PL223513B1 - Sposób zwiększenia sprawności i komora wyrównawcza parametrów przepływu dla turbiny wielostopniowej z częściowym zasilaniem - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób zwiększania sprawności i komora wyrównawcza param etrów przepływu dla turbiny wielostopniowej z częściowym zasilaniem.

Stopnie z częściowym zasilaniem są stosowane najczęściej, jako turbiny jednostopniowe małej mocy lub tzw. stopnie regulacyjne w turbinach parowych z regulacją napełnieniową. Bardzo rzadko spotykano konstrukcje turbin wielostopniowych z kilkoma stopniami o częściowym zasilaniu (przykł adem mogą tu być pierwsze polskie turbiny przeciwprężne serii TP). W przypadku turbiny ze stopniem regulacyjnym za stopniem tym, z zasady, stosuje się zwiększoną przestrzeń - komorę, w której następuje wyrównanie przepływu i jego ekspansja tak, by następne stopnie posiadały zasilanie na pełnym obwodzie.

W przypadku turbin z wieloma stopniami o częściowym zasilaniu nie stosowano żadnych komór wyrównawczych, a ewentualnie dobierano wzajemne ustawienie palisad kierowniczych w kolejnych stopniach i koncentrowano się na zmniejszaniu strat wentylacji i częściowego zasilania poprzez stosowanie, np. tzw. pierścieni przeciwwentylacyjnych.

Analizując wyniki własnych prac badawczych (obliczeniowych i eksperymentalnych na doświadczalnym stanowisku wielostopniowej mikroturbiny osiowej ze stopniami o częściowym zasilaniu) ok azało się, że na starty energii w tego typu turbinach duży wpływ mają warunki napływu na palisady kierownicze kolejnych stopni, a zmiany geometrii jednej palisady kierowniczej mogą w bardzo widoc zny sposób wpłynąć na straty w kolejnych stopniach.

Sytuację bardzo poprawia zastosowanie komór wyrównawczych przed palisadami kierowniczymi w obszarze łuku zasilania. W badanych wariantach turbin przynosiło to wzrost sprawności turbiny o kilka punktów procentowych.

Sposób zwiększenia sprawności i komora wyrównawcza parametrów przepływu dla turbiny wielostopniowej z częściowym zasilaniem polega na tym, że odpowiednio ukształtowane przestrzenie pomiędzy palisadą wirnikową, a palisadą kierowniczą kolejnego stopnia wyrównują parametry na dopływie do tej palisady kierowniczej 1 i przez to zmniejszają starty w palisadzie, jej stopniu i całej turbinie. W efekcie następuje znaczny wzrost sprawności turbiny, wynoszący kilka punktów procentowych.

Istotą sposobu zwiększenia sprawności i komory wyrównawczej 2 parametrów przepływu dla turbiny wielostopniowej z częściowym zasilaniem jest to, że komora 2 w obszarze odpowiadającym łukowi zasilania zwiększa luz pomiędzy palisadą wirnikową a palisadą kierowniczą 1 następnego stopnia, co prowadzi do wyrównania i poprawy rozkładu parametrów czynnika napływającego na tę palisadę (w tym likwidacja lub zmniejszenie stref zawirowań i oderwania przepływu), a tym samym przyczynia się do wzrostu jej sprawności i sprawności całej turbiny.

Zaletą sposobu według wynalazku jest to, że wskutek odpowiednio ukształtowanych komór wyrównawczych wyraźnemu zmniejszeniu ulegają straty przepływu w poszczególnych palisadach stopni z częściowym zasilaniem. Powoduje to zwiększenie sprawności turbiny o kilka punktów procentowych.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony na przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1, fig. 2, fig. 3 przedstawiają przykład komory wyrównawczej odpowiednio w przekroju osiowym, rozwinięciu na płaszczyźnie i w widoku, na fig. 4 przedstawiono porównanie linii prądu dla tradycyjnego rozwiązania konstrukcyjnego (widoczne strefy zawirowań) i stopnia z komorą wyrównawczą (bez zawirowań), a na fig. 5 pokazano porównanie sprawności turbiny pięciostopniowej w wariancie bez komory i z komorą wyrównawczą.

