PL155392B1

PL155392B1 - High-speed water separator

Info

Publication number: PL155392B1
Application number: PL1986263022A
Authority: PL
Original assignee: Bbc Aktiengesellschaft Brown Boveri & Cie
Priority date: 1986-01-15
Filing date: 1986-12-16
Publication date: 1991-11-29
Also published as: BR8700131A; FI82763C; PL263022A1; CH671072A5; JPH089962B2; AU584768B2; FI870127L; FI82763B; EP0233332A1; KR930009995B1; KR870007394A; ES2011446B3; YU219086A; EP0233332B1; CA1277254C; US4738585A; FI870127A0; AU6697986A; JPS62168907A; IN169282B

Description

RZECZPOSPOLITA	OPIS PATENTOWY	155 392
POLSKA	Patent dodatkowy do patentu nr---	Int. Cl.5 F16T 1/00
	Zgłoszono: 86 12 16 (P. 263022) Pierwszeństwo B6 01 15 Snwatcrla	lX

URZĄD
PATENTOWY	Zgłoszenie ogłoszono: 87 10 19
RP	Opis patentowy opublikowano: 1992 02 28

Twórca wynalazku Uprawniony z patentu: BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri und Cie., Baden (Szwajcaria)

ODDZIELACZ WOOY 0 DUŻEJ PRĘDKOŚCI

Przedmiotem wynalazku jest oddzielacz wody o dużej prędkości, zwłaszcza dla parowej instalacji energetycznej , w którym zewnętrzna obudowa otacza kolano rurowe połęczone z przewodem wlotu pary i przewodem wylotu pary i zawierające w swej płaszczyźnie zgięcia palisadę łopatek z pustymi w środku łopatkami odwracającymi, które mają wklęsłą stronę ciśnieniową i wypukłą stronę ssącą i są tak ukształtowane, że kierują parę napływającą z przewodu wlotowego do przewodu wylotowego, przy czym wklęsła strona ciśnieniowa łopatek ma rzędy otworów odsysających, które rozciągają się na całej długości łopatek i są przykryte pasami zakrywającymi, umieszczonymi w pewnej odległości od strony ciśnieniowej, która to odległość jest ustalona przez uchwyty odległościowe, przy czym przednie względem kierunku przepływu krawędzie pasów ograniczają razem ze stroną ciśnieniową łopatki szczelinę odsysającą, skierowaną przeciwnie względem kierunku przepływu pary, a krawędzie pasów tylne względem kierunku przepływu są szczelnie połączone ze stroną ciśnieniową łooatek, przy czym otwory odsysające są połączone poprzez puste wnętrze łopatek z zewnętrzną obudową otaczającą kolano, mającą króciec spustowy do oddzielanych skroplin.

Oddzielacze wody tego typu służą w siłowni z turbinami parowymi do oddzielania wody zawartej w parze w przewodzie parowym, zwłaszcza przed niskociśnieniową częścią turbiny, gdyż w przypadku zbyt dużej wilgotności pary kropelki wody mogłyby powodować poważne uszkodzenia erozyjne łopatek.

Znane są z opisów patentowych Szwajcarii nr 440 330 i 621 490 oddzielacze wody służące do tego celu. Zasada oddzielania polega na tym, że strumień pary zawraca się w króćcu, w którego płaszczyźnie zgięcia przewidziano szereg pustych w środku, zakrzywionych łopatek zawracających, pod dużym kątem, zwykle 90”, przy czym kropelki wody osiadają na wklęsłych powierzchniach łopatek, a utworzona w ten sposób warstewka wody jest odsysana do wnętrza łopatki przez szczeliny na krawędziach spływu łopatek i/lub na wklęsłych powierzchniach tych ostatnich. W tych rozwiązaniach może się zdarzyć, że w przypadku dużego miejscowego lub czasowego napływu wody część warstewki wody spiętrzy się przy otworach szczelin i zostanie uniesiona przez strumień pary do turbiny.

