RU173299U1 - Steam turbine - Google Patents

Steam turbine Download PDF

Info

Publication number
RU173299U1
RU173299U1 RU2016152044U RU2016152044U RU173299U1 RU 173299 U1 RU173299 U1 RU 173299U1 RU 2016152044 U RU2016152044 U RU 2016152044U RU 2016152044 U RU2016152044 U RU 2016152044U RU 173299 U1 RU173299 U1 RU 173299U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steam
seal
cylinder
turbine
pressure
Prior art date
Application number
RU2016152044U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Степанович Лисянский
Сергей Алексеевич Иванов
Юрий Владимирович Гусев
Игорь Вениаминович Гуревич
Виталий Викторович Недавний
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ПАО "Силовые машины")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ПАО "Силовые машины") filed Critical Публичное акционерное общество "Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ПАО "Силовые машины")
Priority to RU2016152044U priority Critical patent/RU173299U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU173299U1 publication Critical patent/RU173299U1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K9/00Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines

Landscapes

  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в паротурбинных установках атомных электростанций (АЭС). Технический результат - повышение КПД и надежности паротурбинной установки. Паротурбинная установка содержит турбину, состоящую из совмещенного цилиндра, имеющего часть высокого давления и часть среднего давления, цилиндр низкого давления, коллектор уплотнений и деаэратор. Деаэратор сообщается с частью высокого давления и через регулирующий клапан с коллектором уплотнений. Первая камера отвода пара переднего концевого уплотнения совмещенного цилиндра, предназначенная для сбора протечек пара из части высокого давления, сообщается с трубопроводом отбора пара из части среднего давления. Вторая камера отвода пара переднего концевого уплотнения совмещенного цилиндра, расположенная за первой камерой отвода пара, и камера отвода пара заднего концевого уплотнения совмещенного цилиндра сообщаются - с коллектором уплотнений. Коллектор уплотнений сообщается с камерами подвода пара переднего и заднего концевых уплотнений цилиндра низкого давления. 1 ил.The utility model relates to a power system and can be used in steam turbine plants of nuclear power plants (NPPs). EFFECT: increased efficiency and reliability of a steam turbine installation. The steam turbine installation comprises a turbine consisting of a combined cylinder having a high pressure part and a medium pressure part, a low pressure cylinder, a seal manifold and a deaerator. The deaerator communicates with a part of the high pressure and through a control valve with a seal manifold. The first steam exhaust chamber of the front end seal of the combined cylinder, designed to collect steam leaks from the high-pressure part, is in communication with the steam extraction pipe from the medium-pressure part. The second chamber for removing steam from the front end seal of the combined cylinder, located behind the first chamber for steam removal, and the chamber for removing steam from the rear end seal of the combined cylinder are in communication with the seal manifold. The seal manifold communicates with the steam supply chambers of the front and rear end seals of the low pressure cylinder. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в паротурбинных установках атомных электростанций (АЭС).The utility model relates to a power system and can be used in steam turbine plants of nuclear power plants (NPPs).

Источником пара для паротурбинной установки атомной электростанции является ядерная паропроизводительная установка (парогенератор). Современные турбины обычно состоят из нескольких цилиндров, в том числе цилиндра высокого давления, цилиндра среднего давления и одного или нескольких цилиндров низкого давления. Каждый цилиндр может выполняться однопоточным или двухпоточным. Турбина, входящая в состав паротурбинной установки, приводит в действие турбогенератор, который предназначен для выработки переменного тока.The source of steam for the steam turbine plant of a nuclear power plant is a nuclear steam production plant (steam generator). Modern turbines typically consist of several cylinders, including a high pressure cylinder, a medium pressure cylinder, and one or more low pressure cylinders. Each cylinder can be single-threaded or two-threaded. The turbine, which is part of the steam turbine installation, drives a turbogenerator, which is designed to generate alternating current.

При проектировании паротурбинной установки уделяется большое внимание повышению КПД установки. Концевые уплотнения обеспечивают эксплуатационную надежность работы турбоустановки и оказывают влияние на ее экономичность. Концевые уплотнения турбины предназначены для предотвращения протечек пара в машинный зал из цилиндров турбины с давлением выше атмосферного, а также для предотвращения присосов воздуха в цилиндры турбины при наличии в них вакуума.When designing a steam turbine installation, much attention is paid to increasing the efficiency of the installation. End seals provide operational reliability of the turbine and affect its efficiency. The turbine end seals are designed to prevent steam leaks into the engine room from the turbine cylinders above atmospheric pressure, as well as to prevent air suction into the turbine cylinders in the presence of vacuum.

