RU13395U1 - Диафрагма ступени влажнопаровой турбины - Google Patents

Abstract

1. Диафрагма ступени влажнопаровой турбины, содержащая направляющие лопатки, закрепленные в ободе с шагом, каждая из которых снабжена уступом на корыте со стороны и вдоль выходной кромки, образованным плocкocтями, одна из которых обращена к входной кромке, другая - к выпуклой стороне соседней лопатки сквозной проточкой, расположенной у обода и вдоль него, со стороны выходной кромки направляющей лопатки, и влагосборным козырьком, закрепленным с выпуклой стороны, отличающаяся тем, что угол между плоскостями, образующими уступ, составляет 60-90, а ширина сквозной проточки 0,01-0,04 величины шага лопаток.2. Диафрагма по п.1, отличающаяся тем, что каждая направляющая лопатка снабжена проточкой, расположенной заподлицо с ободом.3. Диафрагма по п.1, отличающаяся тем, что каждая направляющая лопатка снабжена проточкой, расположенной на расстоянии от обода, дополнительным направляющим козырьком, закрепленным по всей длине проточки с ее внутренней стороны, обращенным в сторону обода и перекрывающим ширину проточки, при этом угол отгиба козырька от выпуклой стороны лопатки составляет 25-60.4. Диафрагма по п.1, или пп.1 и 2, или пп.1 и 3, отличающаяся тем, что на каждой направляющей лопатке уступ выполнен отстоящим от ее выходной кромки на расстоянии 0,04-0,2 величины шага между лопатками и с глубиной 0,2-0,3 толщины выходной кромки лопатки, сквозная проточка с длиной, составляющей 0,1-0,8 величины шага лопаток 1, при этом влагосборный козырек расположен под углом 15-40к выходной кромке с длиной 0,5-1,5 величины шага лопаток и углом отгиба от выпуклой стороны лопатки 15-45.

Description

Д|гафр:и un ст ncFiu вл.чжноппровой турбины

Полсшпя модель относится к п;1рот рбиностроснню. л имснгго к диафратхглм последних степеней тпстсй Н1ПКОГО давления паровых туропн

Известна диафрагма ступени втажнопаровой турбины (Патент Р.Ф.,№1Я4758.1.кл.РОШ9/02, приор.2().()1.86). содержащая направляющие лопатки, икрсплениые в ободе с шагом лопаток и выполненную меяс1 ободом и каждой направляющей лопаткой со стороны их выходных кро.хюк сквозную проточку, длина которой составляет от (1.2 до 1.0 шага лопаток: Такая диафрагма решает адат снижения иериферитшых концов рабочих топаток на но(инальных или бличких к номинальнылг режимах работы т рбины Это происходт sa счет отвода черсч проточку периферийной влаги, образовавшейся in капель, сброшенных рабочим колесом прсдыдущс1( ступени. Гтруя пара с отводимыми капля.у|и влаги вытекающая т проточки ра р чиает концсвш вихрь и препятствует попаданшо влаги на спинтс лопатки

Однако, на рсжилгах пониженной Ю Ц1Юсти (частичных режимах), в то.м чис.те на режтгах плсков и остановов, из-за больших меридиональных млов раскрытия проточной части в периферии межлро(|)ильных каналов направляющих лопаток имеет место отрыв потока пара от обода Пленочная влага, образовавшаяся из капель, сброшенных рабочим колесом предыд щС11 стл-псни и влага, образовавшаяся в процессе конденсации пара в данной . распотагаются в периферийной зоне ниже образовавиюгося отрыва, сходят с выходной кромки направлшощей лопатки в кромочньЕй след, после чего попадают на входною KpoNJKy рабочей лопатки, вызывая эрозшо.

Известна также сопловая ,топатка влажнопаровоГ турбины (Авторское свидетельство CCCP..JVll 121467, кл F01D 25/32. приор.ОЗ.О. 8,1.). содерж|Ш ая перо с т корыте со стороны и вдо.ль выходной кромки, образованным плocкocтя fи. одна из которых обращена к входной кромке, к выпчтстой стороне соседней лопатке.

Такая сопловая лопатка позволяет снизеть эрозию допсрифернйной части входной кро.мки рабочей лопатки на номинальных и часттгных тл за счет дробления влаги, стекающей по вогнлтой стороне лопатки.

Недостатком данной конструкции является то, что на часттгньгх режтшах турбины влага под действием концевых вихрей, имеющих tecTO в Icж.oпaтo rныx каналах направляющих .топаток, собирается на выплклой части профиля, сходит с выходных кромок и вызывает эрозию пери(|)ерийных концов рабочих лопаток.