155 392

Oddzielacz wody, w którym unika się tej wady, opisano w europejskim zgłoszeniu patentowym nr 0 096 916. Przy takim samym układzie palisady łopatek występuję tu po (w^słej stronie łopatki dwa rzędy otworów: jeden w środku i jeden na krawędzi spływu łopatki. Przez te otwory odsysa się warstewkę wody do komory o niższym ciśnieniu. W celu zapobiegania porywaniu tej warstewki przewidziano pasy zakrywajęce, które rozcięgaję się w pewnej odległości do rzędów otworów na całej ich długości i których jedna krawędź - tylna, patrzęc w kierunku przepływu jest za otworami połączona szczelnie, na przykład przez spawwnie, z wklęsłą pot^wiarzchnię odnośnej łopatki,. Natomiast krawędź przednia tworzy wraz z wklęsłą powOeΓiChnią łopatki szczzllnę wejściową dla warstewki wody, przez którę to szczelinę zostaje ona wtłoczona do długiej, klinowatej kieszeni, ograniczonej przez pas zakrywający i wklęsłą powwerzchnię łopatki, i z niej odsysana przez rzędy otworów. Przy większym napływie wody warstewka jej spiętrza się we kieszeni, a przy tym nie ma ιnotliwości porywania części tej wody przez parę.

Działanie ssące otworów wynika z tego, że wnntrze łopatek odwwacających łączy się przez ich otwarte końce czołowe z zewnętrzną obudową otaczającą wep^Hnany króciec, a której następuje oddzżelanie skroplin od pary, tak zwanej pary nośnej, która nieuchronnie przedostaje się do tej obudowy razem z nimi i jest doprowadzana przez króciec do pary odlotowej do takiego punktu obiegu pary, w którym panuje ciśnienie mniejsze, niż po wklęsłej stronie łopatek odwracających.

Do odprowadzania wyżej wymiennonej pary nośnej do miejsca jej zastosowania potrzebny jest zewnętrzny przewód rurowy. się, że taki przewód jest z reguły droższy od samego oddzielacza. Ten ekonomiczny punkt widzenia gra ostatnio rolę przy mmtejnieacCi istnieąących urządzeń, tzn. zastępowaniu przestarzałych lub wymigaaących remontu tdddielaąiy, nowymi o nowszej i wydajnńejszej lonitΓukląi, i eksploatatorzy siłowni, ze względu na duży koszt przewodu rurowego w oddzielaczu ostatnio omówionego typu, decydują się raczej na ogólnie nieco tańszy, choć ιηηίβή korzystny z uwagi na sprawność, remont is1tni^ąąc^tJt tddaielaąia.

Celem wynnlazku jest zadanie skonstruowania oddaielacza, w którym uniknięte zostaną wady wyżej ospomnianych typów oddaijlaciy wody o dużej prędkoścć, zwłaszcza wymienionego ostatnio. Celem dlatego też jest zbudowanie tddaielacza, w którym parę nośną doprowadza się wewoięrz samego oddzielacza ponownie do obiegu pary roboczej. Wssutek tego zbyteczny się staje przewód rurowy, odorze^^ jest znacznie tańszy, a więc atrakcyjny cenowo przy moOdjnieacąi istniejących urządzeń.

Istota wynalazku polega na tym, że wypukła strona ssąca łopatek zawracających ma co najmniej jeden.rząd otworów odsysających, które łączą się z wnętrzem łopatki i są rozmieszczone na całej długości łopatek i przykryte pasem zakrywającym, ustawionym w pewnej odległości nad powierzchnią ssącej strony łopatki, zaś odległość ta jest ustalana za pomocą usytuowanych pomiędzy powierzchnią ssącą łopatki a pasem zakrywającym odstępnikami, a tylne względem kierunku przepływu krawędzie pasów ograniczają szczelinę odsysającą, przy czym przednie względem kierunku przepływu krawędzie pasów są szczelnie połączone z powierzchnią łopatki od strony ssącej, ponadto zaś we wnętrzu łopatki znajdują się elementy kierujące, które wydłużają drogę przepływu pary nośnej zassanej przez otwory odsysające po stronie ciśnieniowej łopatek odwracających do wnętrza łopatki i wysysanych przez otwory odsysające, znajdujące się po stronie ssącej, do odlotowego kanału dla wywołania oddzielenia skroplin.

W korzystnym przykładzie wykonania elementami kierującymi do wydłużania drogi przepływu pary nośnej są żebra zawracające, wystające ze ścianek łopatki od strony ciśnieniowej i strony ssącej do jej wnętrza i rozciągające się na całej jej długości.