Известно изобретение «Паросиловая установка» (авторское свидетельство СССР № 1101566, F01K 13/02, опубл. 07.07.1984 г.), которое содержит цилиндры высокого, среднего и низкого давлений с камерами подвода пара к передним и задним концевым уплотнениям, подключенным к коллектору подвода (коллектору уплотнений), имеющему, по меньшей мере, два участка, разделенные задвижкой, и вакуумные камеры, снабженные линиями (трубопроводами) отвода пара и паровоздушной смеси. Установка снабжена, по меньшей мере, тремя дополнительными трубопроводами с размешенной на них запорно-регулирующей арматурой, два из которых сообщают первый участок коллектора соответственно с линиями отвода пара из вакуумных камер цилиндра высокого давления и с камерой переднего концевого уплотнения цилиндра среднего давления, а третий трубопровод сообщен со вторым участком коллектора и вакуумными камерами заднего концевого уплотнения. Указанное техническое решение не рационально использовать для турбоустановок АЭС в связи с большим количеством камер подвода уплотняющего пара для концевых уплотнений цилиндров высокого давления и цилиндров среднего давления и соответственно трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры. Также устройство коллектора отличается наличием участков с различным давлением, что требует дополнительной регулирующей арматуры. Давление в цилиндрах паротурбинных установок тепловых электростанций (ТЭС) значительно превосходит давление в цилиндрах паротурбинных установок АЭС, и для более рационального использования высокопотенциального пара в камерах концевых уплотнений турбин ТЭС требуется организация дополнительных камер уплотнений, что не целесообразно для концевых уплотнений турбин АЭС.The invention is known as "Steam-powered installation" (USSR author's certificate No. 1101566, F01K 13/02, publ. 07/07/1984), which contains cylinders of high, medium and low pressure with steam supply chambers to the front and rear end seals connected to the manifold supply (seal manifold), having at least two sections separated by a valve, and vacuum chambers equipped with lines (pipelines) for the removal of steam and vapor-air mixture. The installation is equipped with at least three additional pipelines with shut-off and control valves placed on them, two of which communicate the first section of the collector with the steam exhaust lines from the vacuum chambers of the high-pressure cylinder and the chamber of the front end seal of the medium-pressure cylinder, respectively, and the third pipeline communicated with the second section of the collector and the vacuum chambers of the rear end seal. The indicated technical solution is not rational to use for turbine plants of nuclear power plants in connection with a large number of chambers for supplying sealing steam for end seals of high pressure cylinders and medium pressure cylinders and, accordingly, pipelines and shut-off and control valves. Also, the collector device is characterized by the presence of sections with different pressures, which requires additional control valves. The pressure in the cylinders of the steam turbine units of thermal power plants (TPPs) significantly exceeds the pressure in the cylinders of the steam turbine units of nuclear power plants, and the more rational use of high-potential steam in the end seal chambers of the TPP turbines requires the organization of additional seal chambers, which is not advisable for the end seals of the NPP turbines.

Известно техническое решение «Установка с паровыми турбинными модулями оптимизированной эффективности» (заявка РФ № 2012141598, МПК F02C 6/00, дата публикации 27.04.2014). Установка включает паровой турбинный модуль высокого давления (цилиндр высокого давления), паровой турбинный модуль среднего давления (цилиндр среднего давления) и, по меньшей мере, один паровой турбинный модуль низкого давления (цилиндр низкого давления), уплотнительные устройства (концевые уплотнения), расположенные между вращающимся валом турбины (ротором турбины) и соответствующими корпусами турбинных модулей высокого, среднего и низкого давлениий. В корпусе турбинного модуля высокого давления расположена первая сборная камера для сбора утечек пара, выходящих из указанного модуля через его уплотнительные устройства при давлениях выше атмосферного. В корпусе турбинного модуля низкого давления размещены инжекционные камеры (камеры подвода), соединенные первым контуром (коллектором уплотнений) с первой сборной камерой так, что пар передается из первой сборной камеры по направлению к инжекционным камерам и затем в турбинный модуль низкого давления посредством утечек через его уплотнительные устройства. Вторая сборная камера расположена в корпусе турбинного модуля среднего давления с целью сбора утечек пара, выходящих из указанного модуля через его уплотнительные устройства при давлении выше атмосферного, и передачи указанных утечек по первому контуру (коллектору уплотнений) в направлении указанных выше инжекционных камер. Первый контур (коллектор уплотнений) включает в себя средство регулирования давления (редуктор), поддерживающее давление в данном контуре на уровне выше атмосферного.Known technical solution "Installation with steam turbine modules of optimized efficiency" (RF application No. 2012141598, IPC F02C 6/00, publication date 04/27/2014). The installation includes a high pressure steam turbine module (high pressure cylinder), a medium pressure steam turbine module (medium pressure cylinder) and at least one low pressure steam turbine module (low pressure cylinder), sealing devices (end seals) located between the rotating shaft of the turbine (turbine rotor) and the corresponding casings of the turbine modules of high, medium and low pressure. In the casing of the high-pressure turbine module, there is a first collection chamber for collecting steam leaks leaving the specified module through its sealing devices at pressures above atmospheric. In the housing of the low-pressure turbine module, injection chambers (supply chambers) are placed, connected by the first circuit (seal manifold) to the first collection chamber so that the steam is transferred from the first collection chamber towards the injection chambers and then to the low-pressure turbine module through leaks through it sealing devices. The second collection chamber is located in the housing of the medium-pressure turbine module in order to collect steam leaks leaving the specified module through its sealing devices at a pressure above atmospheric pressure and to transfer the indicated leaks along the primary circuit (seal manifold) in the direction of the above injection chambers. The first circuit (seal manifold) includes a pressure control device (pressure reducer) that maintains the pressure in this circuit at a level above atmospheric.

