EP0395110A1 - Système de supportage du rotor dans une turbine à échappement axial avec le palier côté échappement intégré à la fondation - Google Patents

Système de supportage du rotor dans une turbine à échappement axial avec le palier côté échappement intégré à la fondation Download PDF

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EP0395110A1
EP0395110A1 EP90108120A EP90108120A EP0395110A1 EP 0395110 A1 EP0395110 A1 EP 0395110A1 EP 90108120 A EP90108120 A EP 90108120A EP 90108120 A EP90108120 A EP 90108120A EP 0395110 A1 EP0395110 A1 EP 0395110A1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/16—Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
    • F01D25/162—Bearing supports

Definitions

  • one of the bearings which supports the rotor is integrated in the exhaust bottom.
  • This bearing is held by means of tie rods judiciously placed in the exhaust bottom which transfer the normal and accidental forces of the rotor to the support legs and to the transverse centering of the stator, the legs and the transverse centering of the stator being resting on the raft.
  • each azimuth corresponds to a different stiffness which makes it more difficult to hold the line of trees during significant accidental unbalance.
  • Document FR-A-7 510 810 also discloses a gas turbine installation in which the bearing is held by two crutches connected to the raft.
  • crutches are long and have insufficient stiffness to support large unbalances.
  • One of the aims of the support system according to the invention defined by the claims is to increase the stiffness of the bearing supporting the rotor and to ensure, under better conditions, the bearing behavior with regard to major accidents (for example loss of one last BP fin).
  • any unbalance of the rotor cannot excite a specific mode of the structure of the stator.
  • Figures 1 and 2 show a known turbine having an axial exhaust 1 forming part of the stator 2.
  • This turbine comprises a bearing 3 supported by a concrete support 4 forming part of a concrete base 5 located on the inlet side 6 and another bearing 7 on the side of the exhaust 1.
  • the bearing 7 comprises a pad 8 and a stirrup 9 which supports the rotor 10 as well as a vapor lining 11.
  • This lining 11 provides a seal between the steam and the atmospheric pressure to which it is connected by a pipe 20.
  • the bearing 7 is supported by tie rods 12 fixed at their ends on the exhaust wall 1.
  • the exhaust 1 is provided with two lateral legs 13 which rest on concrete supports 14 integral with the raft 5.
  • a transverse centering device 15 is located at the bottom of the exhaust.
  • This device 15 comprises two horizontal bars 16 bolted at one end to fasteners 17 secured to the bottom of the exhaust and at the other end to fasteners 18 fixed to the concrete slab 5.
  • the exhaust 1 comprises an intermediate half-piece 19 which can be dismantled by means of two vertical half-flanges.
  • the normal and accidental forces of the rotor 10 are transferred by the tie rods 12 to the wall of the exhaust which transmits them to the lugs 13 and / or to the centering device 15.
  • tie rods 12 distributed over the entire circumference inside the exhaust generate a relatively large pressure drop.
  • the rotor 10 of the turbine is supported by two bearings 3 and 7, one located on the intake side 6, the other in the axial exhaust 1.
  • the bearing 3 is supported by a concrete support 4 integral with the concrete slab 5.
  • the bearing 7 comprises a pad 8 on which is fixed a stirrup 9 and a steam lining 11.
  • the lining 11 is brought to atmospheric pressure by a line 20.
  • a vertical concrete wall 21 is provided integral with the raft 5 comprising a semicircular opening 22 in which the lower part of the exhaust 1 is housed.
  • the bearing 7 is supported by four radiating tie rods 12 and located in a vertical plane perpendicular to the axis of the rotor. Two tie rods are horizontal and the other two are directed downwards and spaced at an angle of 60 ° with the neighboring tie rods.
  • the tie rods 12 are anchored at their ends in the thickness of the wall 21 around the semicircular opening 22.
  • the tie rods 12 are provided with sealing bellows 24 at their crossing of the wall of the exhaust 1.
  • the lower part of the exhaust 1 is integral with the stator 12, it is provided with two lateral lugs 13 which rest on the concrete block 14 integral with the raft 5.
  • a centering device 15 of the stator is located on the exhaust side 1. It comprises a key 25 mounted on a concrete support 26 integral with the base 5, said key 25 being trapped in a slide 27 parallel to the axis of the turbine and integral with the exhaust.
  • the supports 4, 14, 26 and the wall 21 are preferably made of concrete and are directly integrated into the raft 5 and constitute with it a solid. There is of course any possibility of carrying out these supports in a steel structure.
  • the tie rods 12 necessary for the transmission of these forces are much less numerous than those which should be used in the known system. The pressure losses at the exhaust are thus minimized.
  • the supports 14 supporting the side tabs 13 can be of less massive construction and the centering device 15 can be a simple key device.
  • Access to the bearing on the exhaust side is particularly easy and is done by dismantling the upper half-part 19 of the exhaust 1, the bearing 7 anchors directly on the raft remaining in place.

