухъярусная ступень представлена на фиг. 1 и содержит двухъярусный сопловой аппарат 1 двухъярусное рабочее колесо 2, выполненное из соединенных между собой рабочего колеса верхнего яруса 3, рабочего колеса нижнего яруса 4, периферийный обвод нижнего яруса 5, являющимся также корневым обводом для верхнего яруса 6. Сопловой аппарат двухъярусной ступени представляет собой единую неразборную конструкцию с конической перегородкой 7, разделяющей сопловые лопатки верхнего яруса 8 от сопловых лопаток нижнего яруса 9, причем перед сопловыми лопатками верхнего яруса устанавливается аэродинамический фильтр 10, состоящий из плоских радиально установленных перфорированных пластин, непрерывно расположенных с угловым шагом, не превышающим 5°.

Двухъярусная ступень паровой турбины работает следующим образом. Пар подводится к сопловым аппаратам верхнего и нижнего ярусов с разными начальными параметрами, где происходит преобразование потенциальной энергии пара в кинетическую энергии, причем в верхнем ярусе пар первоначально взаимодействует с аэродинамическим фильтром, обладающим малым аэродинамическим сопротивлением и не пропускающим крупные дискретные вихревые образования к входному сечению соплового аппарата верхнего яруса. Наличие аэродинамического фильтра оправдана не только с аэродинамической точки зрения, но и с точки зрения сохранения прочностных характеристик диафрагмы. В сопловом аппарате верхнего яруса пар ускоряется до скорости c, а в сопловом аппарате нижнего яруса до скорости c. При относительных скоростях w и w пар поступает в рабочие лопатки 7 нижнего яруса и в рабочие лопатки 8 верхнего яруса, где происходит преобразование энергии потока в механическую энергию, воспринимаемую, в конечном счете, ротором электрического генератора.

Двухъярусная ступень паровой турбины, содержащая двухъярусный сопловой аппарат и двухъярусное рабочее колесо, выполненное из соединенных между собой рабочего колеса верхнего яруса и рабочего колеса нижнего яруса, периферийный обвод нижнего яруса, а также корневой и периферийный обводы верхнего яруса, отличающаяся тем, что сопловой аппарат ступени выполнен в виде единой неразборной конструкции с конической перегородкой, разделяющей сопловые лопатки верхнего яруса от сопловых лопаток нижнего яруса, причем хорды профилей лопаток в корневых сечениях верхнего яруса выполняются по меньшей мере на 30% меньше, чем хорды профилей в периферийных сечениях нижнего яруса, при этом лопатки соплового аппарата верхнего яруса смещены относительно лопаток соплового аппарата нижнего яруса в сторону рабочего колеса двухъярусной ступени, а перед сопловым аппаратом верхнего яруса имеется аэродинамический фильтр, состоящий из плоских радиально установленных перфорированных пластин, непрерывно расположенных с угловым шагом, не превышающим 5°, а рабочее колесо ступени изготавливается из двухъярусных рабочих лопаток, представляющих собой единую неразборную конструкцию.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сопловому аппарату для газовой турбины. Сопловой аппарат содержит первое перо, содержащее первую спинку и первое корыто, второе перо, содержащее вторую спинку и второе корыто, внутренний бандаж и наружный бандаж.

Изобретение относится к области турбостроения. Авиационный газотурбинный двигатель, содержащий вентилятор и компрессор, которые выполнены из композиционного материала.

Изобретение относится к сегментированному композитному корпусу компрессора осевой турбомашины. Каждый сегмент 18, 20 образуется из первого полимерного материала и содержит по меньшей мере одну рабочую поверхность 28, образованную из второго полимерного материала, подвергающегося двухкомпонентному литьевому формованию с первым полимерным материалом сегмента.

Сектор лопаток статора для прикрепления к корпусу осевой турбомашины содержит несколько лопаток с платформами, соединенных таким образом, чтобы описывать дугу окружности, и с аэродинамическим профилем, выступающим из внутренней поверхности каждой платформы и направленным к центру дуги окружности, описанной платформами.

Узел турбомашины содержит лопатку для направления горячего газа во время работы турбомашины, кольцо статора для крепления лопатки, теплозащитный экран для защиты кольца статора от потока горячего газа.

Газотурбинный двигатель содержит камеру сгорания и узел направляющих лопаток. Узел направляющих лопаток содержит первый и второй узлы направляющих лопаток, расположенные вдоль окружного направления турбины, а также дополнительный первый узел направляющих лопаток.

Группа изобретений относится к входному направляющему лопаточному приводному аппарату, турбомашине и способу изготовления входного направляющего лопаточного приводного аппарата турбомашины.

Изобретение относится к энергетике. Направляющая лопатка турбомашины содержит корпус, имеющий первый конец, который проходит ко второму концу.

Группа изобретений относится к статору компрессора низкого давления осевой турбомашины. Статор содержит кольцевой ряд лопаток статора 26, имеющих радиальные концы, проходящие через отверстия 36 внутреннего кожуха 28, и содержащие радиальные крепежные пазы 38.

Статорное колесо турбинного двигателя содержит множество лопаток и металлическое сборочное кольцо. Каждая из лопаток содержит внутреннюю платформу, наружную платформу, имеющую крепежные лапки снаружи, и по меньшей мере одну аэродинамическую поверхность, продолжающуюся между внутренней и наружной платформами.