Недостатком такого решения является передача утечки пара из первой сборной камеры в первый контур (коллектор уплотнений), таким образом, указанная утечка не участвует в паровом цикле. Кроме того, суммарного расхода пара, направляемого в первый контур из сборных камер турбинного модуля высокого давления и турбинного модуля среднего давления, недостаточно для поддержания давления в первом контуре и соответственно обеспечения постоянной подачи пара в инжекционные камеры турбинного модуля низкого давления, т.е. не обеспечивается предотвращение проникновения воздуха в турбинный модуль низкого давления. Поэтому для обеспечения давления в первом контуре (коллекторе уплотнений) на всех режимах работы турбины требуется дополнительная подача свежего (высокопотенциального) пара из парогенератора через редуктор, что термодинамически не оправдано, так как утилизация высокопотенциального пара приводит к снижению экономичности установки.The disadvantage of this solution is the transfer of steam leakage from the first collection chamber to the first circuit (seal manifold), thus, this leak does not participate in the steam cycle. In addition, the total steam flow directed to the primary circuit from the pre-assembled chambers of the high-pressure turbine module and the medium-pressure turbine module is not sufficient to maintain pressure in the primary circuit and, accordingly, to ensure constant steam supply to the injection chambers of the low-pressure turbine module, i.e. it does not prevent air from entering the low pressure turbine module. Therefore, to provide pressure in the primary circuit (seal manifold) at all turbine operating modes, an additional supply of fresh (high-potential) steam from the steam generator through a pressure reducer is required, which is not thermodynamically justified, since the utilization of high-potential steam leads to a decrease in the cost-effectiveness of the installation.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому техническому решению по совокупности существенных признаков и выбранным в качестве прототипа является изобретение «Паротурбинная установка, турбоустановка и способ работы турбоустановки» (патент US 8650878; МПК F01D 11/06; дата публикации 18.02.2014). Согласно изобретению турбоустановка содержит цилиндр высокого давления, присоединенный к цилиндру среднего давления и цилиндру низкого давления; коллектор уплотнений, предназначенный для подачи уплотняющего пара с постоянным давлением по трубопроводам к камерам подвода пара переднего и заднего концевых уплотнений цилиндра низкого давления и сообщающийся с конденсатором для сброса первого расхода пара; первая камера отвода пара переднего концевого уплотнения цилиндра высокого давления, предназначенная для сбора протечек пара из цилиндра высокого давления, сообщается трубопроводом с цилиндром среднего давления; вторая камера отвода пара, расположенная за первой камерой отвода пара переднего концевого уплотнения цилиндра высокого давления, соединена трубопроводом с коллектором уплотнений; камера отвода пара заднего концевого уплотнения цилиндра среднего давления соединена трубопроводом с коллектором уплотнений; клапан, расположенный на трубопроводе отвода протечки от первой камеры переднего концевого уплотнения цилиндра высокого давления и предназначенный для регулирования расхода протечки пара в коллектор уплотнений из второй камеры переднего концевого уплотнения; регулятор для управления работой клапана.The closest technical solution to the proposed technical solution for the combination of essential features and selected as a prototype is the invention "Steam turbine installation, turbine installation and method of operation of the turbine" (US patent 8650878; IPC F01D 11/06; publication date 02/18/2014). According to the invention, the turbine installation comprises a high pressure cylinder connected to a medium pressure cylinder and a low pressure cylinder; a seal manifold for supplying constant pressure sealing steam through pipelines to the steam supply chambers of the front and rear end seals of the low pressure cylinder and in communication with the condenser to discharge the first steam flow rate; the first steam exhaust chamber of the front end seal of the high-pressure cylinder, designed to collect steam leaks from the high-pressure cylinder, is in communication with the medium-pressure cylinder; a second steam exhaust chamber located behind the first steam exhaust chamber of the front end seal of the high pressure cylinder is connected by a pipeline to the seal manifold; the steam exhaust chamber of the rear end seal of the medium pressure cylinder is connected by a pipeline to the seal manifold; a valve located on the leakage pipe from the first chamber of the front end seal of the high pressure cylinder and designed to control the flow rate of steam leakage into the seal manifold from the second chamber of the front end seal; regulator to control valve operation.

