CS272676B1

CS272676B1 - Outlet branch for bladed machine

Info

Publication number: CS272676B1
Application number: CS392788A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Ing Csc Stastny; Jiri Prof Ing Drsc Nozicka; Slavomir Doc Ing Csc Jirku; Jiri Ing Hobzik
Original assignee: Stastny Miroslav; Jiri Prof Ing Drsc Nozicka; Slavomir Doc Ing Csc Jirku; Jiri Ing Hobzik
Priority date: 1988-06-07
Filing date: 1988-06-07
Publication date: 1991-02-12
Also published as: EP0345700A1; DE58902123D1; EP0345700B1; CS392788A1

Abstract

The invention is designed especially as an exhaust casing for steam turbines, more specifically for the purpose of reducing energy losses due to swirling and burbling of the steam flow. The exhaust casing consists of a casing body (01), a circular diffusor (d) and, if required, baffles. Connected to the widened end of the diffusor (d) are two outflow channels (I, II), the rear outflow channel (I) of which, which is bounded by the rear wall (100) of the casing, extends in a straight line and transversely to the longitudinal axis (0) of the machine and the front outflow channel (II) is connected to the first outflow channel via an arc-shaped portion (IIa) extending counter to the direction of flow in the diffusor. <IMAGE>

Description

Vynález ae týká výstupního hrdla lopatkového stroje, ve kterém se směr proudění hnacího média mění z osového, který je na vstupu, na směr kolmý k ose stroje v jediném výstupu. Zejména se jedná o výstupní hrdla parních turbín, umístovaná do prostoru mezi posledním stupněm parní turbíny a vstupem do kondenzátoru.The invention relates to an outlet throat of a turbomachine in which the direction of flow of the drive medium changes from the axial that is at the inlet to a direction perpendicular to the machine axis at a single outlet. In particular, these are steam turbine outlet ports located between the last stage of the steam turbine and the condenser inlet.

K odvádění páry nebo jiného hnacího média z posledního stupně lopatkového stroje, například u parní turbíny z jejího posledního stupně do kondenzátoru se převážně používá výstupního hrdla, složeného z osově symetrického difuzoru a z rozměrné odtokové komolý, která přechází v jedno vstupní hrdlo kondenzátoru; odtoková komora je někdy dělena usměrňovacími přepážkami, přiěemž protější strana odtokové komory vůči výstupnímu hrdlu je tvořena válcovou stěnou, jejíž površky jsou rovnoběžné s osou stroje. Bylo však zjištěno, že v těchto případech neobtéká proudící médium stěny odtokové komory hladce, vznikají v ní rozsáhlé úplavy a oblasti θ víry. To má za následek značné energetické ztráty. Jiné řešení výstupního hrdla spočívá v tom, že odtoková komora má dva výstupy ležící proti sobě, kterými vstupuje pára do dvou samostatných kondenzátoru. V takto uspořádaném výstupním hrdle lze 'dosáhnout nižších energetických ztrát, avšak za cenu značné komplikace, spočívající v uspořádání dvou kondenzátoru namísto jednoho a v jejich umístění ve strojovně.For the removal of steam or other propellant from the last stage of the turbomachine, for example in a steam turbine from its last stage to the condenser, an outlet port composed of an axially symmetric diffuser and a large outlet trough that passes into one condenser inlet port is predominantly used; the outlet chamber is sometimes divided by baffle baffles, the opposite side of the outlet chamber to the outlet neck being formed by a cylindrical wall whose surfaces are parallel to the machine axis. However, it has been found that in these cases the flowing medium does not flow around the wall of the drain chamber smoothly, generating extensive floods and vapor regions θ. This results in significant energy losses. Another solution of the outlet orifice is that the outlet chamber has two outlets facing each other, through which steam enters two separate condensers. In such an outlet port, lower energy losses can be achieved, but at the expense of a considerable complication of arranging two capacitors instead of one and placing them in the machine room.

