EP0893578B1 - Dispositif étanche pour le raccordement entre la gaine d'arrivée de vapeur et le corps interne de l'ensemble basse-pression d'une turbine à vapeur - Google Patents

Dispositif étanche pour le raccordement entre la gaine d'arrivée de vapeur et le corps interne de l'ensemble basse-pression d'une turbine à vapeur Download PDF

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EP0893578B1
EP0893578B1 EP19980401770 EP98401770A EP0893578B1 EP 0893578 B1 EP0893578 B1 EP 0893578B1 EP 19980401770 EP19980401770 EP 19980401770 EP 98401770 A EP98401770 A EP 98401770A EP 0893578 B1 EP0893578 B1 EP 0893578B1
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low
tubular element
pressure
trunking
deformable
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Jean-Luc Cecchetto
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GEC Alsthom Electromecanique SA
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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
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/06—Fluid supply conduits to nozzles or the like
    • 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
    • F01D13/00—Combinations of two or more machines or engines
    • F01D13/02—Working-fluid interconnection of machines or engines
    • 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
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/26—Double casings; Measures against temperature strain in casings

Definitions

  • the present invention relates to the field of steam turbines, and more specifically the connection between the steam inlet duct and the lower body pressure of a steam turbine.
  • a piping connects the medium pressure part to the low pressure part. This piping opens into the arrival of vapor from the internal body.
  • connection is usually made by a compensator which cannot be reached for disassembly only from inside the low-pressure part as in the documents FR 1 440 338. This requires dismantling of several elements of this set, and results in a heavy intervention immobilizing the turbine for a important time.
  • the object of the present invention is to remedy this drawback by proposing a device 35 for easily removable connection from outside the turbine, and lower manufacturing cost.
  • the invention relates in its most general acceptance a device of the type consisting of a module suitable for mounting on the low-pressure outer casing, and incorporating a compensator capable of absorbing displacements of the end of the arrival sheath, characterized in that the connection between the sheath and the low pressure outer box is made by via a deformable tubular element of which the upper end is secured to the box exhaust and whose lower end is integral with a connecting flange of the inlet sheath of steam with the low-pressure body.
  • the tubular element deformable consists of a wavy shaped sleeve bellows.
  • the exhaust box has an annular crown with an internal diameter significantly greater than outside diameter of the steam inlet duct, said crown having bores allowing the attachment of a complementary crown tubular elements deformable by means of of bolts accessible from the outside of the enclosure the low-pressure stage.
  • the tubular element deformable is fixed to its lower part on the flange surrounding the low pressure body via an inner ring connected to said flange by bolts accessible from the outside of the casing low pressure module.
  • the outer surface of the steam inlet duct and the inner surface of the deformable cylindrical element defines a space annular at the bottom of which is located the crown lower fixing of the tubular element on the low pressure body.
  • the device has an annular protection plate closing off the space between the crown complementary attached to the upper end of the deformable element, and the wall of the inlet sheath steam.
  • the deformable tubular element is extended by a length adjustment ferrule.
  • the deformable tubular element is protected by a rigid outer tubular plate with a length greater than the length of the tubular member deformable.