МКИ Р()1П25/л2

паровых т рй1гн .ж Электрические станции. Лг9. 1998. стр.5), содержащая направляющие логтатки. шкрепленные в оболе, перо каждот и которых выполнено с ет пом на корыте со етороны ft вдоль вы одно1( кромки и обращенны.| в сторон) входной кромки, с глом между плоскостями, одна ич которых обращена к входной кромке, а вторая - к выгп клой стороне соседнег лопатки

В диа(|)рагме имеюгся сквошые проточки, рясположсннь е мсиау ободо т и каждой направляющей лопаткой со стороны их выходных кролюк. а также влагосборные ко ырьк11. икрепленные на каждой направляющей лопатке с ВЫПУКЛОЙ стороны,

Такая диафрагма рещает ипдлчч снижения эрочии в периферийной юне рабочих лопаток «i счет отвода чере проречь пери(|)ерийной влаги, обрачовавщейся н клпсдь сброшенных рабочи( кoлcco.t предыдущей ступени Рсщается также чадача снижения эрочии в допери4)ерийиой .оне рабочих лопаток а счет дробления yeTynoNf влаги., стекаюи.1ей по вогнутой стороне лопа1ки. Эти члдачи рещаются на номинальном и .1 к но.1инальном режимах работьг гфб1и ьг

Кроме )того снижается и эрошя. во .никаюгаая в доперифермйкой юне входной кромки каждой рабочей лопатки, на частичных режнлщх ча счет тавливания и отвода кочырькоуг к проточке влаги, расположенной ниже обрачовавщегося отрыва

Недоетатко.м такой диа«|)рагмы является то. что на частичных режн.гах происходит накоп.тение вдаги в углу уст)па Затем в виде чадпового выброса она пост пяст в -чкую проречь. прохождение черсч нее той частн пара, которая выполняет ф}нкипю рачрхшснИГ концевого вихря Поэтом} разрушение концевых вихрей происходит нестабильно, н часть влаги., не раф шснная концевым виxpe,f. попадает на периферийною чонл- входной кромки рабочей лопатки, вычьгвпяэрочию

Полечная людель почволяет снкчить эрочионный ичнос периферийных концов входных кромок рабоч1тх .топаток на частичных режимах р;)боты турбины при сохранент ничкого ичноса на номггаальных или бдичких к но гинадьным ее работы и при не таудшении КПД сту пени

Это достигается тем. что в диафрагме ступени влажнопаровой тлрбины. содержащей направляющие .топатки, чакрепленные в ободе с щагол( каждая лопатка снабжен; на корыте со сто15оньг и вдоль выходной кромки, обрачованны г плocкocт:if iи одна ич которых, обращена к входной . другая к вып) клой етороие соседней лопатки, сквочной проточкой, расположенной обода и вдоль него, со стороны выходной кромки направляющей лопатки и влагосборным кочырькохг. чакреплениьгм с стороны. новы,м является сочета1П1е интервалов чначсний угла 1ежд пло ;-костя п1, обрачующими уступ. которы1Ч составляет 60-90 и ширины сквочной прототки составляющей 0.0 Ь 0.04 величины тага лопаток

Новым является гпкжс и то. что в гсполиспия ля;(|)|Х1гмы CBiipnoii кпжл-чя иппрпвляюшая лопптка снабжен;) проточкой, расположенной на р.чсстояннн от обод;) и {гжреплснным по все ллине проточки с ее внутренней стороны дDпoлнитeльны н;шравляк)щим кочь рьком. обращенным в сторонх обода и перекрывающим ш1фнн проточки, при это.м угол оттиба козырька от выпуклой стороны лопатки составляет 25 - 60

При выполнении ди;и()рагмы сварной идп литой на каждой направляющей лопатке целесообразно выполнение ступа отстоящим от ее вы.чодной кромки на рлсстоянии о.04 - 0.2 велтпгнны щага межд лопатками и с гл биной 0..2 - ПЗ толщины вы.ходной лопатки. сквошоГ проточки с длиной составляющей 0.1-0.8 величины шага лопгаток и влагосборного кочьфька расположенного под углом 15 40° к вы.ходной кромке с длиной 0.5 1.5 вел1РГ1гаьг тага лопаток и УГЛОМ отгиба от выплклой стороны лопатки составляющим 15 - 45На частичных режимах характерич)тощихся бо.ыпей степенью влажностгг в 2- раза превышающей ее на номинальном 1х;жи ге происходит гае.тиченис толшины водяноЛ пленки Вода осаи дается в виде пленки на выплклой и вогн}той (корьгте) поверхностях направляющих лопаток и ободе диaфpaг rы в значительно большем количестве, чем на o rинaльнoм {сжиме