Výstupní hrdlo lopatkového stroje podle vynálezu sestává z tělesa výstupního hrdla, které obsahuje horní a spodní úsek, dole z mezikruhového difuzoru souosého s hřídelem turbíny, z děličů páry, stěn a dělicích přepážek. Jeho podstata spočívá v tom, že těleso výstupního hrdla je příčně rozděleno přepážkou na přední a zadní úsek a podélně je rozděleno na horní a dolní časti, jejichž dělicí rovinu tvoří rovina- příčné osy mezikruhového difuzoru. V dolní části zadního úseku je vytvořen přímý kanál, zatímco v dolní části předního úseku a v celé horní části je vytvořen obtokový kanál. Vnější plást obtokového kanálu tvoří přední stěna tělesa výstupního hrdla, na kterou navazuje vnější válcová stěna a na ni opět horní část zadní stěny tělesa výstupního hrdla, kdežto vnitřní plást tvoří přepážka, na kterou navazuje přední šikmá stěna, připojená ke konvexní stěně, napojené na horní okraj pláště mezikruhového difuzoru.The outlet throat of the turbomachine according to the invention consists of an outlet throat body which comprises an upper and a lower section, downstream of an annular diffuser coaxial to the turbine shaft, steam splitters, walls and partitions. Its essence consists in that the outlet throat body is divided transversely by a partition into the front and rear sections and longitudinally divided into upper and lower parts, whose dividing plane is formed by the plane-transverse axes of the annular diffuser. A straight channel is formed in the lower portion of the rear portion, while a bypass channel is formed in the lower portion of the front portion and throughout the upper portion. The outer skirt of the bypass channel is formed by the front wall of the outlet throat body, followed by the outer cylindrical wall, and thereafter by the upper portion of the rear wall of the outlet throat body, while the inner skirt constitutes a partition connected to the front oblique wall attached to the edge of the jacket of the annular diffuser.

Vnější plást přímého kanálu tvoří zadní šikmá stěna, která je pokračováním rozšířeného dolního okraje pláště mezikruhového difuzoru. Zadní šikmá stěna je svým protějším okrajem připojena k přepážce. Do přímého i obtokového kanálu konstantní šířky jsou •vloženy prvé a druhé děliče. Prvé děliče jsou navzájem spojeny ve společných hranách, stejně tak i druhé děliče. Společné hrany prvních a druhých děličů jsou potom připojeny k protilehlým místům pláště mezikruhového difuzoru. Vnější hrany prvých děličů jsou připojeny k pravé boční stěně, vnější hrany druhých děličů jsou zase připojeny k levé boční stěně tělesa výstupního hrdla. V obtokovém kanálu je k protilehlým místům pláště mezikruhového difuzoru připojena dvojice proudnicových přepážek, jejichž protější hrany jaou navzájem apojeny na svislé ose x tělesa výstupního hrdla. Dále jsou v obtokovém kanálu mezi proudnicovými přepážkami a levou, respektive pravou boční stěnou vloženy stojaté usměrňovači přepážky.The outer skirt of the straight channel is formed by a rear oblique wall which is a continuation of the widened lower edge of the skirt of the annular diffuser. The rear inclined wall is connected to the bulkhead by its opposite edge. Both first and second dividers are inserted in the straight and bypass channels of constant width. The first dividers are connected to each other at common edges, as are the second dividers. The common edges of the first and second splitters are then connected to opposite locations of the envelope of the annular diffuser. The outer edges of the first dividers are connected to the right side wall, the outer edges of the second dividers are connected to the left side wall of the outlet throat body. In the bypass duct, pairs of flow barriers are connected to opposite locations of the outer ring diffuser housing, the opposite edges of which are connected to each other on the vertical x-axis of the outlet throat body. Furthermore, in the bypass channel between the baffle baffles and the left and right side walls respectively, standing baffle baffles are inserted.

Hlavní předností výstupního hrdla lopatkového stroje podle vynálezu je podstatné zmenšení oblastí úplavů a oblastí s víry, a tím i podstatné omezení energetických ztrát lopatkového stroje. Další předností je skutečnost, že nové řešení výstupního hrdla v podstatě zachovává původní rozměry i vnější tvar výstupního hrdla. Řešení podle vynálezu je možno realizovat z tvarově upravených plechů běžnou technologií.The main advantage of the outlet throat of the turbomachine according to the invention is a substantial reduction in the flood and vortex areas, and thus a significant reduction in the energy loss of the turbomachine. Another advantage is that the new outlet throat solution essentially retains the original dimensions and the outer shape of the outlet throat. The solution according to the invention can be realized from shaped sheets by conventional technology.