W drugim korzystnym przykładzie wykonania elementami kierującymi do wydłużania drogi przepływu pary nośnej są ścianki działowe, rozciągające się na całej długości łopatki i dzielące jej wnętrze na pewną liczbę przedziałów, których końce czołowe łączą się z obudową.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rys., na którym fig.l przedstawia schematycznie oddzielacz wody o dużej prędkości w pionowym przekroju wzdłużnym, fig.2 - przekrój oddzielacza z fig.l wzdłuż linii II-II, fig.3 - rozkład ciśnienia statycznego na powierzchni łopatki, fig.4 i 5 - dwa przykłady wykonania łopatek odwracających w oddzielaczu, fig.6 - przekrój łopatki wzdłuż linii VI-VI z fig.5.

155 392

Na poszczególnych rysunkach wskazano strzałkami kierunek przepływu medium roboczego, które stanowi para. Obok obudowy oddzielacza pokazano tylko elementy niezbędne do zrozumienia wynalazku; nie pokazano również położenia oddzielacza w całej instalacji turbinowej. Oddzielacze omawianego rodzaju umieszcza się z reguły między częścią wysokociśnieniową i niskociśnieniową.

Zgodnie z fig.l para, przed częścią nieskociśnieniową para mokra, dopływa poziomym doprowadzającym kanałem do oddzielacza, po przejściu przez palisadę 2 łopatek odwracających 5 w kolanku 3 zostaje skierowana pod kątem prostym w górę do pionowego wylotowego kanału 4, z którego płynie do nie pokazanej turbiny. Palisada 2, ustawiona po przekątnej kolanka 3 w jego płaszczyźnie zgięcia, składa się z szeregu pustych w środku łopatek odwracających 5 o łukowym profilu kołowym, w których wklęsłej, ciśnieniowej powierzchni wykonano w znany sposób dwa rzędy otworów odsysających 6 i 7, umieszczonych odpowiednio w częściach: środkowej i końcowej, patrząc w kierunku przepływu. Rzędy otworów 6 i 7 są na całej swej długości przykryte pasami zakrywającymi 8 i 9, których krawędź tylna, licząc w kierunku przepływu, jest szczelnie połączona z wklęsłą powierzchnią łopatki, korzystnie za pomocą spawania, a część przednia, znajdująca się nad otworami, jest umiejscowiona w pewnej odległości od łopatki za pomocą odstępników 10, patrz fig.4 i 5. Wskutek tego warstewka skroplin, znajdująca się na wWlęsłej powierzchni łopatki, wraz z nieuniknioną ilością pary nośnej, jest wciskana do utworzonego w ten sposób długiego, klinowego korytka i stamtąd odsysana przez otwory 6 albo 7 do wnntrza łopatki. Przez oba otwarte końce czołowe łopatek odwracających 5 skropliny przedostają się do zewnntrznej obudowy 11, skąd odciąga się je w znany sposób przez króciec odpływowy 12 i doprowadza ponownie do wody zasilającej.

Dotychczas opisana konstrukcja odpowiada stanowi techniki, tak jak opublikowano go ostatnio w przytoczonym opisie zgłoszenia europejskiego nr 0 096 916. Jak wspomniano na wstępie, odsysanie uzyskuje się tam wskutek połączenia obudowy 11 przewodem rurowym z takim punktem obiegu pary, w którym panuje ciśnienie mniejsze, niż w tej obudowie. Ponieważ obudowa łączy się przez otwarte z obu stron końce czołowe łopatek odwracających z ich wnętrzem, więc mieszanina pary i wody jest odsysana do obudowy 11, gdzie woda porwana przez parę zbiera się pod działaniem siły ciężkości na dnie i jest przez króciec 12 odprowadzana do układu zasilania wodą, podczas gdy parę odprowadza się z górnej części obudowy wspomnianym przewodem rurowym, który dzięki wynalazkowi ma zostać wyeliminowany.

