PL187985B1

PL187985B1 - Turbine outlet stage

Info

Publication number: PL187985B1
Application number: PL32625998A
Authority: PL
Inventors: Stanisław Marcinkowski; Andrzej Gardzilewicz
Original assignee: Pan Inst Masz Przeplywowych
Priority date: 1998-05-11
Filing date: 1998-05-11
Publication date: 2004-11-30
Also published as: PL326259A1

Abstract

1. Stopień wylotowy turbiny składają cy się z palisady łopatek kierowniczych z obejmą i palisady łopatek wirnikowych ze szczeliną, znamienny tym, że za szczeliną (4) nad łopatkami wirnikowymi (3), do obejmy (2) palisady łopatek kierowniczych (1) zamocowany jest układ co najmniej dwóch pierścieniowych deflektorów (6, 7) umieszczonych jeden za drugim w taki sposób, że ich ścianki tworzą ze ścianką obejmy (2) kanały o zmiennych przekrojach, przy czym wlot pierwszego kanału obejmuje całą wysokość szczeliny (4), a wylotjednego kanału znajduje się w obrębie wlotu następnego kanału.1. The turbine exhaust stage consists of from the palisade of the guide vanes with clamp and palisades of rotor blades with a slot, characterized in that behind the slot (4) above the impeller blades (3), to the clamp (2) of the palisade of the guide vanes (1) the system is fitted at least two annular deflectors (6, 7) placed one after the other in such a way that their walls form with clamp wall (2) channels with variable cross-sections, the inlet being the first the channel covers the entire height of the slot (4), and the outlet of one channel is located within the inlet of the next channel.

Description

Przedmiotem wynalazku jest stopień wylotowy turbiny. Znajduje on zastosowanie w rożnego rodzaju turbinach, zwłaszcza w konstrukcji wylotów dużych parowych turbin energetycznych.The present invention relates to a turbine exhaust stage. It is used in various types of turbines, especially in the construction of outlets of large steam power turbines.

W typowych znanych konstrukcjach stopień wylotowy turbiny składa się z palisady kierowniczej zawierającej łopatki kierownicze połączone obejmą przechodzącą w kanał wylotowy oraz palisady wirnikowej. Pomiędzy łopatkami wirnikowymi i obejmą palisady kierowniczej jest szczelina, która zabezpiecza łopatki wirnikowe przed zatarciem się o elementy nieruchome. Ze względu na to, że szczeliny nad łopatkami wirnika w stopniach wylotowych są duże i występują tam duże spadki ciśnień, prędkość strumienia wylotowego pary z tych szczelin, tzw. strumienia przecieku, jest większa od prędkości strumienia głównego wypływającego spomiędzy łopatek wirnikowych i może być bliska prędkości dźwięku. Inne są też kierunki obu przepływów. W związku z tym, w dyfuzorze na wylocie z turbiny, gdzie następuje gwałtowna zmiana kierunku przepływu pary z osiowego na promieniowy, występują intensywne zawirowania, obszary oderwaniowe i mogą tworzyć się fale uderzeniowe, za którymi występują obszary poddźwiękowe. W szczególności przy ściance zewnętrznej kanału strumień przecieku tworzy aerodynamiczną blokadę przepływu pary na drodze z turbiny do kondensatora. Jest to przyczyną strat, nawet rzędu 2-4 MW dla dużych turbin energetycznych.In typical designs known in the art, the turbine outlet stage consists of a steering palisade containing guide vanes connected by a clamp that extends into the discharge channel, and a rotor palisade. There is a gap between the rotor blades and the steering palisade clamp, which protects the rotor blades from rubbing against stationary elements. Due to the fact that the gaps above the impeller blades in the outlet stages are large and there are large pressure drops there, the speed of the steam outlet stream from these gaps, the so-called the leakage stream is greater than the velocity of the main stream flowing from between the impeller blades and may be close to the speed of sound. The directions of both flows are also different. Accordingly, in the diffuser at the turbine outlet where there is a sharp change in the direction of the steam flow from axial to radial, there are intense eddies, detachment regions, and shock waves can form, followed by subsonic regions. At the outer wall of the channel, in particular, the leakage flow creates an aerodynamic blockage to the steam flow on the way from the turbine to the condenser. This causes losses, even in the order of 2-4 MW for large power turbines.

