Теплофикационная паровая турбина с сепаратором для удаления влаги из парового потока перед цилиндром низкого давления
Изобретение относится к области паровых турбин и может быть использовано для уменьшения эрозионного износа рабочих лопаток цилиндра низкого давления (ЦНД) турбины путем частичного удаления влаги из парового потока перед ним. Согласно полезной модели в теплофикационной паровой турбине сепаратор влаги, установленный в перепускной трубе между цилиндром высокого давления (ЦВД) или цилиндром среднего давления (ЦСД) и цилиндром низкого давления (ЦНД), выполнен в виде сквозной полой цилиндрической или конической вставки, установленной внутри нисходящего вертикального участка перепускной трубы соосно с ним и прикрепленной к нему в нижней части при помощи кольцевого опорного диска с образованием кольцевого пристенного влагосборного кармана, днище которого образовано указанным опорным диском, а линия отвода влаги подключена к этому днищу. Достигаемым результатом полезной модели является повышение экономичности теплофикационной турбины за счет улучшения технических характеристик сепаратора влаги. 1 п. ф-лы, 2 ил.
Полезная модель относится к области паровых турбин и может быть использовано для уменьшения эрозионного износа рабочих лопаток цилиндра низкого давления (ЦНД) турбины путем частичного удаления влаги из парового потока передним.
Проблема эрозионного износа рабочих лопаток ЦНД является особенно острой для теплофикационных турбин, не имеющих промежуточного перегрева пара, из-за высокой степени влажности пара уже перед ЦНД.
Известна теплофикационная паровая турбина с перепускной трубой между цилиндром высокого (ЦВД) или среднего (ЦСД) давления и ЦНД, причем перепускная труба имеет два вертикальных участка - восходящий участок со стороны ЦВД или ЦСД и нисходящий участок со стороны ЦНД, содержащая сепаратор влаги, установленный в перепускной трубе, и линию ее отвода [1] - прототип. В соответствии с [1] установленный в перепускной трубе сепаратор влаги расположен в поворотном колене между восходящим и горизонтальным участками перепускной трубы. При этом сепаратор выполнен в виде пакета равномерно установленных по сечению колена полых направляющих лопаток, в выходном сечении каждой из которых имеются щели для отвода влаги во внутреннюю полость, из которой собранная влага отводится в зону пониженного давления. Недостатками прототипа являются сложность, громоздкость, высокая металлоемкость конструкции. Кроме того, внутренняя полость лопаток должна быть сообщена с зоной пониженного давления, в качестве которой может быть использован, например, конденсатор турбины. Для обеспечения эффективной работы сепаратора и, в первую очередь, эффективного отсоса влаги во внутреннюю полость лопаток, приходится вместе с этой влагой отводить часть пара. Энергия этого пара выводится из рабочего цикла, что приводит к соответствующему снижению экономичности турбины.
Достигаемым результатом полезной модели является повышение экономичности теплофикационной турбины за счет улучшения технических характеристик сепаратора влаги.
Указанный результат обеспечивается тем, что в теплофикационной паровой турбине с перепускной трубой между ЦВД или ЦСД и ЦНД, причем перепускная труба имеет два вертикальных участка - восходящий участок со стороны ЦВД или ЦСД и нисходящий участок со стороны цилиндра низкого давления, содержащей сепаратор влаги, установленный в перепускной трубе, и линию ее отвода, согласно полезной модели сепаратор влаги выполнен в виде сквозной полой цилиндрической или конической вставки, установленной внутри нисходящего вертикального участка перепускной трубы соосно с ним и прикрепленной к нему в нижней части при помощи кольцевого опорного диска с образованием кольцевого пристенного влагосборного кармана, днище которого образовано указанным опорным диском, а линия отвода влаги подключена к этому днищу.