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Abstract

Le système comporte un mur (21) solidaire de la fondation comportant une ouverture demi-circulaire (22) dans laquelle vient se loger la partie inférieure de l'échappement (1). Des tirants passent à travers la paroi de l'échappement et sont ancrés à leurs extrémités dans le mur (21) au niveau de l'ouverture (22).
Augmentation de la raideur du palier (7) supportant le rotor permettant d'assurer une meilleure tenue du palier vis-à-vis d'accidents majeurs (par exemple perte d'une dernière ailette (BP).
De plus, grâce à la séparation de la fonction palier de la fonction fond d'échappement du stator, tout balourd du rotor ne peut exciter un mode propre de la structure du stator.

Description

  • Dans une turbine, ou partie de turbine à échappement axial l'un des paliers qui supporte le rotor est intégré dans le fond d'échappement.
  • Ce palier est tenu par l'intermédiaire de tirants judicieuse­ment placés dans le fond d'échappement qui reportent les efforts normaux et accidentels du rotor sur les pattes d'appui et sur le centrage transversal du stator, les pattes et le centrage transversal du stator étant en appui sur le radier.
  • Cette disposition constructive laisse apparaître une certaine faiblesse. En effet le bon comportement dynamique du rotor ainsi que sa sécurité vis-à-vis des grands balourds accidentels exigent du palier une grande raideur difficile à obtenir par le système à tirants.
  • En outre, à chaque azimut correspond une raideur différente ce qui rend plus difficile la tenue de la ligne d'arbres lors de balourds dynamiques accidentels importants.
  • Tous les efforts transitent par le palier ou par l'étrier, les tirants, les pattes d'appui et le centrage transversal du stator et le radier.
  • De plus l'augmentation constante de sections échappements conduit à des sollicitations dynamiques de plus en plus importantes dans des stators de dimensions plus grandes encore.
  • On connaît également du document FR-A-7 510 810 une installation de turbine à gaz dans laquelle le palier est tenu par deux béquilles reliées au radier.
  • Une telle installation présentera un mauvais comportement dynamique étant donné que seuls les efforts dans le sens verticaux sont compensés.
  • Par contre les efforts importants dans le sens horizontal vont entraîner une forte déformation de la structure.
  • Enfin les béquilles sont longues et présentent une raideur insuffisante pour supporter les gros balourds.
  • Un des buts du système de support selon l'invention défini par les revendications est d'augmenter la raideur du palier suppor­tant le rotor et d'assurer dans de meilleures conditions la tenue du palier vis-à-vis d'accidents majeurs (par exemple perte d'une dernière ailette BP). De plus grâce à la séparation de la fonction palier de la fonction stator, tout balourd du rotor ne peut exciter un mode propre de la structure du stator.
  • La présente invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui va suivre dans laquelle :
    • Les figures 1 et 2 représentent un système de supportage du rotor pour turbine à échappement axial selon les dispositions actuelles en vue de côté et en vue de dos.
    • Les figures 3 et 4 représentent le système de supportage du rotor selon l'invention en vue de côté et en vue de dos.
    • Les figures 5 et 6 représentent le système de supportage du rotor des figures 3 et 4 en perspective vue du côté admission et vue du côté échappement.
  • Les figures 1 et 2 représentent une turbine connue ayant un échappement axial 1 faisant partie du stator 2. Cette turbine comporte un palier 3 supporté par un appui 4 en béton faisant partie d'un radier 5 en béton situé du côté de l'admission 6 et un autre palier 7 du côté de l'échappement 1.
  • Le palier 7 comporte un coussinet 8 et un étrier 9 qui supporte le rotor 10 ainsi qu'une garniture vapeur 11. Cette garniture 11 assure l'étanchéité entre la vapeur et la pression atmosphérique à laquelle elle est reliée par une canalisation 20.
  • Le palier 7 est supporté par des tirants 12 fixés à leurs extrémités sur la paroi d' échappement 1.
  • L'échappement 1 est muni de deux pattes latérales 13 qui reposent sur des appuis en béton 14 solidaires du radier 5.
  • Un dispositif de centrage transversal 15 est situé à la partie inférieure de l'échappement. Ce dispositif 15 comporte deux barres horizontales 16 boulonnées à une extrémité sur des attaches 17 solidaires du bas de l'échappement et à l'autre extrémité sur des attaches 18 fixées sur le radier en béton 5.
  • Pour faciliter l'accès au palier 7 sans avoir à démonter la partie supérieure du stator 2, l'échappement 1 comporte une demi-pièce intermédiaire 19 démontable par l'intermédiaire de deux demi-brides verticales.
  • Les efforts normaux et accidentels du rotor 10 sont reportés par les tirants 12 sur la paroi de l'échappement qui les transmet aux pattes 13 et/ou au dispositif de centrage 15.
  • Dans le système de supportage connu en cas de balourds acciden­tels importants il y a des risques de détérioration du palier 7 et du système de support surtout lorsque les dimensions des pièces en jeu sont très importantes.
  • De plus, les tirants 12 répartis sur toute la circonférence à l'intérieur de l'échappement sont générateurs d'une perte de charge relativement importante.
  • Le système de supportage selon l'invention est représenté sur les figures 3 à 6. Les parties similaires à celles du système connu portent les mêmes références.
  • Le rotor 10 de la turbine est supporté par deux paliers 3 et 7, l'un situé du côté de l'admission 6, l'autre dans l'échappement axial 1.
  • Le palier 3 est supporté par un appui en béton 4 solidaire du radier en béton 5.
  • Le palier 7 comporte un coussinet 8 sur lequel est fixé un étrier 9 et une garniture vapeur 11.
  • La garniture 11 est mise à la pression atmosphérique par une canalisation 20.
  • Selon l'invention, on a prévu un mur vertical en béton 21 solidaire du radier 5 comportant une ouverture demi-circulaire 22 dans lequel vient se loger la partie inférieure de l'échappement 1.
  • Le palier 7 est supporté par quatre tirants 12 rayonnants et situés dans un plan vertical perpendiculaire à l'axe du rotor. Deux tirants sont horizontaux et les deux autres sont dirigés vers le bas et écartés d'un angle de 60° avec les tirants voisins.
  • Les tirants 12 sont ancrés à leurs extrémités dans l'épaisseur du mur 21 autour de l'ouverture demi-circulaire 22.
  • Les tirants 12 sont munis de soufflets d'étanchéité 24 au niveau de leur traversée de la paroi de l'échappement 1.
  • La partie inférieure de l'échappement 1 est solidaire du stator 12, elle est munie de deux pattes latérales 13 qui reposent sur le massif en béton 14 solidaires du radier 5.
  • Un dispositif de centrage 15 du stator est situé côté échappe­ment 1. Il comporte une clavette 25 montée sur un appui en béton 26 solidaire du radier 5, ladite clavette 25 étant emprisonnée dans une glissière 27 parallèle à l'axe de la turbine et solidaire de l'échappement.
  • Les appuis 4, 14, 26 et le mur 21 sont de préférence en béton et sont directement intégrés au radier 5 et constituent avec celui-­ci un massif. Il y a bien sûr toute possibilité de réaliser ces appuis dans une structure acier.
  • La transmission des efforts du palier ne passent plus par le stator 2 et l'échappement 1 puisque les tirants 12 sont scellés au mur en béton 21 ; le système selon l'invention est particulière­ment simple et peut encaisser ainsi de très grands balourds acciden­tels tout en conservant l'intégrité du supportage du rotor.
  • Les tirants 12 nécessaires à la transmission de ces efforts sont beaucoup moins nombreux que ceux qui devraient être utilisés dans le système connu. Les pertes de charge à l'échappement sont donc ainsi minimisées.
  • Enfin puisque le palier 7 ne transmet pas d'efforts à l'échap­pement 1 les appuis 14 supportant les pattes latérales 13 peuvent être de construction moins massive et le dispositif de centrage 15 peut être un simple dispositif à clavette.
  • L'accès au palier côté échappement est particulièrement aisé et se fait par démontage de la demi-partie supérieure 19 de l'échap­pement 1, le palier 7 ancre directement sur le radier restant en place.

