Выхлопной патрубок турбины

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик в,>861664 (6f ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено . 101178 (21) 2684832/24-06 с присоединением заявки Йо®) Кз

01 0 25/30

Государствен»ый комитет

СССР. но делам изобретений

» открыт»» (23) Приоритет

Опубликовано 0709816юллетеиь 89 33 ) У4К 621.165 (088. 8) Дата опубликования описания 0709,81 (54) ВЫХЛОПНОЙ НАТРУБОК ТУРБИНЫ

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано при изготовлении и реконструкции выхлопных патрубков паровЫх и газовых турбин.

Известен выхлопной патрубок, который содержит в корневой зоне радиальные заслонки для защиты рабочих лопаток от капель конденсата, выносимых циркуляционными течеии)хми иэ конденсатора при малых расходах пара через последнюю ступень (1), Такой патрубок выключает из работы значительную. площадь проходиого сечения ступени и является эффективным лишь в режимах, близких к холостому ходу, когда последняя ступень потребляет энергию.

Известен выхлопной патрубок турбины, содержащий установлеиивхй зим« метрично продольной оси статора турбины над рабочим колессм последней ступени кольцевой козырек с плавноиэменяющейся шириной (2).

Недостатком такого патрубка является неподвижность козырька,.огра" ничивающая диапазон режимов, в котором он эффективен, близких к номйнальному, что снижает надежность и

;экономичность турбины в работе.

Иель изобретения - повьхнение sxoцо 4ичности и надежности турбины s широком диапазоне режимов.

Это достигается тем, что выхлопной патрубок снабжен приводным механизмом со штангой, соединенной с козырьком для возможности его перемещения, При этом штанга снабжена

«О упорными шайбами и расположенным между ними зубчатым колесом, à icoзырек - зубчатым венцом, входящим с колесом в зацепление для возможности перемещения в осевом и радиальном направленияхт козырек выполнен в виде телескопических обечаек, а штанга соединена с.последней из них па ходу потока для возможности перемещения в осевом направленииу козы- рек выполнен в виде набранных по

2@ кольцу отдельных элементов, каждый иэ которых соединен одним концом со статором. ,На фнг.1 изображен продольный разрез эыхлопного патрубка, снабженного кольцевым козырьком с плавноиэменявщейся ширинойт на фиг.2 - то же с выполнением козырька s виде телесковических обечаек; на фиг.3 - то ае, с выполнением козырька, в виде

36 набранных по кольцу отдельных эле861664 ментов; на фиг.4 — сечение A-A на фиг.3; на фиг.5 — продольное сечение выхлопного патрубка с направляющими лопастями; на фиг.6 — сечение Б-Б на фиг.5.

Выхлопной патрубок (фиг.1) содержит кольцевой козырек 1 с плавноизменяющейся шириной, установленный над ! рабочим колесом 2 последней ступени турбины, и,по крайней мере, три синхронно работающих приводных механизма 3, которые сообщают козырьку

1 вращательное и поступательное по оси турбины движение, посредством штанг 4, снабженных жестко закрепленными на них зубчатыми колесами

5 и упорными шайбами 6. Последние взаимодействуют с зубчатым венцом 7 козырька 1, благодаря чему он может совершать полный оборот вокруг оси турбины н двигаться параллельно ей по длине посадочной проточки обоймы.

Вбриант выхлопного патрубка (фиг.2) отличается телескопической конструкцией козырька. Последний состоит из телескопических обечаек

8, имеющих различную осевую длину в разных местах по окружности, которая по ходу потока (из обечаек 8) соединена со штангой 4. При последовательном выдвижении обечаек 8, в порядке возрастания их диаметров, максимальная длина козырька в целом смещается по окружности 1беэ вращения ! обечаек 8, что упрощает приводные механизмы,3 и штанги 4.

Выхлопной патрубок (фиг.3 и 4) содержит козырек, состоящий из прилегающих друг к другу, набранных по кольцу, пластинчатых отдельных элементов 9, каждый иэ которых шарнир но соединен одним концом со статором

10. Оси вращения элементов 9 расположены в плоскости нормального сечения турбины касательно к окружности с центром на оси турбины. Goперечные сечения элементов 9 спрофнлированы таким образом, что при угле установки их, соответствующем номинальному расходу, они прилегают друг к другу внахлестку с минимальными зазорами и уступами иа внутренней поверхности, близкой к конической. Элементы 9 козырька поворачиваются посредством осевого перемещения кольца 11 от приводных механизмов 3 посредством штанг 4.

Вариант конструкции (фиг. 5 и б) отличается тем, что дополнительная к козырьку 1 поверхность образуется эа счет поворота направляющих лопастей 12. Их оси являются образующими одной и той же цилиндрической поверхности и крепятся к постоянно установленному козырьку 1 и к торцовой стенке 13 патрубка. Управляющие поворотом лопастей рычаги 14 находятся эа пределами патрубка. И козырек 1, и направляющие лопасти.

12 могут быть выполнены с переменной длиной в осевом направлении, кроме того, лопасти 12 могут состоять из двух и более элементов, повоРачивающихся одна внутри другой.

Такое выполнение обеспечивает дос таточный набор форм козырька для различных режимов.

Выхлопной патрубок (фиг.1) ра () ботает следующим обРазом.