При этом за счет выполнения сепаратора в виде сквозной полой вставки, расположенной у стенки перепускной трубы, появляется возможность беспрепятственного прохода через перепускную трубу большей части парового потока. Расположение сепаратора внутри нисходящего вертикального участка перепускной трубы позволяет уловить большую часть влаги, выпадающей из парового потока на стенку не только указанного вертикального участка, но и на нижнюю часть стенки горизонтального участка перепускной трубы. Кроме того, выполнение сепаратора согласно полезной модели с расположением его внутри нисходящего вертикального участка перепускной трубы позволяет исключить необходимость отсоса влаги, обеспечивая ее движение самотеком под действием гравитации.
На фиг.1 схематически изображен выполненный согласно полезной модели узел теплофикационной паровой турбины с сепаратором влаги в перепускной трубе между ЦСД и ЦНД; на фиг.2 - узел А фиг.1 участка перепускной трубы с сепаратором влаги.
Теплофикационная паровая турбина согласно полезной модели содержит (фиг.1) установленные на одном валу 1 ЦВД (на чертеже не показан), ЦСД 2 и ЦНД 3 с не показанными на чертеже теплофикационными отборами. На выхлопе ЦНД 3 установлен конденсатор 4 пара. Выхлоп ЦСД 2 соединен со входом ЦНД 3 перепускной трубой 5, имеющей два вертикальных участка - восходящий (по направлению движения пара) участок 6 со стороны ЦСД 2, и нисходящий участок 7 со стороны ЦНД 3. Вертикальные участки 6 и 7 объединены горизонтальным участком 8. В нисходящем участке 7 перепускной трубы 5 установлен сепаратор влаги, выполненный в виде (фиг.2) сквозной полой (для данного примера конической) вставки 9, установленной соосно вертикальному участку 7 перепускной трубы 5. Вставка 9 в своей нижней части прикреплена к стенке нисходящего вертикального участка 7 перепускной трубы при помощи кольцевого опорного диска 10 с образованием кольцевого пристенного влагосборного кармана 11, днищем которого служит тот же опорный диск 10. К этому днищу подключена линия 12 отвода влаги (воды) в конденсатор 4 (фиг.1).
Теплофикационная турбина согласно полезной модели работает следующим образом. Подаваемый в турбину пар после прохождения проточных частей ЦВД (на чертеже не показана) и ЦСД 2 находится в области влажного пара, и в нем происходит выпадение капельной влаги, продолжающееся и в перепускной трубе 5. Попадание этой влаги в проточную часть ЦНД 3 недопустимо. Согласно полезной модели указанная влага осаждается под действием инерционных и гравитационных сил на стенках пароперепускной трубы 5, особенно ее вертикального участка 7, откуда вода стекает в карман 11, из которого отводится самотеком по линии 12 в конденсатор 4.
Как показали проведенные на действующей турбине исследования, при использовании сепаратора описанной выше конструкции в теплофикационной турбине согласно полезной модели можно отвести 30-35% образующейся влаги. При этом техническая реализации объекта полезной модели достаточно проста для осуществления ремонтными организациями теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) или энергосистем.
Источники информации:
Патент на изобретение RU №2122641, 6 F 01 D 25/32, 1996.
Теплофикационная паровая турбина с перепускной трубой между цилиндром высокого или среднего давления и цилиндром низкого давления, причем перепускная труба имеет два вертикальных участка - восходящий участок со стороны цилиндра высокого или среднего давления и нисходящий участок со стороны цилиндра низкого давления, содержащая сепаратор влаги, установленный в перепускной трубе, и линию ее отвода, отличающаяся тем, что сепаратор влаги выполнен в виде сквозной полой цилиндрической или конической вставки, установленной внутри нисходящего вертикального участка перепускной трубы соосно с ним и прикрепленной к нему в нижней части при помощи кольцевого опорного диска с образованием кольцевого пристенного влагосборного кармана, днище которого образовано указанным опорным диском, а линия отвода влаги подключена к этому днищу.