Jeden z příkladů praktického provedení výstupního hrdla lopatkového stroje podle vynálezu je uveden na připojených výkresech, kde na obr. 1 je schematický nárysný řez výstupním hrdlem v základním provedení bez pomocných přepážek, na obr, 2 je schematický bokorys téhož provedení v naznačeném řezu, na obr. 3 je schematický nárysný řez výstupního hrdla s použitím všech pomocných přepážek a na obr. 4 je schematický bokorys takto úpravného výstupního hrdla v naznačeném řezu.One example of a practical embodiment of an outlet throat of a turbomachine according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a schematic sectional view of the outlet throat in the basic embodiment without auxiliary baffles; Fig. 2 is a schematic side view of the same embodiment in indicated section; Fig. 3 is a schematic elevational sectional view of the outlet throat using all auxiliary baffles, and Fig. 4 is a schematic side view of the outlet throat so treated in cross-section.

CS 272676 BlCS 272676 Bl

Jak vyplývá z připojených výkresů, sestává výstupní hrdlo lopatkového stroje podle těchto příkladů provedení z tělesa Ol výstupního hrdla, jehož bokorysem je obdélník, a z mezikruhového difuzoru d. Mezikruhový difuzor d je vytvořen z- pláště £, který se směrem dozadu rozevírá, a z jádra j_, takže mezikruhový průřez mezi nimi, tj. mezikruhový difuzor d, se dozadu rozšiřuje. Jádro 2 je s^v.Ý^m rozšířeným koncem připojeno ke vnitřku zadní 3těny 100 tělesa 01 výstupního hrdla. Těleso 01 výstupního hrdla je možno pomyslně svisle rozdělit na horní část H a dolní část D. Rozhraním 14 je myšlená úsečka, která je prodloužením ideové dělicí rovin,·/ mezi ěásti páry, vstupu jící mezikruhovým difuzorem d do přímého kanálu I a částí páry, která vstupuje mezikruhovým difuzorem d do obtokového kanálu II. Toto dělení proudu páry objektivně existuje v každém mezikruhovém difuzoru £ každého výstupního hrdla lopatkového stroje tohoto typu.As can be seen from the accompanying drawings, the outlet nozzle of the turbomachine according to these examples consists of an outlet throat body R, which is a rectangle in side view, and an annular diffuser d. so that the annular cross-section between them, i.e. the annular diffuser d, widens rearwardly. The core 2 is ⁱⁿ .y ^m widened end is connected to the interior of the rear housing 100 3těny 01 outlet. The outlet orifice body 01 can be imaginatively vertically divided into an upper part H and a lower part D. The interface 14 is an imaginary line which is an extension of the ideal separation plane, · / between the steam portions entering the direct channel I and the steam port which enters the bypass d diffuser d into the bypass channel II. This partitioning of the steam stream objectively exists in each annular diffuser 6 of each outlet neck of a turbomachine of this type.

Na délku je dolní část D tělesa 01 výstupního hrdla rozdělena přepážkou 8 na dvě stejné poloviny, tj. na zadní úsek Z a na přední úsek Ρ. V zadním úseku Z je upraven přímý kanál I tak, že k dolnímu okraji d2 mezikruhového difuzoru d je připojena zadní šikmá stěna 4 počínající rozhraním 14 a svažující se k přepážce 8, ke které je připojena. Obtokový kanál II počíná v horní části II tělesa 01 výstupního hrdla tak, že k zadní stěně 100 tělesa 01 výstupního hrdla je připojena vnější válcová stěna 5, jejíž průměr ohybu je roven součtu délek zadního a předního úseku Z, P a která je vpředu připojena k přední stěně 200 tělesa 01 výstupního hrdla. Vnitřní plášt obtokového kanálu II tvoří konvexní stěna 7, počínající rozhraním 14 a připojena k hornímu okraji dl mezikruhového difuzoru d. Její zaoblení v podstatě sleduje zaoblení vnější.válcové stěny 5.In length, the lower part D of the outlet throat body 01 is divided by a partition 8 into two equal halves, i.e. a rear section Z and a front section Ρ. A straight channel I is provided in the rear section Z such that a rear inclined wall 4 starting from the interface 14 and sloping to the partition 8 to which it is attached is connected to the lower edge d2 of the annular diffuser d. The bypass channel II starts at the upper part II of the outlet orifice body 01 by attaching to the rear wall 100 of the outlet orifice body 01 an outer cylindrical wall 5 whose bending diameter is equal to the sum of the lengths of the rear and front sections Z, P. the front wall 200 of the outlet orifice body 01. The inner casing of the bypass channel II is formed by a convex wall 7, starting at the interface 14 and connected to the upper edge d1 of the annular diffuser d.