Сочетание интервалов с KOTOpbrsrn выполнены констрзетивиыс ле.мснты диафраг гы те. уступ с углом 60-90° межд обраптощимн его п;юскостя п1 и сквозная проточка с шириной 0.01- 0.04 вел1мины шага лопаток, обеспечивают равномерное выбрасывание раздроблстнлх капель ступом в поток рабочего пара и пропуск, через проточк) повьппенного расхода в.ляти в ви.1С капель, не ухудшив при этом КПД ступени турбины Вследствие этого снижается э|Х);ионный износ периферийной части входных кролюк рабочих лопаток на частичных режимах турбины

При выполнении направляющей .топлтки с уступо.м. расподоженньпг под углом менее 60° гежд образующими его плоскостя пт и проточки riitq HHofi составляющей менее 0.01 шага .топаток на ободе, происходггг следующее Поскольку влага поел пает в большом ко.тичестве. она скапливается вблизи 5 етлпа и выбрасывается залпами в поток р.;)бочего пара, который омывает направляющие .топатки. Часть раздробленных капель, находящихся вблизи прорези захватывается потоко.м. перетекающи.м под действием разности давлений с выгглклой и вогнутой сторон лопатки и попадает в прорезь Попадая в большом количеетве в виде залпового выб1юса в у1к ю прорезь. вл;1т з чтр дняет прохождение через нее той части пара, которая вьшолняет (пнкцто разругиенпя концевого вихря. Поэтому. р;13рущение концевых вихрей происходит нестабильно и часть влаги, не разрушенная концевьпг вихрем попадает на периферийною зону входной кромки рабочей лопатки, вызывая )зию.

Если лоппткл выполнен;) с сп по( расположенным под глом большим 90 гсжд обр;г юиппгн его плоскостями и проточки шириной, состлвляющен более 0.04 величины ш;1г;1 лопаток H;I ободе, происходит след}ющее Иi-Ki большого количеств;) пленочной влпгп водя. поп:)д;))я но дробится не полностью Пленочная влап). испытывая воцсйсгвие сил поверхностного натяжении с одной стороны, н аэродинамически.х с)|д парового потока с др) гой. при таком лтлс ока зывается не подверженно) раф шению )ступом в полной лгере. в ре удьтате чего часть се стекает в кромочный след и в виде крупных капель попадает на периферийные участки входных кромок рабочих лопаток, что приводит к их Раиробленная уступом часть влапг, находящаяся вблрпи проточкм, 5ахватьгвастся потоком, перетекающим под действием рачности давлений между выплклог и вогнутой сторонами лопатки и попадает в широкую проточкл Однако, при такой большой шщ)ине прототеи у.худгплется КПД т рбинно1г етлпени вследствие больших расходов пара, протекающих че|)е i проточку в направлении встре1гном движению рабочих лопаток

Наи генылий эрочионньгй ичнос входной кромки рабочей лопатки при номинальном и бличком к номинальному, а так же при частичных режтгах дост1ггается при выполнении отстоящим от выходно) кро.мки направляющей лопатки на расстоянии (104 - 0.2 величины шага между лопатками и с глубиной от 0.2 - 0.. толщины выходной кро.мки лопатки, а скво .ной ироточки с длтгной составляющей 0.1O.S. а в.тагосборного кочырька. расположенным под углом 15 - 40° к выходной кромке с длиной 0.5 - 1.5 величины щага лопаток и с отгиб.1 15 - 45.

Сочетан)1е вьгщсприведенных интервалов является опттгальньгм и эрозионного износа образцов в периферийной и допериферийной частя.х рабочей лопатки в этом с. меньитется на 10%.

На фиг. 1 изображен продольный разрез ;щлфрягмы вдажногтаровой турбины.

На фиг.2 изображено сечение А-А на фиг.;

На (|)иг.З изображено сечение Б-Б на фиг. 2;

На фиг.4 изображено сечение В-В на фггг 2;

На (|)иг.5 изображено сечение Е-Е на фиг. ;

Диафрагма ступени влажнопаровой тл рбины содержит направ1яющие лопатки 1. закрепленные в ободе 2 с шаго.м 1. кажд;)я из которьгч снабжена сппом . на корыте 4 со стороны п вдо.ть выходной кро.мки 5 Уступ .1 образован плоскостя.ги. одна из которых обращена к входнотг кро)ке 6. к стороне 7 соссдног лопатки. Ь{аправляющая .лопатка имеет сквозную проточку 8. расположеннлю у обода 2 со стороны ее выходной кромки 5. а так же влягосборный козырек У. .акреп.тенный с выпу кдой стороны 7. Угол междл плоекостями, образующилпг уступ 3 составляет у- 60-90°. а ширина сквозной проточки составляет е 0.01- 0.04 ве.тичины щага лопаток t

