Ротор турбины
N. Кл.
F 01 О 5/08
УДК621 165
226 (088.8) учн ц.. им. ф. 3 дзержинского (54) РОТОР ТУРБИНЫ
Изобретение касается конструкций и техноло,гии изготовления роторов паровых турбин тепловых и атомных электростанций, . Известна конструкция ротора турбины с замкнутой внутренней полостью. При пусках в таком, 5 роторе возникают высокие температурные напряжения для снижения которых регулируют тем пературу пара, поступающего в цнлийдр турбины, или увеличивают длительность пусков И) °
Применение такого ротора сопряжено с необходимостью усложнения технологии пусков, а а в ряде случаев — с вынужденным ограничением маневренных характеристик турбины.
Наиболее близким решением из известных является конструкция ротора турбины с замкну той внутренней полостью, заполненной термостойким теплоносителем (2). Теплоноситель имеет высокую тенлопроводность, что способствует дополнительному переносу тепла от более нагретых к менее нагретым частям ротора и снижению в нем, разностей,температур и температурных напряжений. При этом используется также эффект "тепловой трубы", для чего точка кипения теплоносителя находится в пределах
2 температур металла конструктивных элементов ротора, or pàíè÷èâàâùèõ полость.
Недостатком такой конструкции ротора яв- . ляется опасность ухудшения вибрационного состояния ротора из-за йеравномерного распределения Плотности по объему из-за наличия двухфазной среды во внутренней полости, что снижает надежность турбины. Кроме того, интенсификация переноса тепла от периферии ротора к его центральной частй не может снизить уровень температурных напряжений при температурном ударе, связанном с подачей пара и цилиндр турбины, в случае высоких коэффициентов тетшоотдачи от пара к металлу, например, при работе на влажном паре. Это накладывает ограниче ния на маневренность турбины.
Целью изобретения является повышение надежности и маневренности турбины.
Для достижения этой цели замкнутая внутренняя полость ротора заполнена жидкостью, преимущественно полиметилфенилсилоксановым соединением, агрегатное состояние которой в рабочем диапазоне температур ротора не изменяется, а удельная теплоемкость уменьшается
691579 бьnb заглушены. В качестве теплоносителя мо. жет быть использовано кремнийорганическое соединение из числа полиметилфенилсилоксановых жидкостей, например ПФМС вЂ” 6. Эти жицкости имеют более высокую термоокислительную стабильность по сравнению с другими кремнийорганическими соединениями и допускают длительную работу при температурах до о
250 С, что соответствует рабочему уровню температур паровпускной части цилиндров паровых турбин атомных электростанций, где применяются сварные роторы. Плотность жидкостей
ПФМС составляет примерно 1050 кг/м, массовая теплоемкость может достигать значений !
2,9 кДж (кг. К), т, е. объемная теплоемкость может составлять 0,7 объемной теплоемкости металла 4370 кДж (м .К). При снижении температуры от 300 цо 100 С удельная теплоемкость ПФМС вЂ”.6 снижается на .25ф.
Применение изобретения снижает температурные напряжения в роторе при последующем пуске, и, тем самым, повышает надежность и маневренность турбины.
3 при снижении температуры и удовлетворяет соотношению
Г,р > 0,1С Мр/Vn где Ст, С ; — удельные теплоемкосзи соответ-. ственно теплоносителя и материала ротора;
p„. — плотность теплоносителя;
Мр — масса ротора беэ теплоносителя;
V„— объем полости ротора, При заполнении внутренней полости ротора теплоносителем с достаточной высокой .объемной теплоемкостью (произведением массовой теплоемкости на плотность) общая теплоемкость ротора повышается, тем самым снижается темп остывания, температура металла ротора при неизменной длительности простоя турбины. сохраняется на более высоком уровне и, следовательно, при прочих равных условиях (той же температуре пара, подаваемого в цилиндр) уровень пусковых температурных напряжений будет ниже; уменьшается частота проведения пусков из холодного состояния. Теплоноситель удовлетворяет требованию термостойкости и неизменности агрегатного состояния в рабочем диапазоне температур ротора от нор25 мальной до максимальной. Это обеспечивает однородность заполнения внутренней полости и предотвращает опасность ухудшения вибрационного состояния ротора из-за расслоения теплоносителя по фазам при пусках и стационарных ре30 жимах работы турбины. При заданном соотношении объемных теплоемкостей теплоносителя .и металла ротора постоянная времени остывания увеличивается более, чем на 10%. При меньшей величине соотношения заполнение полости теп35 поносителем с целью снижения темпа остывания о неэффективно. Уменьшение удельной теплоемкости теплоносителя при снижении температуры дополнительно снижает скорость ocTblBRHHH.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена конструкция двухпоточного сварнсго ротора цилиндра низкого давления паровой турбины.
Ротор 1 содержит замкнутые внутренние полости 2, 3 и 4. Полость 2, расположенная в зоне наиболее высоких температур, эаполняет45 ся при изготовлении или во время капитального ремонта термостойким теплоносителем 5 через специальные отверстия 6, При этом отверстия 7 служат для выхода воздуха После за-. полнения полости 2 отверстия 6 и 7 должы
Формула изобретения
Ротор турбины с замкнутой внутренней полостью, заполненной термостойким теплоносителем, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и маневренности турбины, полость ротора заполнена жидкостью, преимущественно полиметилфенилсилоксановым соединением, агрегатное состояние которой в рабочем диапазоне температур ротора не изменяется, а удельная теплоемкость уменьшается при снижении температуры и удовлетворяет соотношению
Стр ) 0,1 СрМр/Vq где С.. C> — удельные теплоемкости соответственно теплоносителя и материала ротора; р„ — плотность теплоносителя;
Мр — масса ротора без теплоносителя;
Yä — объем полости ротора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Лейэерович А. Ш. "Оценка пусковых температурных напряжений в роторе ЦНД турбины для АЭС", Теплоэнергетика, Н 8, 1974.
2. Патент Франции Р 2090422, кл. F 01 О 5/00, 1972 (прототип), (91579
Составитель Т. Филимонова
Техред Н.Ковалева
Корректор М . Селехман
Редактор О. Волков
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Заказ 6169/25 Тираж 607
БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