Claims (7)

1/ Système de support d'une turbine (2) à échappement axial sur un radier en béton (5) dans lequel l'échappement (1) est muni de pattes (13) posées sur des appuis (14) en béton solidaires du radier (5) et est centré transversalement par des moyens de centrage (15) s'appuyant sur le radier (5), ledit échappement (1) comporte à l'intérieur un palier (7) supportant le rotor (10) de la turbine, ledit palier (7) étant supporté par des tirants (12) rayonnant à partir du palier (7),
caractérisé en ce que ledit système comporte un mur (21) solidaire du radier (5) comportant une ouverture demi-circulaire (22) dans lequel vient se loger la partie inférieure de l'échappement (1) et en ce que les tirants (12) passent à travers la paroi de l'échap­pement (1) sont ancrés à leurs extrémités dans le mur (21) au niveau de l'ouverture 22.
2/ Système de support selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tirants (12) sont disposés régulièrement autour du palier (7).
3/ Système de support selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte deux tirants horizontaux (12) et deux tirants inclinés vers le bas et écartés de 60° par rapport aux tirants (12) voisins. (Il peut y avoir éventuellement plus de tirants pour supporter le palier 7).
4/ Système de support selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les points de passage des tirants (12) à travers la paroi de l'échappement (1) sont munis de soufflets de dilatation (24) assurant l'étanchéité.
5/ Système de support selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'échappement (1) est centré transversalement par un dispositif à clavette (15).
6/ Système de support selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le mur (21) est en béton.
7/ Système de support selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une garniture vapeur (11) flasquée sur le palier (7) pour assurer l'étanchéité entre la vapeur d'échap­pement et la pression atmosphérique.
EP90108120A 1989-04-28 1990-04-27 Système de supportage du rotor dans une turbine à échappement axial avec le palier côté échappement intégré à la fondation Expired - Lifetime EP0395110B1 (fr)

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DE (1) DE69002526T2 (fr)
DK (1) DK0395110T3 (fr)
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