CS251126B1 - Device for gas pressure regulation in expansion turbine's bearing part,bounded by seal - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro regulaci tlaku v ložiskové části expanzní turbiny, kde tato část je ohraničena uspávkou. Zejména se týká expanzních turbin s plynovými ložisky, u kterých řeší snížení ztrát plynu v ucpávce. Cílem vynálezu je provedení takové regulace tlaku plynu v ložiskové části, aby při každém provozním režimu byly maximálně omezeny ztráty plynu ucpávkou a přitom aby nedocházelo к přetěžování axiálních ložisek.

Problém omezení ucpávkových ztrát expanzních turbin s plynovými ložisky byl doposud řešen složitou cestou zvyšování počtu stupňů ucpávek nebo jejich komplikovaným zahlcováním teplým tlakovým plynem. Regulace zatížení axiálních ložisek není doposud prováděna vůbec. Tato ložiska musejí být proto dimenzována na největší provozní zatížení nebo doplněna pomocnými magnetickými ložisky.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny zařízením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z regulačního prvku tvořeného pouzdrem, jehož vnitřní prostor je rozdělen pružnou nebo pohyblivou přepážkou na dvě komory, z nichž do jedné je vyústěno plynové vedení,. vycházející z prostoru před ucpávkou a do druhé komory je vyústěno plynové vedení, vycházející z části expanzní turbiny, ve které jsou umístěna ložiska a současně je z této komory vyústěno odtokové plynové vedení, otevírané a uzavírané prohnutím nebo pohybem přepážky. Ve výhodném provedení je přepážka tvořena pružnou membránou, uchycenou v přírubě po obvodu stěny pouzdra, přičemž membrána dosedá na sedlo, uspořádané na vstupu do odtokového plynového vedení. V komoře pouzdra, do kterého je vyústěno plynové vedení, vycházející z prostoru před ucpávkou, membrána je opatřena axiálně působící pružinou, stlačovanou regulačním šroubem, uchyceným ve stěně pouzdra, kterou prochází ve směru působení pružiny. Na plynové vedení, vycházející z části expanzní turbiny, ve které jsou umístěna ložiska hřídele, je napojen odlehčovací ventil, používaný při rozběhu a zastavování turbíny.

Výhody řešení podle vynálezu spočívají v tom, že je zajištěn minimální, případně nulový rozdíl tlaků v prostorech před a za ucpávkou a to v každém provozním režimu expanzní turbiny. Rovněž je pro každý provozní režim udržováno na přijatelné výši zatížení axiálních plynových ložisek. Tím je umožněno použít dynamických axiálních plynových ložisek, které mají nižší únosnost. Další výhodou zařízení podle vynálezu je to, že umožňuje otevření odlehčovacího ventilu na výstupním vedení plynu z části turbiny, ve které jsou umístěna ložiska, minimalizovat osové síly hřídele při spouštění expanzní turbiny a tím usnadnit její rozběh.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je znázorněn na přiloženém obrázku, kde je použito pro regulaci tlaku v ložiskové části u expanzní turbiny, sloužící pro ochlazování plynu. Zařízení je umístěno za skříní 10 turbiny, ve které je uložena hřídel 16 s oběžným kolem 14, utěsněná ucpávkou 15. Uložení hřídele 16 ve skříni 10 je provedeno plynovými ložisky 17. Ve skříni 10 je rovněž umístěno rozváděči kolo 13 expanzní turbiny a vstupní hrdlo pracovního plynu 19. Hřídel 16 je uložena v plynových ložiskách 17, přičemž mezi těmito ložisky je ve skříni 10 vytvořen prostor, ve kterém zpravidla bývá umístěna brzda (na obrázku neznázorněná). Zařízení podle vynálezu je při vnějším pohledu tvořeno pouzdrem jehož dutina sestává ze dvou komor 2, 2· Komora 3 má tvar komolého kužele a komora 2 má tvar víka. Obě komory 2, 2 j^sou od sebe odděleny pružnou membránou která je stažena přírubami 20, provedenými na styčných plochách dvou částí pouzdra 2/ vytvářejících komory 2 a 2· Pružná membrána 4 je v kontaktu s pružinou 2/ stlačovanou regulačním šroubem 9, který prochází závitem stěny pouzdra 2· ^Do komory 2 ústí plynové vedení 21/ tvořené trubkou, vycházející z prostoru 12 před ucpávkou 15. Komora 2 je spojena plynovým vedením 6 s dutinou ve skříni 10, vytvořenou za horním ložiskem 17.