Основным источником питания коллектора уплотнений является протечка из переднего концевого уплотнения цилиндра высокого давления. При достижении режима самоуплотнения турбины (режим работы турбоустановки - 90%) регулирующий клапан на трубопроводе протечки из первой камеры уплотнений цилиндра высокого давления полностью открыт. На данных режимах 90% расхода пара используются для питания коллектора уплотнений, остальные 10% протечки сбрасываются в конденсатор и не участвуют в выработке электроэнергии в турбине. На частичных режимах работы турбоустановки (менее 90%) с помощью указанного выше клапана путем его прикрытия увеличивают расход протечки пара, направляющейся к коллектору уплотнений из второй камеры переднего уплотнения цилиндра высокого давления.The main power source for the seal manifold is leakage from the front end seal of the high pressure cylinder. When the turbine self-sealing mode is reached (turbine unit operation mode is 90%), the control valve on the leakage pipeline from the first seal chamber of the high-pressure cylinder is fully open. In these modes, 90% of the steam flow rate is used to power the seal manifold, the remaining 10% of the leakage is discharged into the condenser and does not participate in the generation of electricity in the turbine. In partial operation modes of the turbine unit (less than 90%), by means of the valve indicated above, by means of its cover, the flow rate of steam leakage directed to the seal manifold from the second chamber of the front seal of the high pressure cylinder is increased.

Недостатками данного решения являются:The disadvantages of this solution are:

в техническом решении отсутствует сторонний источник пара для коллектора уплотнений, в связи с чем для достижения режима самоуплотнения требуется организовать сравнительно большую величину протечки пара через переднее концевое уплотнение цилиндра высокого давления. Указанная протечка пара направляется в коллектор уплотнения и далее в выработке электроэнергии не участвует;in the technical solution there is no third-party source of steam for the seal manifold, and therefore, to achieve the self-sealing mode, it is necessary to organize a relatively large amount of steam leakage through the front end seal of the high pressure cylinder. The specified steam leakage is directed to the seal collector and then does not participate in the generation of electricity;

в случае применения данного технического решения для паротурбинных установок АЭС влажность пара за цилиндром высокого давления будет составлять более 10%, а с учетом дросселирования в переднем концевом уплотнении температура пара снизится до 100°С, что не удовлетворительно для использования его в качестве уплотняющего пара цилиндра низкого давления. Влага, содержащаяся в паре, вызывает значительный эрозионный износ регулирующей и запорной арматуры, деталей уплотнений турбины, вызывает гидроудары в трубопроводах уплотнений, поэтому низкая температура пара снижает надежность работы концевых уплотнений цилиндра низкого давления;if this technical solution is used for steam turbine plants of nuclear power plants, the steam humidity behind the high pressure cylinder will be more than 10%, and taking into account throttling in the front end seal, the steam temperature will drop to 100 ° C, which is not satisfactory for using it as a sealing pair of a low cylinder pressure. The moisture contained in the steam causes significant erosive wear of the control and shutoff valves and parts of the turbine seals, causes water hammer in the seal pipelines, so low steam temperature reduces the reliability of the end seals of the low pressure cylinder;

на номинальном режиме работы паротурбинной установки часть протечки не используется в качестве уплотняющего пара для концевых уплотнений цилиндра низкого давления, а сбрасывается из коллектора уплотнений в конденсатор (10%) и не участвует в выработке электроэнергии, что ведет к потере экономичности;in the nominal operating mode of the steam turbine unit, a part of the leak is not used as sealing steam for the end seals of the low pressure cylinder, but is discharged from the seal manifold into the condenser (10%) and is not involved in the generation of electricity, which leads to a loss of efficiency;

положительный эффект известного изобретения определен в сравнении со схемами протечек, в которых 70% расхода пара, подаваемого в коллектор уплотнений, сбрасывается в конденсатор. Данное сравнение не корректно, так как в реализованных схемах работы уплотнений пар протечек направляется в регенеративные подогреватели. Таким образом заявленный экономический эффект известного изобретения не подтверждается применяемыми схемами.the positive effect of the known invention is determined in comparison with leakage schemes in which 70% of the steam flow supplied to the seal manifold is discharged to the condenser. This comparison is not correct, since in the implemented schemes of operation of seals, pairs of leaks are sent to regenerative heaters. Thus, the claimed economic effect of the known invention is not confirmed by the applicable schemes.

Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении КПД и надежности паротурбинной установки.The technical result, the claimed utility model is aimed at, is to increase the efficiency and reliability of the steam turbine installation.

Указанный технический результат достигается тем, что паротурбинная установка содержит турбину, состоящую из совмещенного цилиндра, имеющего часть высокого давления и часть среднего давления, с камерами отвода пара переднего и заднего концевых уплотнений, соединенного, по меньшей мере, с одним цилиндром низкого давления с камерами подвода пара переднего и заднего концевых уплотнений, коллектор уплотнений и деаэратор. Деаэратор сообщается с частью высокого давления и через регулирующий клапан - с коллектором уплотнений. Первая камера отвода пара переднего концевого уплотнения совмещенного цилиндра, предназначенная для сбора протечек пара из части высокого давления, сообщается с трубопроводом отбора пара из части среднего давления. Вторая камера отвода пара переднего концевого уплотнения совмещенного цилиндра, расположенная за первой камерой отвода пара, и камера отвода пара заднего концевого уплотнения совмещенного цилиндра сообщаются с коллектором уплотнений. Коллектор уплотнений сообщается с камерами подвода пара переднего и заднего концевых уплотнений цилиндра низкого давления.The specified technical result is achieved in that the steam turbine installation comprises a turbine consisting of a combined cylinder having a high pressure part and a medium pressure part, with steam chambers for front and rear end seals connected to at least one low pressure cylinder with supply chambers a pair of front and rear end seals, a manifold of seals and a deaerator. The deaerator communicates with a part of the high pressure and through the control valve with the seal manifold. The first steam exhaust chamber of the front end seal of the combined cylinder, designed to collect steam leaks from the high-pressure part, is in communication with the steam extraction pipe from the medium-pressure part. The second steam exhaust chamber of the front end seal of the combined cylinder, located behind the first steam chamber, and the steam chamber of the rear end seal of the combined cylinder are in communication with the seal manifold. The seal manifold communicates with the steam supply chambers of the front and rear end seals of the low pressure cylinder.

В предложенном техническом решении части высокого и среднего давления турбины совмещены в одном цилиндре (корпусе). Данное решение отличается от традиционного исполнения турбин АЭС большой мощности на насыщенном паре, в которых цилиндры высокого и низкого давления выполняются отдельными двухпоточной конструкции, и не предполагают отдельную часть или цилиндр среднего давления. В предложенной турбине совмещенный цилиндр включает в себя часть высокого давления однопоточной конструкции, размещенную в левом потоке, и часть среднего давления также однопоточной конструкции, размещенную в правом потоке цилиндра. Переход к однопоточной конструкции цилиндра позволяет разместить в одном цилиндре проточную часть высокого давления и проточную часть среднего давления и повысить экономичность турбоустановки в целом, снизить габариты турбины и металлоемкость турбины.In the proposed technical solution, the high and medium pressure parts of the turbine are combined in one cylinder (housing). This solution differs from the traditional design of high-power steam turbines with saturated steam, in which the high and low pressure cylinders are made in separate two-line designs, and do not require a separate part or medium-pressure cylinder. In the proposed turbine, the combined cylinder includes a high-pressure part of a single-threaded structure located in the left stream, and a medium-pressure part of a single-threaded structure also located in the right-hand stream of the cylinder. The transition to a single-threaded design of the cylinder allows you to place in one cylinder the flow part of the high pressure and flow part of the medium pressure and increase the efficiency of the turbine as a whole, reduce the dimensions of the turbine and the metal consumption of the turbine.

Предложенное техническое решение позволяет сохранить часть протечки пара из части высокого давления совмещенного цилиндра, которая направляется из первой камеры отвода пара переднего концевого уплотнения совмещенного цилиндра в трубопровод отбора пара из части среднего давления совмещенного цилиндра. Данная протечка позволяет сохранить часть отборного пара, направляемого из части среднего давления в систему регенерации, для выработки электроэнергии в цилиндре низкого давления.The proposed technical solution allows you to save part of the steam leakage from the high-pressure part of the combined cylinder, which is guided from the first steam exhaust chamber of the front end seal of the combined cylinder to the steam extraction pipe from the medium pressure part of the combined cylinder. This leakage allows you to save part of the selected steam sent from part of the medium pressure to the regeneration system to generate electricity in the low pressure cylinder.