Według wynalazku jako źródła działania ssącego używa się różnicy ciśnień na wklęsłym i wypukłym zarysie profilu łopatek 5. Fig.3 przedstawia przebieg ciśnień na oou tych zarysach w funkcji odległości od przedniej krawędzi profilu 13, a mianowicie jako stosunek Ρ_οθ/Ρ_χ> gdzie Poo oznacza ciśnienie statyczne w niezakłóconym strumieniu poza zakresem zakłócającego wpływu profilu, a ρ_χ - ciśnienie statyczne. Kierunek napływu zaznaczono strzałkami 14. Linia ciągła, przebiegająca nad osią odciętych, przedstawia nadciśnienie w stosunku do Poo ^na wklęsłym zarysie profilu, a linia kreskowa poniżej tej osi - podciśnienie panujące na wypukłym zarysie profilu w stosunku do Ροο· Są to przebiegi obliczone przy założeniu braku tarcia.

Między wklęsłym i wypukłym zarysem profilu wykorzystuje się różnicę ciśnień przy zastosowaniu środków pokazanych na fig.4 do 6 do odsysania oraz oddzielania od siebie faz wody i pary. W wykonaniu według fig.4, przedstawiającej przekrój łopatki odwracającej 5, na wypukłej, ssącej powierzchni łopatki znajduje się w.części, leżącej pomiędzy rzędami otworów odsysających 6 i 7, wykonanych we wklęsłej, ciśnieniowej powierzchni łopatki, rząd otworów odsysających 15, które również są rozmieszczone równomiernie na całej długości łopatki i także są przykryte pasem 16, którego przednia krawędź, patrząc w kierunku przepływu, jest na całej długości połączona bez szczeliny z powierzcnnią ssącą łopatki, a krawędź tylna leży w pewnej odległości od tej powierzchni, tworząc z nią szczelinę 17. Pas na powierzchni ssącej 16 jest, podobnie jak pasy zakrywające 8 i 9 przy powierzchni ciśnieniowej, przytwierdzony do ścianki łopatki od strony ssącej za pomocą szeregu odstępników 10 w postaci nitów lub śrub z elementem odległościowym, podwójnych nitów czopowych lup podobnych elementów w celu utrzymania stałej szerokości szczeliny i tłumienia źródeł drgań. Przekrój otworów 15 powinien równać się mniej więcej sumie przekrojów otworów 6 i 7 po stronie ciśnieniowej celem uniknięcia spiętrzania czynnika przed otworami 15.

155 >92

Przykład wykonania według fig.4 nadaje się zwłaszcza do oddzielaczy o pionowych łopatkach odwracających. Wyytaarzają do tego Zebra odwrraające IB, 19 od wewwątrz ścianki od strony ciśnieniowej, oraz Zebra 20, 21 * od wewnntrz ścianki od strony ssącej, rozciągające się na całej długości łopatki. Oddrrcają one we rnntrzu łopatki zasysany strumień, przy czym kropie wody pod wpływem bezwładności osiadają w praktyce całkowicie na wewnntrznych ściankach ograniczających. Tc warstewka skroplin odpływa w dół do obudowy 11, skąd skropliny odciąga się przez króciec odpływowy i doprowadza ponownie do obiegu.

Przy poziomym układzie łopatek zaleca się wykonanie wadług fig.5 i 6, z nrwnatriayni ściankami dzia^wymi 22 i 25, dzielącymi mnirze łopatki na trzy oddzielone od siebie przedziały 24, 25 i 26, które Jednakże łączą się ze sobą przez swe z obu stron otwarte końce i obudowę 11. Widok na fig.6 odpowiada mnnej więcej przekrojowi wzdłuż linii VI-VI, zaznaczonej na fig.5, co prawda bez zachowania tej samej skali. 2 otworów zasysających 617 we wklęs ł^ej, patrząc z zem^atI^^, ściance łopatki mieszanina pary i wody wpływa do przedziałów 24 i 26, a następnie wypływa w przeciwne strony na zewnętrz przez końce czołowe do obudowy 11, skąd sama para, po lddzieleniu wody częśclowo w kanałach, częścom zaś w tej obudowie, jest kierowana, również z dwóch końców przeciwbieżnie, do przedziału środkowego 25, skąd jest przez otwory zasysające 15 w ściance łopatki od strony ssącej wysysana do głównego strumienia pary, po czym przez przewód wylotowy 4 dochodzi do turbiny.