W celu minimalizacji tych ujemnych skutków strumienia przecieku ze szczeliny, do dyfuzora wylotowego wprowadzane są żebra kierujące, ułatwiające wypływ pary. Jednakże na konstrukcje takie jest zwykle zbyt mało miejsca, a ponadto z powodu dużych drgań spowodowanych tworzącymi się falami uderzeniowymi, mocowania żeber ulegają szybkiemu niszczeniu.In order to minimize these negative effects of the leakage stream from the gap, guide ribs are inserted into the outlet diffuser to facilitate the escape of steam. However, there is usually insufficient space for such structures and, moreover, due to the high vibrations caused by the shock waves that form, the rib mountings deteriorate rapidly.

Stopień turbiny według wynalazku, składający się z palisady łopatek kierowniczych z obejmą i palisady łopatek wirnikowych ze szczeliną charakteryzuje się tym, że za szczeliną nad łopatkami wirnikowymi, do obejmy palisady kierowniczej zamocowany jest układ co najmniej dwóch pierścieniowych deflektorów umieszczonych jeden za drugim w taki sposób, że ich ścianki tworzą ze ścianką obejmy kanały o zmiennych przekrojach. Wlot pierwszego kanału obejmuje całą wysokość szczeliny, a wylot jednego kanału znajduje się w obrębie wlotu następnego kanału.The turbine stage according to the invention, consisting of a steering blade palisade with a clamp and a rotor blade palisade with a slot, is characterized in that behind the slot above the rotor blades, a system of at least two annular deflectors arranged one behind the other in such a way is attached to the bracket above the rotor blades, that their walls and the wall of the clamp form channels with variable sections. The inlet of the first channel covers the full height of the slot and the outlet of one channel is within the inlet of the next channel.

Korzystnie jest, gdy stopień wylotowy turbiny ma dwa deflektory pierścieniowe, z których drugi tworzy kanał zbieżny.Preferably, the turbine exhaust stage has two annular deflectors, the second of which forms a converging channel.

187 985187 985

W jednej z postaci stopnia wylotowego turbiny pierwszy deflektor pierścieniowy tworzy kanał rozbieżny.In one form of the turbine exhaust stage, the first annular deflector forms a diverging channel.

W innej wersji stopnia wylotowego turbiny pierwszy deflektor pierścieniowy tworzy kanał zbieżny.In another version of the turbine exhaust stage, the first annular deflector forms a converging channel.

Stopień wylotowy turbiny może także mieć pierwszy deflektor pierścieniowy tworzący kanał zbieżno-rozbieżny.The turbine exhaust stage may also have a first annular deflector forming a convergent-divergent channel.

Konstrukcja stopnia turbiny według wynalazku zapewnia zmniejszenie strat energetycznych dzięki ułatwieniu wypływu pary z turbiny poprzez eliminację z głównego przepływu pary na wylocie z turbiny, strumienia o dużej prędkości wypływającego znad łopatek wirnikowych.The design of the turbine stage according to the invention reduces energy losses by facilitating the steam flow from the turbine by eliminating from the main steam flow at the turbine outlet, the high velocity stream exiting the impeller blades.

Wynalazek jest bliżej objaśniony na przykładzie zilustrowanym rysunkiem przedstawiającym schematycznie fragment przekroju przez stopień wylotowy turbiny, na którym fig. 1 pokazuje konstrukcję z pierwszym deflektorem tworzącym kanał rozbieżny, fig. 2 - konstrukcję z pierwszym deflektorem tworzącym kanał zbieżny, a fig. 3 - konstrukcję z pierwszym deflektorem tworzącym kanał zbieżno-rozbieżny.The invention is explained in more detail by means of the illustrated drawing which schematically shows a section through a turbine outlet stage, in which Fig. 1 shows the structure with a first deflector forming a diverging channel, Fig. 2 - the structure with the first deflector forming a converging channel, and Fig. 3 - the structure with a converging channel. the first deflector forming a convergent-divergent channel.