Применительно к паротурбинным установкам АЭС на насыщенном паре использование в качестве источника питания коллектора уплотнений протечки пара концевого уплотнения цилиндра высокого давления не удовлетворительно из-за большой влажности и низкой температуры пара. В связи с чем традиционно в турбоустановках АЭС питание коллектора уплотнений производят дросселированным свежим паром от парогенератора. В предложенном техническом решении в качестве источника пара на номинальном режиме для коллектора уплотнений используется деаэратор. Данное решение позволяет сохранить высокопотенциальный пар,направляемый в турбину для выработки электроэнергии, что повышает экономичность (КПД) турбоустановки.With regard to steam turbine units of saturated steam NPPs, the use of the end seal of a high pressure cylinder as a source of steam seal seals is not satisfactory due to the high humidity and low temperature of the steam. In this connection, traditionally in turbine units of nuclear power plants, the seal collector is supplied with throttled fresh steam from a steam generator. In the proposed technical solution, a deaerator is used as a source of steam in the nominal mode for the seal manifold. This solution allows you to save high-potential steam sent to the turbine to generate electricity, which increases the efficiency (efficiency) of the turbine.

На трубопроводе подвода пара к коллектору уплотнений от деаэратора установлен регулирующий клапан, предназначенный для поддержания постоянного давления в коллекторе уплотнений чуть выше атмосферного. Данный клапан позволяет отказаться от наличия множества отдельных регуляторов давления на трубопроводах подвода пара к камерам переднего и заднего концевых уплотнений цилиндра низкого давления, что упрощает схему и повышает ее надежность.A control valve is installed on the steam supply pipe to the seal manifold from the deaerator to maintain a constant pressure in the seal manifold just above atmospheric pressure. This valve eliminates the need for many separate pressure regulators on the steam supply pipelines to the chambers of the front and rear end seals of the low pressure cylinder, which simplifies the circuit and increases its reliability.

На чертеже представлена принципиальная схема паротурбинной установки.The drawing shows a schematic diagram of a steam turbine installation.

Источником пара для паротурбинной установки является парогенератор 1. Паротурбинная установка содержит турбину, включающую совмещенный цилиндр, состоящий из однопоточной части высокого давления (ЧВД) 2 и однопоточной части среднего давления (ЧСД) 3, а также двухпоточного цилиндра низкого давления (ЦНД) 4. Парогенератор 1 сообщается трубопроводом 5 с ЧВД 2, ЧВД 2 соединен трубопроводом 6 с ЧСД 3 через сепаратор-пароперегреватель 7. Сепаратор-пароперегреватель 7 традиционно применяют для паротурбинных установок АЭС с целью удаления влаги из пара и перегрева пара. ЧСД 3 трубопроводом 8 сообщается с ЦНД 4. Турбина соединена с турбогенератором 9.The source of steam for the steam turbine installation is steam generator 1. The steam turbine installation contains a turbine comprising a combined cylinder consisting of a single-threaded high-pressure part (CVP) 2 and a single-threaded medium-pressure part (ChSD) 3, as well as a two-flow low-pressure cylinder (LPC) 4. Steam generator 1 is communicated by pipeline 5 with CVP 2, CVP 2 is connected by pipeline 6 with CSR 3 through a steam superheater 7. Separator-steam superheater 7 is traditionally used for steam turbine plants of nuclear power plants to remove moisture from steam and superheated steam. CHS 3 pipeline 8 communicates with the low-pressure cylinder 4. The turbine is connected to a turbogenerator 9.

Цилиндры имеют переднее и заднее концевые уплотнения. Задним считается концевое уплотнение цилиндра, расположенное со стороны турбогенератора (в рассматриваемом примере турбогенератора 9), передним - на противоположной стороне цилиндра.Cylinders have front and rear end seals. The end seal of the cylinder located on the side of the turbogenerator (in the considered example of the turbogenerator 9) is considered to be the rear seal, and the front seal on the opposite side of the cylinder.