Hi коистр ктивных сообрпжсши СКВОШ.1Я проточка X вьиюлнятся (аподлицо с оболом 2 для лнтых лиафрагм к отстоящей на расстоянии or него лля сварных диафрагм В исполнения сварной диа1|) направляющая лопатка {снабжена скво-шой проточкой 8. расположенной на расстоянии Н от обода 2 и -iaKpeaTeHRbiM по всей ллиис L проточки с внутренней стороны К) дополнительным направляющи г ко ырько.м 11. обращенным в сторонз обода 2 и nefx KpMsaromnNr ее щирин е. при 3TONr тол отгиба направляющего котырька от выпуклой стороны 7 лопатки составляет - 60°.

Во всех случаях и готовления диафрг«г1(Ь. цслссообраIHO выполнить уступ .5 отстоящим от выходной кромки 5 на расстоянии В 0.04 - 0.2 величины шага i K-/KJ. лопаткамгг и с г.т биной С OJ-O,. толщины D выходной кромки лопатки, сквожую проточку 8 с д.тиной составляющей .1-().8 величины щага .лопаток I. при влагосбориый козьфек У расположен пол зглом .5 - 40 к вькодной кромке 5 и с д.тиной g().5 - 1.5 величины шага лопаток i и с тлом отгиба от стороны 7 .топатки 5 15-45. Приведенные интервалы геометрических пара .гетров . проточки и влагоебориого козырька являются оптимальными с точки зрения снижения рабочих лопаток и справсд.тивы ддя дитых и сварных диафрагм

Диафрагма работает спедллощим обртом.

В процессе работы турбины вода осаждается в BFUC n.TeHicit н лвггжется по корь/т 4 ir выпукдой стороне 7 в сторон выходной кролгки 5 . На частичных рснапгах. характер гпющихся большей степенью влажности в 2-3 рай превьилающей ее на нохсинальном режиме, происходит уве.тичение толщины водяной пленки. 11ерс.1ещаясь чере 3. с углом у 60-90 мезкд обра тощIf ги его плоскостями, в.тага. не скапливаясь вблизи него, равномерно выбрасывается в поток рабочего пара, который омывает направляющие лопатки и .далее вместе с ни.г перетекает в конденсатор (не пок;)$ан на чертежах).

Однако, часть раздробленных капель, нл.ходящихся вблизи проточки 8 захватывается потоком, перетекающилг под действием разности давлений с (ой и вогнутой (корыта) сторон лопатки и попадает в нее. 1 ирина сквозной проточки составляет 0.01- o.(U величины щага .топаток t позволяет п 5опустг(ть через нее повыщенный расход влаги в виде капель, не Л}.тигив при этом КПД ст пени турбины Вследствие этого сн1гжается эрозионный износ периферийной част входных крохюк лопаток на частичных режимах тлрбины.

ди;и|). покндпи протомтю чисть и не погюдля в (|юриин ю join рабочих лопаток

Исслсдовпния зрочионного ичноса |заб()ми лопаток влажиопаровы.х cTvncHcir с Д11а(|)рагмами. в которые были внесены ука.анныс выше гсонструктнвныс шменснпя. проводились на экспериментальной napoBOii турбине Учитывая особенности процесса ро 5пониого ра крушения, связанные с протяженностью опытов во врелгени. для по.т.-гсния ре льтатов была исполь оваг а eтoдIrкa проведения опытов с помощью пp rкpeпляe rы образцов (Амедюшкин И.И. Исследоваяие эропш рабочих лопаток паровых . Тяжелое лгашпностроение.Ы 7. 1991. с.б-Н.) Суть методики состоит в том. что к рабочим лопаткам, в местах и. характерного ишоса. прикрепдядись обрашы ич хромистоГ .лопаточной стали, которые периодически после каждого опыта можно было ь и измерять

Эрочионные исследования выподняли иа лопатка.х пос.лелней в их периферийной части Образцы были изготовлены из стали ЗИ 961 (П-ти процентная хромистая лопаточная сталь) Диаметр образцов был 12 мм толщина I . мм К лопаткам их крешгти В1гнтами Илгеряли образцы взвещиванием на лабораторных весах ВЦЛ-200 с точностью до одной десятитысячной грамма, определяя потерю их массы з;1 счет эрозии Затем через удельный вес пересчитывали величину потерянного объема метал.ла. после чего определяли динейную велич1п у тоненг1я обра-ща // вследствие эрозии. Исс.ледования проводили (а образцах, находящихся в третьей (хстпновившейся ) стадии эрозионного износа, которая по нагпим исследованиям наст}пила после 60-70 часов испытаний, что было опреде.тено экепериментадьно,