При пуске и прогреве турбины,как и при других режимах работы с объемным расходом через последнюю ступень, меньшим от номинального, козырек 1 выдвинут полностью. При этом угловое смещение его таково, что максимум осевой длины козырька соответствует максимуму статического давления и тем самым уменьшает интенсивность прикорневой цирку20 ляции за рабочими лопатками, а также. их вибрацию. По мере увеличения объемного расхода и уменьшения окружной составляющей скорости козырек 1 за счет поступательного движения штанг р 4 и связанных с ними упорных шайб б уменьшает свою осевую длину, измеренную от кромок рабочих лопаток.

Поворот козырька 1 осуществляется благодаря вращению штаиг 4 и колес

5, входящих в зацепление с зубчатым венцом 7, иа угол, соответствующий смещению окружной неравномерности потока. При номинальном расходе через последнюю ступень и наличии опасной вибрации рабочих лопаток иэ-за окружной неравномерности давления козырек 1 устанавливается s положение, при котором его максимальная длина находится на вертикали со стороны конденсатора .Иииимальиая длина при

49 этом составляет.от 5 до 20% длины лопатки, т.е. величину, принятую в типичных конструкциях выхлопных патрубков с цилиндрическими козырьками. Соотношение между максимальной

4$ и мияимальной длинами козырька выбирается в соответствии с особенностями конкретного патрубка из условия выравнивания давления рабочего тела за ступенью.

Выхлопной патрубок (фиг.2) работает следующим образом.

Приводные механизмы 3 сообщают йоступательиое движение штангам 4, которые жестко связаны с наружным кольцевым элементом обечайки 8, и через него передают движение осталь- . ным. При этом известная система фиксаторов обеспечивает последовательное продвижение телескопических обечаек 8: при выдвигании козырька

4ц они устанавливаются, начиная от внутреннего подвижного элемента, а при складывании -. начиная с наружного.

Таким образом, устанавливается однозначное соответствие между положеЯ кием штаиг 4 и формой козырька, 861664 изменяющейся ввиду определенной неодинаковости обечаек 8.

При номинальном режиме работы выхлопного патрубка угол раскрытия конусного козырька определяется наибольшей экономичностью патрубка.

При снижении расхода и возникновения тангенциальной закрутки потока в выхлопном патрубке появляется необходимость создания положительно.

ro радиального градиента давления.

Этот эффект достигается уменьшением угла раскрытия конусного козырька вплоть до определенных отрицательных значений, т.е. возникновения сужающегося конуса. Изменение меридианного угла раскрытия козырька происходит при поступательном перемещении кольца 11, приводимого в движение ьеханизмами 3 через штанги 4.

Кольцо ll поворачивает шарнирно сочлененные с ним элементы 9 вокруг их осей (все одновременно). Такая конструкция позволяет изменять угловое положение элементов 9 в диапазоне около 50, т.е. с достаточной эффективностью влиять на форму меридианных линий тока в последней ступени. Неравномерность по окружности осевой длины козырька задается раз- личной длиной элементов 9 °

При номинальном режиме направляющие лопасти 12 выхлопного патрубка 1 (фиг.5 и 6) установлены в различном положении (показано сплошными линиями). При некотором промежуточном режиме с тангенциальной закруткой потока за рабочим колесом лопасти развернуты из условия безотрывного обтекания (см.штриховые линии). При нерасчетных режимах, когда возникает необходимость удлинения базового козырька 1, прилегающий к нему ряд элементовлопастей

12 поворачивается на своей оси, образуя добавочную цилиндрическую поверхность. Дальнейшее наращивание длины козырька как по всей окружности, так и на некоторой дуге,про» изводится поворотом до совпадения с предыдущим последующего ряда элементов направляющих лопастей 12.

Элементы, не включенные в дополнительную поверхность козырька на некотором режиме, повернуты в соответствии с закруткой потока и обеспе чивают экономичную paboTy патрубка. таким оьразом, применение данного выхлопного патрубка дает возможность оптимизации работы части низкого давления мощных турбин по нескольким параметрам одновременно экономичности последней ступени, а также выхлопного патрубка, уровню вибрации рабочих лопаток, интенсивности их эроэионного разрушения.

При этом наибольший эффект достигается на тех турбоагрегатах, которые длительное время работают со сниженными пропусками пара в конденсатор, например, теплофикационных, а также полупиковых, находящихся в моторном режиме. Экономия складывается из повыаения КПД последней ступени и выхлопного патрубка, снижения вероятности аварий из-за поломок рабочих лопаток, уменьшения стоимости ремонтных работ. формула изобретения

1. Выхлопной патрубок турбины, содержащий установленный симметрично продольной оси статора турбины над рабочим колесом последней ступени кольцевой козырек с плавноиэменяющейся шириной, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения экономичности и надежности, патрубок снабжен приводным механизмом со штангой, соединенной с козырьком .для воэможности его перемещения.

2, Патрубок по п.l, о т л и ч а ю шийся тем, что штанга снабжена упорными шайбами и расположенньзя между ними зубчатым колесом, а козырек - зубчатым венцом, входящим с колесом в зацепление для возможности перемещения в осевом и радиалыйж направлениях.

3. Патрубок по п.l, о т л и ч а ю шийся тем, что козырек выполнен и виде телескопических обечаек, . а штанга соединена с последней из ннх по ходу потока для возможности перемещения в осевом направлении.

4. Патрубок по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что козырек выполнен в виде набранных по кольцу отдельных элементов, каждый из которых шарнирно соединен одним концом со статором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

9 487242, кл. F .01 0 25/30, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 162164, кл. F 01 0 25/30, 1963.

861664

ВНИИПИ Эакаэ 6490/20 Тираж 553 Подписное ю ае е ю

Филиал ППП "Патент", г, ужгород, ул. Проектная, 4,