P r z y k ł a d wykonania wynalazku

Sposób zwiększenia sprawności i komora wyrównawcza parametrów przepływu dla turbiny wielostopniowej z częściowym zasilaniem, polega na tym, że w grupie stopni za palisadami wirnikowym i stopni turbinowych w obszarze odpowiadającym łukowi zasilania umieszczono dodatkowe komory (fig. 1, fig. 2, fig. 3) - przestrzenie, w których następuje wyrównanie przepływu i poprawia się rozkład parametrów czynnika na dolocie do palisady kierowniczej kolejnego stopnia.

Na rysunku fig. 4 przedstawiono przykładowe rozkłady linii prądu w palisadach kierowniczych 1 i wirnikowych dla konstrukcji grupy stopni turbinowych bez komór i grupy stopni z komorami wyrównawczymi.

W wariancie bez komór wyrównujących widzimy wyraźne zawirowania i oderwanie się przepływu w kanale kierowniczym znajdującym się przy końcu łuku zasilania, a tego niekorzystnego zjawiska nie obserwuje się już w wariancie z komorami wyrównawczymi (fig. 4). Prowadzi to do zmniejszenia strat przepływu w palisadach kolejnych stopni. Wskutek wyrównania parametrów przepływu następuje

PL 223 513 B1 znaczny wzrost sprawności turbiny, wynoszący kilka punktów procentowych. W przedstawionym we wniosku przykładzie powoduje to zwiększenie sprawności turbiny o prawie 4 punkty procentowe (fig. 5).

Komora wyrównawcza 2 stanowi konstrukcję, która jest elementem części przepływowej turbiny i oddziałuje na przepływ w swoim stopniu i kolejnych stopniach. Dlatego, dla większego przyrostu sprawności, wskazane jest, by projektować ją razem z następującą po niej palisadą kierowniczą i k omorami i palisadami kolejnych stopni.

Komora 2 może mieć różne kształty i wymiary, zwłaszcza na krańcach łuku zasilania, a kanały przepływowe poszczególnych palisad mogą różnić się geometrią i także mogą posiadać indywidualnie zróżnicowane kształty i wymiary.

Sposób zwiększenia sprawności i komora wyrównawcza parametrów przepływu dla turbiny wielostopniowej z częściowym zasilaniem mogą być szczególnie korzystnie zastosowane w wielostopniowych turbinach parowych o małych mocach ze stopniami o częściowym zasilaniu oraz w osiowych mikroturbinach z tego typu stopniami.

Claims (2)

1. Sposób zwiększenia sprawności parametrów przepływu dla turbiny wielostopniowej z częściowym zasilaniem, znamienny tym, że za palisadami wirnikowymi stopni turbinowych w obszarze odpowiadającym łukowi zasilania, umieszczono dodatkowe komory (2) - przestrzenie, w których następuje wyrównanie przepływu i poprawia się rozkład parametrów czynnika na dolocie do palisady kierowniczej (1) kolejnych stopni, co prowadzi do zmniejszenia strat przepływu w palisadach (1) kolejnych stopni, wskutek tego następuje znaczny wzrost sprawności turbiny, wynoszący kilka punktów procentowych.

2. Komora wyrównawcza parametrów przepływu dla turbiny wielostopniowej z częściowym zasilaniem, znamienna tym, że komora (2) może mieć różne kształty i wymiary, zwłaszcza na krańcach łuku zasilania, przy czy w jednym stopniu można stosować kilka, i to o różnej geometrii, komór wyró wnawczych (2) odpowiadających poszczególnym segmentom łuku zasilania, a kanały przepływowe poszczególnych palisad (1) mogą różnić się geometrią i także mogą posiadać indywidualnie zróżnicowane kształty i wymiary.