Основные параметры пос.ледне} на номинально режиме: расход пара 16..1 кг/с, степень влажности на среднехг диаметре 7.7%. окрз/квая скорость концов рабочих лопаток 417 .м/с Частичный режим рассхгатривади при снижении рас.хода до 8,2 кг/с. веппгении етепени вдажноети до 15% и ири неизменной скорости вращения ротора Длительность режимов в процессе испытаний была Г 8 часов Результаты испытаний пргтвсдены в таблице в виде .токальных скоростей эрозии v- h Т , MKV час Опыт 1.Диа(|)рагма с уступом на вогнутой стороне каждой допатки под зтдом 58 и Щ1фииой проточки 0.008 вед№гины шага допаток.

Опыт 2. Диафраг га с уступом на вoгн той стороне каждой допатки под гдом 93 и щирнной проточки 0.042 от ведтшны тага.

Опыт 3. Диафрагма с на стороне каждой лопатки под тдом 80 и щириной проточки О.о. от вeлIт mны шага

образом, т таблицы видно, по нпи гсньшая скорость эрочни. а следовательно и наименьшая величина эрочионного ичноса (величина тонсния обрачгш) на частичных режимах имеет ссто при выполнешп диафраглгы согласно ольгту л

Были проведены аналопгчные эрочионныс исследования на лоплтках последней ступени в их иери(|)ерп1шой и допериферийной частях на номинально 1 ri частичном рсжпмях диа(|)рагмы с уступом на вогнутой стороне каждо11 лопатки под углом 80 и пгтгрщюй проточки О.ОЯ от вел№И1ны шага и длиной 55мм . что соответств ет ( 0.5 величины шага 1 Юм-ч.) Диафрагма содсржг1ла также, направляющий кочырек с углом отгиба 30, влагосборный кочьгрек с углом распо,х женпя к выходной кромке 30.длиной 110,1.м.(1.0 велкчинь шага 110мм) и с углом отгиба 20. V-din располагался яа расстояюга 16.5лгм от выходной кромки, что составляет 0,15 велтппшьг шага лопаток, Г,т бина 0.4 мм, гго соответствует 0,2 толщины выходной кромкп (2MNr),

Под 1енные результаты покачали, что эрочионного ичносл обрачцов в периферийной и допериферийной частях рабочей лопатки на исслсд емьгх режимах уменьшились на 10%

Claims (4)

1. Диафрагма ступени влажнопаровой турбины, содержащая направляющие лопатки, закрепленные в ободе с шагом, каждая из которых снабжена уступом на корыте со стороны и вдоль выходной кромки, образованным плocкocтями, одна из которых обращена к входной кромке, другая - к выпуклой стороне соседней лопатки сквозной проточкой, расположенной у обода и вдоль него, со стороны выходной кромки направляющей лопатки, и влагосборным козырьком, закрепленным с выпуклой стороны, отличающаяся тем, что угол между плоскостями, образующими уступ, составляет 60-90^o, а ширина сквозной проточки 0,01-0,04 величины шага лопаток.

2. Диафрагма по п.1, отличающаяся тем, что каждая направляющая лопатка снабжена проточкой, расположенной заподлицо с ободом.

3. Диафрагма по п.1, отличающаяся тем, что каждая направляющая лопатка снабжена проточкой, расположенной на расстоянии от обода, дополнительным направляющим козырьком, закрепленным по всей длине проточки с ее внутренней стороны, обращенным в сторону обода и перекрывающим ширину проточки, при этом угол отгиба козырька от выпуклой стороны лопатки составляет 25-60^o.

4. Диафрагма по п.1, или пп.1 и 2, или пп.1 и 3, отличающаяся тем, что на каждой направляющей лопатке уступ выполнен отстоящим от ее выходной кромки на расстоянии 0,04-0,2 величины шага между лопатками и с глубиной 0,2-0,3 толщины выходной кромки лопатки, сквозная проточка с длиной, составляющей 0,1-0,8 величины шага лопаток 1, при этом влагосборный козырек расположен под углом 15-40^o к выходной кромке с длиной 0,5-1,5 величины шага лопаток и углом отгиба от выпуклой стороны лопатки 15-45^o.