Традиционно концевое уплотнение любого цилиндра состоит из нескольких лабиринтных отсеков, разделенных камерами, через которые подводится уплотняющий пар или отводится уплотняющая среда. Схема концевых уплотнений проектируется в соответствии с основными принципами проектирования и требованиями надежности (см., например, «Уплотнения лабиринтные стационарных паровых и газовых турбин и компрессоров», Проектирование и расчет. РТМ 108.020.33-86. Подписано к печати 21.09.1988; Жирицкий Г.С. Конструкция и расчет на прочность деталей паровых турбин, Гоэнергоиздат, 1955, с. 219-222; Трухний А.Д., Лосев С.М. Стационарные паровые турбины. М.: Энергоиздат, 1981, с. 104-106).Traditionally, the end seal of any cylinder consists of several labyrinth compartments separated by chambers through which the sealing vapor is supplied or the sealing medium is withdrawn. The scheme of end seals is designed in accordance with the basic design principles and reliability requirements (see, for example, “Labyrinth seals for stationary steam and gas turbines and compressors”, Design and calculation. RTM 108.020.33-86. Signed for print on 09/21/1988; Zhiritsky G.S. Design and Strength Analysis of Steam Turbine Parts, Goenergoizdat, 1955, pp. 219-222; Trukhniy A.D., Losev S.M. Stationary Steam Turbines. M: Energoizdat, 1981, pp. 104-106 )

Камеры отвода пара переднего концевого уплотнения совмещенного цилиндра подразделяются на первую камеру 10 отвода пара, предназначенную для сбора протечек пара из ЧВД 2, и вторую камеру 11 отвода пара, расположенную за первой камерой 10 отвода пара, предназначенную для сбора протечек пара из первой камеры 10. Первая камера 10 отвода пара сообщается трубопроводом 12 с трубопроводом 13 отбора пара из ЧСД 3, направляемого из части среднего давления в систему регенерации.The steam exhaust chambers of the front end seal of the combined cylinder are divided into a first steam exhaust chamber 10 for collecting steam leaks from the CVP 2, and a second steam exhaust chamber 11, located behind the first steam exhaust chamber 10, for collecting steam leaks from the first chamber 10. The first chamber 10 of the steam outlet is connected by a pipe 12 with a pipe 13 for the selection of steam from CHSD 3, sent from the medium pressure part to the regeneration system.

Камера 14 отвода пара заднего концевого уплотнения совмещенного цилиндра предназначена для сбора протечек пара из ЧСД 3. Камера 11 отвода пара переднего концевого уплотнения совмещенного цилиндра и камера 14 отвода пара заднего концевого уплотнения совмещенного цилиндра сообщаются с коллектором уплотнений 15 трубопроводами 16 и 17 соответственно.The chamber 14 for the removal of steam from the rear end seal of the combined cylinder is designed to collect steam leaks from the CSD 3. The chamber 11 for the extraction of steam of the front end seal of the combined cylinder and the chamber 14 for the removal of steam from the rear end seal of the combined cylinder are in communication with the seal manifold 15 by pipelines 16 and 17, respectively.

Камеры 18 подвода пара переднего и заднего концевых уплотнений ЦНД 4 соединены с коллектором уплотнений 15 трубопроводами 19 с целью предотвращения попадания воздуха из атмосферы машинного зала в ЦНД 4.Chambers 18 for supplying steam of the front and rear end seals of the low pressure cylinder 4 are connected to the seal manifold 15 by pipelines 19 in order to prevent air from entering the atmosphere of the machine room into the low pressure cylinder 4.

Деаэратор 20 сообщается с коллектором 15 трубопроводом 21, на котором установлен регулирующий клапан 22. Регулирующий клапан 22 предназначен для дросселирования пара и поддержания постоянного давления чуть выше атмосферного в коллекторе уплотнений 15. Деаэратор 20 сообщается с ЧВД 2 трубопроводом 23.The deaerator 20 communicates with the manifold 15 by a pipe 21 on which the control valve 22 is installed. The control valve 22 is designed to throttle the steam and maintain a constant pressure slightly above atmospheric in the seal manifold 15. The deaerator 20 communicates with the CVP 2 by the pipe 23.

Вакуумные камеры 24, являющиеся последними по ходу протечек пара камер передних и задних концевых уплотнений совмещенного цилиндра и цилиндра низкого давления, соединены трубопроводами 25 с конденсатором пара уплотнений 26. Конденсатор пара уплотнений 26 предназначен для принятия паровоздушной смеси от вакуумных камер 24 за счет созданного в нем разрежения.Vacuum chambers 24, which are the last along the steam leaks of the chambers of the front and rear end seals of the combined cylinder and low pressure cylinder, are connected by pipelines 25 to the condenser pair of seals 26. The condenser pair of seals 26 is designed to receive the vapor-air mixture from the vacuum chambers 24 due to the created in it rarefaction.