Stopień wylotowy turbiny parowej posiada palisadę łopatek kierowniczych 1 z zewnętrzną obejmą 2 przechodzącą w kanał wylotowy oraz palisadę łopatek wirnikowych 3. Pomiędzy łopatkami wirnikowymi 3 a obejmą 2 znajduje się szczelina 4. Za tą szczeliną 4, do obejmy 2 przymocowane są na wspornikach 5 dwa pierścieniowe deflektory 6, 7, których ścianki tworzą ze ścianką obejmy 2 dwa kanały. Wlot pierwszego kanału obejmuje całą wysokość szczeliny 4 nad łopatkami wirnikowymi 3, a jego wylot znajduje się w obrębie wlotu drugiego kanału. W zależności od prędkości strumienia przecieku pary ze szczeliny 4 nad łopatkami wirnikowymi, pierwszy deflektor 6 może tworzyć kanał rozbieżny, zbieżny lub zbieżno-rozbieżny, natomiast kanał utworzony przęz drugi deflektor 7 jest zbieżny. Oba deflektory 6, 7 tworzą razem układ stanowiący pierścieniowy eżektor.The steam turbine exhaust stage has a guide vanes palisade 1 with an outer clamp 2 passing into the outlet channel and a rotor blade palisade 3. A slot 4 is provided between the impeller blades 3 and the clamp 2. deflectors 6, 7, the walls of which form two channels with the wall of the clamp 2. The inlet of the first channel covers the entire height of the slit 4 above the impeller blades 3, and its outlet is located within the inlet of the second channel. Depending on the speed of the steam leak from the gap 4 above the impeller blades, the first deflector 6 may form a divergent, convergent or convergent-divergent channel, while the channel formed by the second deflector 7 is convergent. The two deflectors 6, 7 together form an annular ejector system.

Pierwszy deflektor 6 wychwytuje, zmienia kierunek i przyspiesza przepływ strumienia pary przecieku wypływającego ze szczeliny 4 nad łopatkami wirnikowymi 3. Natomiast drugi deflektor 7 tworzy pierścieniową komorę mieszania i sprężu, która umożliwia bezpośrednie wykorzystanie energii strumienia z przecieku dla zassania pary ze strumienia głównego, przez co usuwana jest część pary z przepływu głównego dyfuzora. Zapobiega to tworzeniu się oderwań i wirów, a w efekcie umożliwia bezoderwaniową zmianę kierunku przepływu pary z osiowego na promieniowy wewnątrz dyfuzora wylotowego.The first deflector 6 captures, diverts and accelerates the flow of the leakage vapor flowing from the gap 4 over the impeller blades 3. The second deflector 7, on the other hand, forms an annular mixing and compression chamber that allows the leakage energy to be used directly to suck steam from the main stream, thereby some of the steam is removed from the flow of the main diffuser. This prevents the formation of detachments and vortices and, as a result, allows the direction of steam flow to be changed from axial to radial inside the outlet diffuser without breaking.

187 985187 985

fig. 1 fig. 2 fig. 3fig. 1 fig. 2 fig. 3

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 50 copies. Price PLN 2.00.

Claims

Patent claims

1.The turbine exhaust stage consisting of a steering blade palisade with a clamp and a rotor blade palisade with a slot, characterized in that behind the slot (4) above the rotor blades (3), to the clamp (2) of the steering blade palisade (1), a system is attached at least two annular deflectors (6, 7) placed one after the other in such a way that their walls form channels with variable cross-sections with the wall of the clamp (2), the inlet of the first channel covers the entire height of the slot (4), and the outlet of one channel located within the inlet of the next channel.

2. The turbine exhaust stage according to claim A device as claimed in claim 1, characterized in that it has two annular deflectors (6, 7) of which the second (7) forms a converging channel.

3. Turbine exhaust stage according to claim The method of claim 2, characterized in that the first annular deflector (6) forms a diverging channel.

4. The turbine exhaust stage as claimed in claim The method of claim 2, characterized in that the first annular deflector (6) forms a converging channel.

5. The turbine exhaust stage as claimed in claim 1. The method of claim 2, characterized in that the first annular deflector (6) forms a convergent-divergent channel.