  • FIG. 1 shows a sectional view cross-section of a low-pressure module.
  • This module is consisting of an upper outer casing (1) and by a lower outer casing (2).
  • the envelope external is made of welded sheets. She is internally stiffened by ribs (3) and is braced by round irons (4) arranged in mesh.
  • the lower part of this envelope (2) is supported on the block (5) by a sole (6) reinforced by gussets. This conception of external structure provides good load distribution on the massif.
  • the internal body (7) made of welded construction rests on the lower part of the casing at the level of the side flanges (8) of its horizontal joint.
  • the admission area is limited by an annular chamber (9).
  • the steam supply passes through the envelope (1) at a hole whose cross section is significantly greater than the outer section of the arrival.
  • the difference in section allows a game sufficient lateral to absorb various displacements resulting from the forces transmitted by the pipes of steam (10) due to expansion phenomena.
  • This inlet is connected to the section intake (13) of the internal body by a flange exterior (14).
  • This sleeve (15) surrounds the lower end (16) of the sheath (10).
  • the upper part (17) of the sleeve (15) is welded to an outer ring (18) of annular shape and having an internal section corresponding to the outer section of the part upper (17) of the sleeve (15).
  • This outer crown (18) is bolted to a welded complementary crown (20) on the outer casing (1).
  • a seal (21) is interposed between the two crowns (18, 20).
  • the lower end (23) of the sleeve (15) is extended by a tubular ferrule (24).
  • This ferrule allows the length of the device to be adjusted to moment of assembling the turbine, and catching up misalignment by cutting this ferrule ring at ad-hoc height.
  • This ferrule is welded to an annular plate (26) ensuring the connection with a inner crown (27) whose outer diameter is at most equal to the inside diameter of the ferrule and the sleeve (15), and whose internal diameter is at most equal to the outside diameter of the steam supply.
  • This crown (27) forms a spacer coming position between the two parts (28, 29) of the flange connecting the sheath (10) on the body (13). of the seals (30, 31) seal between the crown (27) and the two parts (28, 29) of the flange. of the bolts (32) secure the assembly.
  • the sleeve (15) is protected by two tubular plates (34, 35) surrounding the surface outer and inner surface of the sleeve.
  • moon at least one of these plates (34, 35) has a length greater than the length of the sleeve (15), in order to avoid damage to the lower surface of the sleeve when placed on the ground.
  • these tubular plates protect the surface of the sleeve (15) against shocks likely to occur during handling, especially during the phases of assembly or disassembly.
  • a protective plate (36) closes the gap between the outer wall of the sheath (10) and the crown (18). This plaque presents an interior cut adapted to allow the transverse displacement of the sheath (10).
  • Figure 3 shows a detailed view of the connection of the sleeve with the fixing crown.
  • the sleeve (15) is welded to the edge internal (40) of the crown, as well as the edge upper of the internal protection plate (34).
  • This protective plate has a shape tubular, with a flared upper part (41).
  • the outer plate (35) is welded to the surface lower (42) of the crown (18).
  • Figure 4 shows a detailed view of fixing the lower part of the sleeve (15).
  • the first part (28) of the flange of fixing is welded on the outer wall of the sheath steam inlet (10) by two weld beads (50, 51).
  • the second part (29) of the flange is welded to the inlet (13) of the low pressure body by two weld beads (52, 53).
  • the crown (27) is welded to the plate connection (26).
  • the crown (27) is bolted to the lower part (29) of the flange by bolts including the head is inserted into a cavity (55) to avoid to be flush with the surface of the crown (27).
  • the part upper (28) of the flange is bolted to the crown (27) forming a spacer between the two parts of the flange.