Z komory 2 je vyústěno plynové vedení 5, opatřené na vstupu sedlem 18, ^na které dosedá pružná membrána 2 ^a vytváří tak ventil. Z plynového vedení J5 je paralelně uspořádána potrubní odbočka 6a, na které je umístěn ventil 7_· ^Za ventilem 2 potrubní odbočka 6a ústí do odvá3 děcího plynového vedení 5. Rozváděcím kolem 13 je k oběžnému kolu , 14_ přiváděn pracovní plyn. Ucpává ¹⁵ oidděluje ^prostor rozvátého ^kola ¹³ a otézn^o ^kola ¹⁴ od části expanzní turbiny, ve ^které jtou umístěna pi_ynov^á ].ožitka 17.

Při t^poušt^ění ne^bo zastavov^í torán je nutn^é přivádí do ixi^níích tonsek 17 pl^yn, ^který zabr^ání kontaHu hřráek ¹⁶ s ^lo^ži^tk^{y 17} při malých obvodovýc^h r^ychlottech. Proto po do^bu roz^běhu ne^bo při zastavoval je v zááisios^si na ^počtu otáček otev^řen eleJktronrclýým ovladačem venⁿil 2· Pracovní pl^yn,. ^který nepostoupí z rozvád^ěcího ^kola ¹3 do ob^ěžného ^kola 24a dostane se do prostoru ¹² p^řed ucpáv^ku ¹⁵. ^Je^ho ^část projde ucpávku ¹⁵ a ^postou^pí d^ále do lo^žise^{k 17} _z ze ^kterých je ptot dutinu za zatoím loňskem ¹⁷ ve skříni 20 expanzní turbiny odvedena částí plynového vedení £ a odbočkou 6a přes vcení! do odváděcího plynového potrubí 2· Po dotažení požadované rychlosti otáčení hřídele 16 je verntl 7_ uzavřen. Membrána £ je přitlčovvána pružinou £ k sedlu 28' uspořádanému na vstupu do odváděcího plynového vedení 5. Sílu přitaččovací pružiny £ je možno regulovat šroubem procházeeícím závieem v ^pouzdru £ a opírajícím se do podlož^{ky 21}.

Pracovní ^plyn se dos^ne z ^prostoru ^{12 př}ed ucp^ávkou ^{15 p}lynovým vedeni 21 ^do komory 2 pouzíira 2· Pracovní ^plyn, ^erý ^proj^de ucp^ou ¹⁵ a ^plyn z ložise^{1 17} se ^po uzavření verinilu 2 soustřeďuje uvvitř ložiskové části skříně 22' v pl^ynovém vedení 6, odbočce 6x a v komoře 2 pouzdra 2· Tím nastane zvýšení taku v ložiskové části skříně 20* PPi stenném t^řařu v ^protoru ^{12 př}ed uc^vtou ¹⁵ ja^ko v lož^kovém ^ro^ltoru, sni^žuje se takový s^pád ucpávky 15 a tím i ztráty obvyJkle chladného pracovního plynu. Tlak mmei rozváděcím kolem 22 a obě^ým ^kolem 2£, ^to^ný s t^Jcem v ^prostoru ^{12 př}ed uc^pávkou ¹⁵ je záá^lý ta^ké na tlaku pracovního plynu před a za pracovní části expanzní turbiny. Tyto tlaky společně s Bakem v lo^skové části sJcříně 20. spoluuučují výsledné osové zatlení hřídele ¹⁶ *