Электрически проводящая структура для пропускания и отвода электрического тока от основного тела выходной направляющей лопасти в наружную опорную структуру содержит обшивку из металла, покрывающую переднюю кромку основного тела лопасти, и электрически проводящую прокладку из металла, содержащую контактную часть, имеющую такой размер, чтобы перекрывать одним концом обшивку, и часть в виде шайбы, предназначенную для ввода болта для затягивания в опорную структуру, при этом одно или больше соединений, выбранных из группы, содержащей сварку, точечную сварку, пайку, соединение с помощью электрически проводящей пасты и зажим, создают соединение между концом обшивки и контактной частью.

Изобретение относится к способу изготовления заменяющей лопатки для турбомашины. Согласно указанному способу определяют геометрические характеристики контура ступицы и корпуса снабженного старой лопаткой проточного канала, а также осевое положение центра тяжести пера старой лопатки, которая с одной стороны зажата в ступице или в корпусе.

Изобретение относится к газотурбинному двигателю. Газотурбинный двигатель включает в себя множество лопаток, собранных в кольцеобразный ряд лопаток и частично образующих путь горячего газа и путь охлаждающей текучей среды, узел с ответвлениями, расположенный на стороне основания ряда лопаток, и нагнетающие элементы (130), распределенные вокруг узла с ответвлениями, выполненного с возможностью придавать в наиболее узком зазоре пути охлаждающей текучей среды движение потоку охлаждающей текучей среды, текущей через него.

Узел пера лопатки и полки включает перо и полку, на поверхности которой установлено перо, причем поверхность полки имеет углубление между передней кромкой и задней кромкой пера лопатки.

Изобретение относится к общей области газовых турбин для самолетных или вертолетных двигателей и более конкретно к способу изготовления лопаток, который способствует минимизации напряжений и веса во время механической обработки.

Лопасть вентилятора турбореактивного двигателя содержит хвостовик, концевую часть, переднюю и заднюю кромки. Передняя кромка лопасти имеет угол стреловидности, больший чем или равный +28° на участке лопасти, который расположен на радиальной высоте, лежащей в диапазоне от 60% до 90% от общей радиальной высоты лопасти, измеренной от ее хвостовика в направлении ее концевой части.

Изобретение относится к области машиностроения, может быть использовано при конструировании ступеней паровых и газовых турбин, компрессоров и направлено на повышение аэродинамической эффективности лопаточной решетки турбомашины.

Лопатка газотурбинного двигателя, имеющая множество секций лопатки, упакованных вдоль радиальной оси (Z-Z). Каждая секция лопатки расположена вдоль продольной оси (Х-Х) между передней кромкой и задней кромкой и вдоль тангенциальной оси (Y-Y) между стороной корытца и стороной спинки.

Лопатка ротора газовой турбины, включающая в себя корневую часть, платформу и перьевую часть. Платформа содержит входную и выходную стороны, боковые стороны, проходящие от входной к выходной стороне, а также осевую и радиальную канавки в каждой боковой стороне платформы.

Изобретение относится к энергетике. Газотурбинный двигатель, включающий в себя контур (10) охлаждения окружающего воздуха, содержащий охлаждающий канал (26), расположенный в лопатке (22) турбины и в сообщении по текучей среде с источником (12) окружающего воздуха; и предварительный завихритель (18), причем упомянутый предварительный завихритель содержит внутренний обод, наружный обод и множество направляющих лопаток, каждая проходящая от внутреннего обода до наружного обода.

Изобретение относится к области газотурбостроения и может быть использовано при изготовлении металлических элементов усиления, предназначенных для установки на передней или задней кромке композитной лопатки турбомашины. Двум листам придают форму, приближенную к окончательной форме элемента усиления. Листы располагают по обе стороны от стержня, который воспроизводит внутреннюю форму спинки и корытца элемента усиления. Стержень имеет по меньшей мере одну выемку для формирования полости, предназначенной для получения на элементе усиления вставки для позиционирования элемента усиления. Листы герметично соединяют в вакууме вокруг стержня. Путем горячего изостатического прессования формуют листы на стержне. Затем листы разрезают и отделяют элемент усиления и стержень. В результате обеспечивается упрощение и повышение точности позиционирования элемента усиления на передней или задней кромке лопатки. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Двухъярусная ступень паровой турбины содержит двухъярусный сопловой аппарат и двухъярусное рабочее колесо. Сопловой аппарат ступени выполнен в виде единой неразборной конструкции с конической перегородкой, разделяющей сопловые лопатки верхнего яруса от сопловых лопаток нижнего яруса. Хорды профилей лопаток в корневых сечениях верхнего яруса выполняются по меньшей мере на 30 меньше, чем хорды профилей в периферийных сечениях нижнего яруса. Лопатки соплового аппарата верхнего яруса смещены относительно лопаток соплового аппарата нижнего яруса в сторону рабочего колеса двухъярусной ступени. Перед сопловым аппаратом верхнего яруса имеется аэродинамический фильтр, состоящий из плоских радиально установленных перфорированных пластин, непрерывно расположенных с угловым шагом, не превышающим 5°. Рабочее колесо ступени изготавливается из двухъярусных рабочих лопаток, представляющих собой единую неразборную конструкцию. Достигается повышение эффективности и надежности. 2 ил.

Наверх