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Description

La présente invention concerne le domaine des turbines à vapeur, et plus précisément le raccordement entre la gaine d'arrivée de vapeur et le corps basse pression d'une turbine à vapeur.
Le module basse-pression est composé de deux ensembles indépendants :
  • une enveloppe externe reliée à la manchette du condenseur et résistant à la pression atmosphérique. Cette enveloppe est portée par le massif et ne comporte pas de partie chaude ;
  • un corps interne à deux flux symétriques 15 renfermant la veine de vapeur. Il porte les diaphragmes basse-pression.
Une tuyauterie relie la partie moyenne pression à la partie basse pression. Cette tuyauterie débouche dans l'arrivée de vapeur du corps interne.
Les différences de température provoquent des dilatations dont l'amplitude peut atteindre plusieurs centimètres. Il est donc nécessaire d'assurer le raccordement entre la gaine d'arrivée de vapeur et la corps basse-pression avec des moyens de compensation.
Le raccordement s'effectue habituellement par un compensateur qui ne peut être atteint pour le démontage que par l'intérieur de la partie basse-pression comme dans le documents FR 1 440 338. Cela impose un démontage de plusieurs éléments de cet ensemble, et se traduit par une intervention lourde immobilisant la turbine pendant un temps important.
L'objet de la présente invention est de remédier à cet inconvénient en proposant un dispositif 35 de raccordement facilement démontable de l'extérieur de la turbine, et d'une coût de fabrication moindre.
A cet effet, l'invention concerne dans son acception la plus générale un dispositif du type constitué par un module propre à être monté sur l'enveloppe extérieure de basse-pression, et incorporant un compensateur propre à absorber les déplacements de l'extrémité de la gaine d'arrivée, caractérisé en ce que la liaison entre la gaine et la boíte extérieure basse-pression est réalisée par l'intermédiaire d'un élément tubulaire déformable dont l'extrémité supérieure est solidaire de la boíte d'échappement et dont l'extrémité inférieure est solidaire d'une bride de liaison de la gaine d'arrivée de vapeur avec le corps basse-pression.
Avantageusement, l'élément tubulaire déformable est constitué par un manchon ondulé en forme de soufflet.
Selon une variante de réalisation préférée, la boíte d'échappement comporte une couronne annulaire d'un diamètre intérieur sensiblement supérieur au diamètre extérieur de la gaine d'arrivée de vapeur, ladite couronne présentant des alésages permettant la fixation d'une couronne complémentaire solidaire d'éléments tubulaires déformables par l'intermédiaire de boulons accessibles de l'extérieur de l'enveloppe de l'étage basse-pression.
Avantageusement, l'élément tubulaire déformable est fixé à sa partie inférieure sur la bride entourant le corps basse-pression par l'intermédiaire d'une couronne intérieure reliée à ladite bride par des boulons accessibles de l'extérieur de l'enveloppe du module basse-pression.
De préférence, la surface extérieure de la gaine d'arrivée de vapeur et la surface intérieure de l'élément cylindrique déformable délimite un espace annulaire au fond duquel est située la couronne inférieure de fixation de l'élément tubulaire sur le corps basse-pression.
Selon une variante avantageuse, le dispositif comporte une plaque annulaire de protection obturant l'espace subsistant entre la couronne complémentaire fixée à l'extrémité supérieure de l'élément déformable, et la paroi de la gaine d'arrivée de vapeur.
Selon une autre variante de réalisation, l'élément tubulaire déformable est prolongé par une virole d'ajustement de la longueur.
Selon une autre variante avantageuse, l'élément tubulaire déformable est protégé par une plaque tubulaire rigide extérieure d'une longueur supérieure à la longueur de l'élément tubulaire déformable.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant aux dessins annexés relatifs à des exemples non limitatifs de réalisation où :
  • la figure 1 représente une vue d'ensemble du module basse-pression ;
  • la figure 2 représente une vue éclatée en trois dimensions d'un dispositif selon l'invention ;
  • la figure 3 représente une vue en détail du raccordement du manchon avec la couronne de fixation ;
  • la figure 4 représente une vue en détail de la fixation de la partie inférieure du manchon.
La figure 1 représente une vue en coupe transversale d'un module basse-pression. Ce module est constitué par une enveloppe externe supérieure (1) et par une enveloppe externe inférieure (2). L'enveloppe externe est réalisée en tôles soudées. Elle est rigidifiée intérieurement par des nervures (3) et est entretoisée par des fers ronds (4) disposés en treillis. La partie inférieure de cette enveloppe (2) prend appui sur le massif (5) par une semelle (6) renforcée par des goussets. Cette conception de la structure externe permet d'obtenir une bonne répartition des charges sur le massif.
Le corps interne (7) réalisé en construction soudée repose sur la partie inférieure de l'enveloppe au niveau des brides latérales (8) de son joint horizontal. La zone d'admission est limitée par une chambre annulaire (9).
La vapeur provient de l'étage moyenne pression par une tuyauterie (10). Cette tuyauterie est raccordée par l'intermédiaire d'une entretoise (11) à l'arrivée de vapeur du corps. Compte tenu des effets de dilatation de la tuyauterie, cette entretoise (11) est susceptible de se déplacer tant transversalement que verticalement. Pour absorber ces déplacements, un compensateur (12) est prévu entre l'enveloppe supérieure (1) de la boíte externe, et l'entretoise (11). Ce compensateur remplit par ailleurs des fonctions d'étanchéité.