Táž. k obvodu pláště p mezikruhového difuzoru d, kde je k ní připojena přední-šikmá- -. stěna 11, svažující se až k rozhraní 14, kde je spojena s počáteční hranou přepážky 8.The same. to the circumference of the jacket p of the annular diffuser d, where it is attached to it by an oblique front. a wall 11 sloping up to the interface 14 where it is connected to the leading edge of the partition 8.

Podle obr. 3 a 4 jsou do přímého kanálu I a obtokového kanálu II, a to do bezprostřední blízkosti příčné osy z mezikruhového difuzoru d, tj. do rozhi*aní 14 umístěny kolmo a proti sobě společné hrany 12, 13 prvých děličů 1 a druhých děličů 2 a připojeny tam ke vnějšímu plášti £ mezikruhového difuzoru d. Vnějšími hranami jsou potom tyto děliče 1, £ připojeny k bočním stěnám 3, 6, Prvé i druhé děliče _1, 2 jsou vytvořeny podle tohoto příkladu tak, že vzhledem ke svislé ose x tělesa 01 výstupního hrdla jsou konkávní. Dále jsou k protilehlým místům pláště p mezikruhového difuzoru d v obtokovém kanálu II, a to v blízkosti příčné osy z tělesa 01 výstupního hrdla připojeny konce dvojice proudnicových přepážek 9, které se ve směru toku páry k sobě v přibližném tvaru proudnic přibližují, až se setkají na svislé ose x tělesa 01 výstupního hrdla. Mezi vnější povrch dvojice proudnicových přepážek 9 a boční stěny 3, £ jsou vloženy do obtokového kanálu II dvě dvojice stojatých usměrňovačích přepážek 10, jejichž vnitřní stěn,y částečně sledují stěny dvojice proudnicových přepážek 9, od kterých se však ve směru toku páry plynule vzdalují, a jejichž vnější stěny se také od vnitřních stěn ve směru roku páry rozbíhají.According to FIGS. 3 and 4, in the direct channel I and the bypass channel II, in the immediate proximity of the transverse axis of the annular diffuser d, i.e. the interfaces 14, perpendicular and opposite edges 12, 13 of the first dividers 1 and The outer edges are then connected to the side walls 3, 6. The first and second dividers 1, 2 are formed according to this example in such a way that, relative to the vertical x-axis, the outlet neck bodies 01 are concave. Furthermore, the ends of the pair of nozzle baffles 9, which in the direction of the steam flow in the approximate shape of the nozzles, converge towards each other in the approximate shape of the nozzles until they meet at the opposite sides of the casing p of the annular diffuser d in the bypass channel II. the vertical x-axis of the outlet throat body 01. Between the outer surface of the pair of nozzle baffles 9 and the side walls 3, 6, two pairs of standing baffle baffles 10 are inserted into the bypass channel 11, the inner walls of which partially follow the walls of the pair of baffle baffles 9. and whose outer walls also diverg from the inner walls in the direction of the year.

