Проточная часть паровой турбины

Авторы патента:

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и предназначено для повышения экономичности первых нерегулируемых ступеней паровых турбин с сопловым парораспределением. Технической задачей решаемой изобретением, является снижение окружной неравномерности потока пара перед сопловым аппаратом первой нерегулируемой ступени и повышение кпд нерегулируемой ступени. Поставленная задача решается тем, что известная проточная часть паровой турбины, содержащая сопловые коробки, рабочее колесо регулирующей ступени, диафрагму первой нерегулируемой ступени с установленным в ней сопловым устройством, камеру, образованную рабочим колесом регулирующей ступени и диафрагмой первой нерегулируемой ступени, периферийный обвод, дополнительно снабжена экраном, установленным в камере перед сопловым устройством диафрагмы первой нерегулируемой ступени, выполненным в виде цилиндра с закрытой с одной стороны торцевой частью, открытой частью цилиндр примыкает к сопловому устройству диафрагмы первой нерегулируемой ступени, а закрытой торцевой частью обращен к рабочему колесу регулирующей ступени, на боковой поверхности верхней части экрана выполнены отверстия перфорации, а в торцевой части имеются отверстия, диаметр которых значительно превышает диаметр отверстий перфорации.

Известная проточная часть паровой турбины (1), содержащая сопловые коробки, рабочее колесо регулирующей ступени, камеру за регулирующей ступенью и нерегулируемые ступени, каждая из которых состоит из диафрагмы с сопловыми решетками и колеса с рабочими решетками. Пар к регулирующей ступени подводится через четыре сопловые коробки. При номинальном режиме открытыми оказываются только три коробки, и дуга подвода пара к рабочему колесу редко превышает 290°. При такой парциальности регулирующей ступени даже при наличии большой уравнительной камеры подвод пара к последующей (первой) нерегулируемой ступени также происходит с большой окружной неравномерностью. В результате, группа первых нерегулируемых ступеней даже при номинальном режиме работы турбины имеет сниженный к.п.д. Падение к.п.д. этих ступеней, обусловленное неравномерным подводом, пара достигает 2-3%.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является проточная часть первых двух ступеней теплофикационной турбины Т-250/300-240 Уральского турбомоторного завода (2), содержащая сопловые коробки, рабочее колесо регулирующей ступени, диафрагму первой нерегулируемой ступени с установленным в ней сопловыми устройствоми, камеру, образованную рабочим колесом регулирующей ступени и диафрагмой первой нерегулируемой ступени, периферийный обвод, предназначенный для организации подвода пара к сопловому устройству первой нерегулируемой ступени.

Основной недостаток прототипа свойственный всем турбинам с сопловым парораспределением состоит в парциальном (частичном в окружном направлении) подводе пара к рабочему колесу регулирующей ступени. В результате за ним сохраняется большая окружная неравномерность при подводе пара к сопловой решетке первой нерегулируемой ступени. Как уже отмечалось, эта неравномерность существенно (на 2-3%) снижает к.п.д. нескольких первых ступеней, воспринимающий поток из камеры регулирующей ступени. Особенно сильное снижение к.п.д. этих ступней происходи при частичных нагрузках турбины, когда подвод пара к регулирующей ступени происходит через две сопловые коробки, так как в этом случае степень парциальности оказывается не выше 40%. Положение не спасает и установка периферийного обвода, так как он препятствует растеканию потока по камере регулирующей ступени и все последующие ступени работают при частичном в окружном направлении подводе пара к сопловому устройству нерегулируемых ступней.

Технической задачей, решаемой изобретением, является снижение окружной неравномерности потока пара перед сопловым устройством первой нерегулируемой ступени и повышение к.п.д. нерегулируемой ступени.

Поставленная задача решается тем, что известная проточная часть паровой турбины, содержащая сопловые коробки, рабочее колесо регулирующей ступени, диафрагму первой нерегулируемой ступени с установленным в ней сопловым устройством, камеру, образованную рабочим колесом регулирующей ступени и диафрагмой первой нерегулируемой ступени, периферийный обвод, согласно предлагаемой полезной модели, снабжена экраном, установленным в камере перед сопловым устройством диафрагмы первой нерегулируемой ступени, выполненным в виде цилиндра с закрытой с одной стороны торцевой частью. Открытой частью цилиндр примыкает к сопловому устройству

диафрагмы первой нерегулируемой ступени, а закрытой торцевой частью обращен к рабочему колесу регулирующей ступени. На боковой поверхности верхней части экрана выполнены отверстия перфорации, а в торцевой части имеются отверстия, диаметр которых значительно превышает диаметр отверстий перфорации.