Il est décrit plus en détail dans la description qui suit.
L'arrivée de vapeur traverse l'enveloppe (1) au niveau d'un trou dont la section est sensiblement supérieure à la section extérieure de l'arrivée. La différence de section autorise un jeu latéral suffisant pour absorber les déplacements divers résultant des efforts transmis par les tuyauteries de vapeur (10) en raison des phénomènes de dilatation.
Cette arrivée est raccordée sur le tronçon d'admission (13) du corps interne par une bride extérieure (14).
L'étanchéité est assurée par un manchon déformable élastiquement (15) en acier inoxydable ou en un matériau analogue, présentant une forme de soufflet. Ce manchon (15) entoure l'extrémité inférieure (16) de la gaine (10). La partie supérieure (17) du manchon (15) est soudée sur une couronne extérieure (18) de forme annulaire et présentant une section intérieure correspondant à la section extérieure de la partie supérieure (17) du manchon (15).
Cette couronne extérieure (18) est boulonnée sur une couronne complémentaire (20) soudée sur l'enveloppe externe (1). Un joint d'étanchéité (21) est intercalé entre les deux couronnes (18, 20).
L'extrémité inférieure (23) du manchon (15) est prolongée par une virole (24) tubulaire. Cette virole permet d'ajuster la longueur du dispositif au moment de l'assemblage de la turbine, et de rattraper des défauts d'alignement par la découpe de cette virole annulaire à la hauteur ad-hoc.
L'extrémité de cette virole est soudée sur une plaque annulaire (26) assurant la liaison avec une couronne intérieure (27) dont le diamètre externe est au plus égale au diamètre intérieur de la virole et du manchon (15), et dont le diamètre intérieur est au plus égal au diamètre extérieur de l'arrivée de vapeur. Cette couronne (27) forme une entretoise venant se positionner entre les deux parties (28, 29) de la bride de liaison de la gaine (10) sur le corps (13). Des joints (30, 31) assurent l'étanchéité entre la couronne (27) et les deux parties (28, 29) de la bride. Des boulons (32) assurent la fixation de l'ensemble. Ces boulons sont accessibles de l'extérieur, à travers l'espace annulaire (33) délimité par la paroi extérieure de la gaine (10) et la paroi intérieure du manchon (15), et s'ouvrant par la découpe (12) de l'enveloppe externe (1). Il est ainsi possible de démonter l'arrivée de l'extérieur de la turbine, sans avoir à retirer l'enveloppe externe (1).
Le manchon (15) est protégé par deux plaques tubulaires (34, 35) entourant la surface extérieure et la surface intérieure du manchon. L'une au moins de ces plaques (34, 35) présente une longueur supérieure à la longueur du manchon (15), afin d'éviter l'endommagement de la surface inférieure du manchon lorsqu'il est posé sur le sol. Par ailleurs, ces plaques tubulaires protègent la surface du manchon (15) contre les chocs susceptibles de se produire pendant les manipulations, notamment pendant les phases de montage ou de démontage.
Afin d'éviter la chute inopinée d'outils dans l'espace creux (33), une plaque de protection (36) obture l'intervalle entre la paroi extérieure de la gaine (10) et la couronne (18). Cette plaque présente une découpe intérieure adaptée afin de permettre le déplacement transversal de la gaine (10).
La figure 3 représente une vue en détail du raccordement du manchon avec la couronne de fixation.
Le manchon (15) est soudé sur la tranche interne (40) de la couronne, de même que le bord supérieur de la plaque de protection interne (34). Cette plaque de protection présente une forme tubulaire, avec une partie supérieure (41) évasée. La plaque extérieure (35) est soudée à la surface inférieure (42) de la couronne (18).
La figure 4 représente une vue en détail de la fixation de la partie inférieure du manchon (15).
La première partie (28) de la bride de fixation est soudée sur la paroi extérieure de la gaine d'arrivée de vapeur (10) par deux cordons de soudure (50, 51). De même, la deuxième partie (29) de la bride est soudée sur l'admission (13) du corps basse pression par deux cordons de soudure (52, 53).
La couronne (27) est soudée sur la plaque de liaison (26). La couronne (27) est boulonnée sur la partie inférieure (29) de la bride par des boulons dont la tête est enfoncée dans une cavité (55) pour éviter d'affleurer à la surface de la couronne (27). La partie supérieure (28) de la bride est boulonnée sur la couronne (27) formant une entretoise entre les deux parties de la bride.
Pour le démontage, on accède aux boulons assurant la liaison entre la partie supérieure (28) de la bride et la couronne (27) après avoir retiré la plaque de protection (36) obturant l'espace tubulaire (33) prévu entre la paroi extérieure de la gaine (10) et la paroi intérieure du dispositif de compensation. Cet espace est suffisamment large pour permettre le passage d'un outil permettant le dévissage des boulons et la libération de la gaine (10).
Après le retrait de la gaine (10), on accède aux boulons assurant la liaison entre la couronne (27) et la partie inférieure (29) de la bride. On dévisse également les boulons assurant la liaison entre la couronne supérieure (18) et l'enveloppe externe (1). On peut alors retirer le dispositif de compensation en le retirant verticalement.