Proud páry z posledního stupně lopatkového stroje vstupuje do mezikruhového difuzoru £, na jehož zadním okraji se dělí na dolní proud, postupující dále přímým kanálem například do kondenzátoru, a na horní proud, který je horním okrajém dl mezikruhového difuzoru £ navazujícím na konvexní stěnu 7 a vnější válcovou stěnou 5 obracen a potom veden kolem pláště £ mezikruhového difuzoru d do obtokového kanálu II, tedy do souhlasného směru, jakým proudí pára v přímém kanálu I. Rozdělení proudu páry na horní a dolní proud napomáhají prvé děliče 1. a druhé děliče 2 tak, že pára podél jejich povrchu hladce odtéká a netvoří víry. Také tak zadní šikmá stěna 4 v podstatě sleduje proudnice páry a napomáhá tak jejímu plynulému toku, V obtokovém kanálu má stejný účel přední šikmá stěna 11. Dvojice proudnicových přepážek 9 odstraňují nebezpečí víření v oblasti za dolním okrajem d2 mezikruhového difuzoru £ a svým proudnicovým tvarem také napomáhají plynulému proudění páry. Konečně usměrňovači přepážky 10 mají za úkol rozdělením šířky proudu na několik užších proudů zamezit víření poháněcího média. Použití některých nebo všech přepážek bude ovšem záležet na charakteristikách lopatkového stroje.The vapor stream from the last stage of the turbomachine enters the annular diffuser 6 at the rear edge of which is divided into a downstream stream flowing through a straight channel, for example to a condenser, and an upper stream which is the upper edge d1 of the annular diffuser. the outer cylindrical wall 5 is then inverted and then guided around the casing 6 of the annular diffuser d into the bypass channel II, i.e. in the same direction as the steam flows in the straight channel I. The first and second dividers 2 divide the steam stream into the upper and lower stream. that steam flows smoothly along their surface and does not create swirls. Also, the rear oblique wall 4 essentially follows the steam stream and thus facilitates its continuous flow. In the bypass channel the front oblique wall 11 has the same purpose. Pairs of nozzle baffles 9 eliminate the risk of turbulence in the region beyond the lower edge d2 of the annular diffuser. they help smooth steam flow. Finally, the baffle baffles 10 are intended to prevent the drive medium from swirling by dividing the width of the stream into several narrower streams. However, the use of some or all of the baffles will depend on the characteristics of the turbomachine.

Claims

A turbomachine outlet throat consisting of an outlet throat body comprising an upper and a lower section, an annular diffuser coaxial with the turbine shaft, steam splitters, walls and partition walls, characterized in that the outlet throat body (01) is laterally divided by a partition ( 8) into a front section (P) and a rear section (Z), while longitudinally divided into an upper section (H) and a lower section (D), the dividing plane of which is the plane of the transverse axis (z) of the annular diffuser (d); in the lower part (D) of the rear section (Z) a straight channel (i) is formed, while in the lower part (D) of the front section (P) and in the entire upper part (H) a bypass channel (II) is formed. forming a front wall (200) of the outlet throat body (01) to which the outer cylindrical wall (5) adjoins and thereto an upper portion (H) of the rear wall (100) of the outlet throat body (01), while its inner shell is formed by a partition ), which is connected to the front inclined wall (11), connected to the convex wall (7), connected to the extended upper edge (dl) of the casing (p) of the annular diffuser (d) and the outer casing of the straight channel (I) 4), which is a continuation of the widened lower edge (d2) of the casing (p) of the annular diffuser (d) and which is connected with its opposite edge to the partition (8), and further the lower part (D) of the rear wall (loo) of the body (01) ) outlet throat.

2.

The outlet connection according to claim 1, characterized in that first straight dividers (1) and second dividers (2) are inserted into the straight channel (I) of constant width as well as into the bypass channel (II) also of constant width. are joined together at the common edges (12) of the first dividers (1) and the second dividers (2) are joined together at the common edges (13) of the second dividers (2), while the common edges (12) of the first dividers (1) and the common edges (13) second dividers (2) attached to opposite locations of the shell (p) of the annular diffuser (d), while the outer edges of the first dividers (1) are attached to the right side wall (3) and the outer edges of the second dividers (2) are attached to a left side wall (6) of the outlet throat body (01).

3.

Outlet throat according to rolls 1 or 2, characterized in that in the bypass duct (II) ', a pair of flow baffles (9), whose opposite edges are connected to each other on a vertical axis, are connected to opposite locations of the casing (p) of the annular diffuser (d). (x) outlet throat bodies (O1).

4.

Outlet throat according to rolls 1 to 3, characterized in that in the bypass channel (II), standing baffle baffles (10) are inserted between the pair of nozzles and the left side wall (6) as well as between the pair of nozzles and the right side wall (3). ).