Кроме того, закрытая торцевая часть экрана в нижней ее части может быть выполнена конической со скосом в сторону диафрагмы. На боковой поверхности нижней части экрана выполнены дополнительные отверстия.

На рисунке представлено предлагаемое устройство в разрезе.

Проточная часть паровой турбины содержит рабочее колесо 1 регулирующей ступени, сопла 2, расположенные в сопловых коробках (число их обычно равно четырем, на рисунке сопловые коробки не показаны), рабочее колесо 3 первой нерегулируемой ступени, диафрагму 4 первой нерегулируемой ступени с сопловыми устройствами 5. В камере 6, образованной рабочим колесом 1 регулирующей ступени и диафрагмой 4 первой нерегулируемой ступени, установлен периферийный обвод 7, предназначенный для организации подвода пара к сопловому устройству 5 первой нерегулируемой ступени. Перед сопловым устройством 5 диафрагмы 4 первой нерегулируемой ступени расположен экран 8, выполненный в виде цилиндра, открытая часть его 9 примыкает к сопловому устройству 5 диафрагмы первой нерегулируемой ступени, образуя камеру 10, а торцевая часть 11 обращена к рабочему колесу 1 регулирующей ступени. На боковой поверхности верхней части 12 экрана выполнены отверстия перфорации 13, а в закрытой торцевой части 11 имеются отверстия 14, диаметр которых значительно превышает диаметр отверстий перфорации 13. Закрытая торцевая часть 11 экрана 8 в нижней ее части может быть выполнена конической со скосом 15 в сторону диафрагмы 4. На боковой поверхности нижней

части 16 экрана 8 выполнены дополнительные отверстия 17.

Устройство работает следующим образом. При выходе из рабочего колеса 1 регулирующей ступени пар растекается по боковой поверхности верхней части экрана 8 с мелкими отверстиями перфорации 13, как в окружном, так и радиальном (к центру) направлениях. При этом достигается равномерное заполнение всего внутреннего пространства в камере 10, образованной диафрагмой первой нерегулируемой ступени и открытой частью экрана 9. При этом степень окружной неравномерности потока пара за экраном 8 становится существенно ниже, чем перед экраном. В результате обеспечивается практически полный подвод пара с сопловому аппарату первой нерегулируемой ступени и, соответственно, повышение к.п.д.

Источники, принятые во внимание:

1. Трухний А.Д., Ломакин Б.В. Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки. Издательство МЭИ. Часть вторая. Конструкции теплофикационных паровых турбин. М., стр.241.

2. Парамонов А.Н. Разработка и исследование систем нерегулируемых отборов турбин ТЭС и АЭС. Автореферат дисс. на соискание ученой степени канд. тех. наук. М., 1990 г.

3. Щегляев А.В. Паровые турбины. Издательство «Энергия». М., 1976, стр.341.

1. Проточная часть паровой турбины, содержащая сопловые коробки, рабочее колесо регулирующей ступени, диафрагму первой нерегулируемой ступени с установленным в ней сопловым устройством, камеру, образованную рабочим колесом регулирующей ступени и диафрагмой первой нерегулируемой ступени, периферийный обвод, отличающаяся тем, что она снабжена экраном, установленным в камере перед сопловым устройством диафрагмы первой нерегулируемой ступени, выполненным в виде цилиндра с закрытой с одной стороны торцевой частью, открытой частью цилиндр примыкает к сопловому устройству диафрагмы первой нерегулируемой ступени, а закрытой торцевой частью обращен к рабочему колесу регулирующей ступени, на боковой поверхности верхней части экрана выполнены отверстия перфорации, а в торцевой части имеются отверстия, диаметр которых значительно превышает диаметр отверстий перфорации.

2. Проточная часть паровой турбины по п.1, отличающаяся тем, что закрытая торцевая часть экрана в нижней ее части выполнена конической со скосом в сторону диафрагмы, на боковой поверхности нижней части экрана выполнены дополнительные отверстия.