Zalezení podle v^ynálezu, spojené s ex^panzní totoinou re^luje tli^ř v lo^žiskové části skříně 22' v záv^losti na tla^u, ^erý je v prostoru 12 před uc^vtou ¹⁵ a v záá^losti na ^edpé^í ^pru^žin^y 2' ^př^čeem^ž ^l¹ v io^skové části sJcříno 10 je rozdílný o^ppooi Háku v ^prottoru ^{12 p}řed uc^páv^kou 15 maximálně o ^ferenci, zosobenou ^před^pětím pru^ži^ny 2· Tím je zajištěni minimální ^aídvrá diference, ^errá ovlivňuje ^prů^t^o^ř uc^páv^řou ^{15 i} piměřené osové zatížení xxiólních lohte¹ 27· ^Po)su^{d p}ři ^mto ut^poř^ádání doj^de к zastavení ^přívodu ^plynu ^do Jožise^{1 17} ' tato W.iska ^budou jmacovat v ^dynabic^kéb redmu x jrrátok ^pracovn^ího ^plynu ucjrávtou ^{15 b}u^de nulový. V ^přípřd^ě zvý^šení t^ě^^u ^plynu v io^skové éáád tJcříne ¹⁰ natohk ^že ^převy^šuje součet UaM v ^prot^toru 12 ^před uc^páv^kou ¹⁵ x toku ^u^ny 2' mern^ni £ se ^prohne ve směru ^půso^bení siln^šího ^třa^ku x pře^alcový ^plyn uniká do odtkového vedení 5.

^Po 7^уп^^^1 ^tx^^ř^u mei^ráni 4_ o^pět dosedne nx se^^^lo 28. x zabrání dalšímu unitám ^plynu do odtutové-ho ve^dení 2· ^mzern podle v^yi^slkzu je uráeno zejména ^pro ex^panzní ^turbi^n^{y p}ro ochlazoval jeho však není vylo učeno i u plynových turbin pro jíně účely.

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims (5)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU ¹. Z^^ř:ίznií ^pro re^gulaci ^třa^řu ^plynu v maskové čás^ ex^panzní tur^bin^y, o^hraničené uc^páv]sou, i^yznn^lčjící se ^že sesrárá z re^í-ač^ho ^prv^ku tvořeného ^pouz^drem (1 , jehož оШм jDrostor je rozα^tlen ^pružnou nebo ^poh^ybljívou ^pře^pážkou (4) nx dvě ^ko^^o-^y (2, 3H z nichž do je^dn^é (³) je větráno ^pl^ynové ve^dení (M), i^ycháserící z ^prot^toru (12) ^před uc^páv^kou (¹⁵⁾ x ^do druhé lsomor^y (²⁾ je vpsráno ^pl^ynové vedení (^6, v^ycháserící z části ex^panzní tur^bin^y, ve ^eré jsou umíšena ložiska (¹⁷) x sou^časn^ě je z téta tomo^ (2) v^yúst^ěno odtotové ^ílynov^é ve^dení ⁽5)' o^v^ané x uzavíral ^pro^hnutím ne^bo ^h^em pře^žky (4) .
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že přepážka (4) je tvořena pružnou membránou, uchycenou po obvodu stěny pouzdra (1).
3. 3. Zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, že membrána, tvořící přepážku (4) dosedá na sedlo (18), provedené na vstupu do odtokového plynového vedení (5).
4. 4. Zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, že v komoře (3) pouzdra (1), do které je vyústěno plynové vedení (11), vycházející z prostoru (12) před ucpávkou (15), membrána tvořící přepážku (4) je opatřena axiálně působící pružinou (8), stlačovanou regulačním šroubem (9), uchyceným ve stěně pouzdra (1), kterou prochází ve směru působení pružiny (8).
5. 5. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že na plynové vedení (6), vycházející z části expanzní turbiny, ve které jsou umístěna ložiska (17) je napojen odlehčovací ventil (7), používaný při rozběhu a zastavováníexpanzní turbiny.