Zgodnie z tym w Unii przewodów parowych tworzących układ: kanał 1 - kolanko 3 - kanał 4 oddzielacia wody według wynalazku nie są potrzebne Zadne imany. OOddzelacz tu przedstawiony różni się od najbardziej zbHżonej głównie otworami odsysającymi 1 odpowiednim pasem zakrywającym po ssącej stronie łopatki. Ta na pozór niewielka rnooyyikacja daje jednak w wyniku tę wielką korzyść, że zewnętrzny przewód parowy do odproardd^nic pary nośnej nie jest konieczny czego następa^em jest obok znacznie 'mnejszych kosztów nytwnazanic urządzenna, również zimnejszenie strat ciepła i przepływu, e zatem większa sprawność ogólna urządzenia.

Oprócz przykładów wnkonaπia łopatek odwracających 5 z Jednym tylko rzędem otworów odsysających 15 po stronie ssącej, moHiwe są takZe rozwiązania z dwoma lub większą liczbą rzędów takich otworów. Odd^i się to równe! analogicznie do otworów 6 i 7 po stronie ciśnieniowej łopatek. Stosownie do tego należy wtedy przewidzieć także dodatkowe ścianki działowe emt^aualnie żebra lymraajtce we wnętrzu łopatki.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Oddzielacz wody o dużej prędkości dla parowej Instalacji energetycznej, w którym zewnę trzna obudowa otacza kolano rurowe połączone z przewodem wlotu pary i przewodem wylotu pary i zawierające w swej płaszczyźnie zgięcia palisadę łopatek z pustymi w środku łopatkami odwracającymi, które mmją wklęsłą stronę ciśnieniową i wypukłą stronę ssącą i są tak ukształtowane, że kierują parę napływającą z prze-odu wlotowego do przewodu wylotowego, przy czym wklęsła strona ciśnienóowa łopatek ma rzędy otworów odsysających, które rozciągają się na całej długości łopatek i są przykryte pasami zakrywającymi, umieszczonymi w pewnej odległości od strony ciśnieniowej, która to odległość jest istaoona przez uchwyty odległościowe, przy czym przednie względem kierunku przepływu krawędzie pasów ograniczają razem ze stroną ciśnienoową łopatki szczelinę odsysającą, skierowaną przeciwnie względem kierunku przepływu pary, a krawędzie pasów tylne względem kierunku przepływu są szczelnie połączone ze stroną ciśnienóową łopatek, przy czym otwory odsysające są połączone poprzez puste wnętrze łopatek z zewnętrzną obudową □taczającą kolano, mm^ącą króciec spustowy do oddzielanych skroplin, znamienny tym, ze wypukła strona ssąca łopatek odwracających (5) ma co najmniej jeden rząd otworów odsysających (15), które łączą się z wnętrzem łopatki i są rozmieszczone na całej długości łopatek (5) i przykryte pasem zakrywającym (16), ustawionym w pewnej odległości nad powierzchnią ssącej strony łopatki, zaś odległość ta jest ustalana za pomocą usytuowanych pomiędzy powwerzchnią ssącą łopatki a pasem zakrywającym (16) odstępnikami (10), a tylne względem kierunku przepływu krawędzie pasów (16) ograniczają szczelinę odsysającą (17). przy czym przednie względem

155 392 kierunku przepływu krawędzie pasów (16) są szczelnie połączone z powierzchnię łopatki od strony ssącej, ponadto zaś we wnętrzu łopatki znajdują się elementy kierujące, które wydłużają drogę przepływu pary nośnej zassanej przez otwory odsysające (6, 7) po stronie ciśnieniowej łopatek odwracających (5) do wnęęrza łopatki i wysysanych przez otwory odsysające (15), znajdujące się po stronie ssącej, do odlotowego kanału (4).
2. Odddielacz według zastrz.l, znamienny tym, że elementy kierujące do wydłużania drogi przepływu pary nośnej stanowią żebra zawracające (1Θ, 19, 20, 21), wystające ze ścianek łopatki od strony ciśnieniowej i strony ssącej do jej wnęęrza i rozciągające się na całej jej długości.
3. O^ddzi^jlacz według zassrz.l, znamienny tym, że elementy kierujące do wydłużania drogi przepływu pary nośnej stanowią ścianki działowe (22, 23), rozciągające się na całej długości łopatki i dzielące jej wnętrze na pewną liczbę przedziałów (24, 25, 26), których korfce czołowe łączą się z obudową (11).

ZA

FIG.2

155 592

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 ega.

Cena 3000 zł