Claims (7)

  1. Dispositif de liaison étanche comportant une gaine d'arrivée de vapeur (10), un corps interne (7) de l'ensemble basse-pression d'une turbine à vapeur comprenant également une enveloppe extérieure (1), ladite liaison est du type constitué par un module monté sur ladite enveloppe extérieure basse-pression, et incorporant un moyen propre à absorber les déplacements de l'extrémité de la gaine d'arrivée (10), la liaison entre la gaine d'arrivée de vapeur (10) et l'enveloppe extérieure (1) est réalisée par l'intermédiaire d'un élément tubulaire déformable (15) dont l'extrémité supérieure est solidaire de l'enveloppe extérieure basse pression (1) et dont l'extrémité inférieure est solidaire d'une bride de liaison de la gaine d'arrivée de vapeur (10) avec le corps basse-pression (7) caractérisé en ce que l'enveloppe (1) comporte une couronne annulaire d'un diamètre intérieur sensiblement supérieur au diamètre extérieur de la gaine d'arrivée de vapeur (10), ladite couronne présentant des alésages permettant la fixation d'une couronne complémentaire solidaire de l'élément tubulaire déformable (15) par l'intermédiaire de boulons accessibles de l'extérieur de l'enveloppe de basse-pression.
  2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément tubulaire déformable (15) est constitué par un manchon ondulé en forme de soufflet.
  3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'élément tubulaire déformable (15) est fixé à sa partie inférieure sur la bride entourant le corps basse pression par l'intermédiaire d'une couronne intérieure reliée à ladite bride par des boulons accessibles de l'extérieur de l'enveloppe de basse pression.
  4. Dispositif selon l'une au moins des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la surface extérieure de la gaine d'arrivée de vapeur (10) et la surface intérieure de l'élément cylindrique déformable délimite un espace annulaire au fond duquel est située la couronne inférieure de fixation de l'élément tubulaire sur le corps basse pression.
  5. Dispositif selon l'une au moins des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comporte une plaque annulaire de protection obturant l'espace subsistant entre la couronne complémentaire fixée à l'extrémité supérieure de l'élément déformable, et la paroi de la gaine d'arrivée de vapeur (10).
  6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'élément tubulaire déformable (15) est prolongé par une virole d'ajustement de la longueur.
  7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'élément tubulaire déformable (15) est protégé par une plaque tubulaire rigide extérieure d'une longueur supérieure à la longueur de l'élément tubulaire déformable (15)
EP19980401770 1997-07-21 1998-07-13 Dispositif étanche pour le raccordement entre la gaine d'arrivée de vapeur et le corps interne de l'ensemble basse-pression d'une turbine à vapeur Expired - Lifetime EP0893578B1 (fr)

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