В паротурбинных установках АЭС вакуумные камеры концевых уплотнений цилиндров традиционно располагаются последними и предназначены для предотвращения попадания воздуха из атмосферы в цилиндры турбины, а также удаления паровоздушной смеси, образованной смешением протечек пара из уплотнений и протечек воздуха из атмосферы машинного зала.In steam turbine plants of nuclear power plants, the vacuum chambers of the end seals of the cylinders are traditionally located last and are designed to prevent air from entering the turbine cylinders, as well as to remove the vapor-air mixture formed by mixing steam leaks from seals and air leaks from the atmosphere of the turbine room.

При работе паротурбинной установки на номинальном режиме свежий пар с давлением, например, около 6,8 МПа, и температурой около 284°С, от парогенератора 1 направляется по трубопроводу 5 в ЧВД 2 совмещенного цилиндра. алее пар, выходящий из ЧВД 2 с влажностью не менее 10%, направляется по трубопроводу 6 в ЧСД 3 через сепаратор-пароперегреватель 7, который сепарирует влагу из пара и подогревает пар до температуры не менее 270°С. Далее пар, выходящий из ЧСД 3 по трубопроводу 8, поступает в ЦНД 4. Пар приводит во вращение валопровод турбины, который передает вращение на вал турбогенератора 9 с целью выработки электроэнергии.When the steam turbine unit is operating in the nominal mode, fresh steam with a pressure of, for example, about 6.8 MPa, and a temperature of about 284 ° C, is sent from the steam generator 1 through pipeline 5 to the combined cylinder cylinder 2. Then, the steam leaving the HPP 2 with a humidity of at least 10% is sent through line 6 to the PSA 3 through a steam superheater 7, which separates moisture from the steam and heats the steam to a temperature of at least 270 ° C. Next, the steam leaving CHS 3 through the pipe 8, enters the low pressure cylinder 4. The steam drives the turbine shaft, which transmits the rotation to the shaft of the turbogenerator 9 in order to generate electricity.

Для предотвращения попадания воздуха из атмосферы машинного зала в ЦНД 4 в камеры подвода 18 переднего и заднего концевых уплотнений ЦНД 4 по трубопроводам 19 от коллектора уплотнений 15 поступает уплотняющий пар. Направление движения протечек пара и воздуха в камеры уплотнений обозначены стрелками на фиг. В коллектор уплотнений 15 пар подводится из камер 11 и 14 отвода пара переднего и заднего концевых уплотнений совмещенного цилиндра соответственно, а регулирующий клапан 22 поддерживает постоянное давление около 0,12 МПа в коллекторе уплотнений 15, в который по трубопроводу 21 поступает пар от деаэратора 20. В деаэратор 20 пар поступает из ЧВД 2 по трубопроводу 23.To prevent air from entering the atmosphere of the engine room in the low pressure cylinder 4 into the chambers for supplying 18 front and rear end seals of the low pressure cylinder 4 through the piping 19 from the seal manifold 15, sealing vapor is supplied. The direction of movement of the steam and air leaks into the seal chambers is indicated by arrows in FIG. 15 pairs are supplied to the seal manifold from the steam extraction chambers 11 and 14 of the front and rear end seals of the combined cylinder, respectively, and the control valve 22 maintains a constant pressure of about 0.12 MPa in the seal manifold 15, into which steam from the deaerator 20 flows through line 21. In the deaerator 20 pairs comes from CVP 2 through the pipe 23.

Паровоздушная смесь из вакуумных камер 24 отводится по трубопроводам 25 в конденсатор пара уплотнений 26, в котором поддерживается давление ниже атмосферного (около 0,095 МПа).The vapor-air mixture from the vacuum chambers 24 is discharged through pipelines 25 to a steam condenser of seals 26, in which the pressure is maintained below atmospheric (about 0.095 MPa).

Таким образом, суммарного расхода пара, подаваемого в коллектор уплотнений 15, будет достаточно для подачи пара в камеры 18 подвода пара концевых уплотнений ЦНД 4 с целью предотвращения попадания воздуха, а температура уплотняющего пара в камеры 18 подвода пара будет составлять не менее 120°С, что обеспечивает отсутствие влаги в паре и как следствие надежную работу уплотнений. Тем самым, направление части протечки пара из первой камеры 10 в трубопровод 13 отбора пара из ЧСД 3 позволяет сохранить часть отборного пара, направляемого из ЧСД 3 в систему регенерации, для выработки электроэнергии в ЦНД 4.Thus, the total steam flow rate supplied to the seal manifold 15 will be sufficient to supply steam to the steam supply chambers 18 of the low-pressure cylinder end seals 4 to prevent air from entering, and the temperature of the sealing steam in the steam supply chambers 18 will be at least 120 ° C, which ensures the absence of moisture in the pair and, as a result, the reliable operation of the seals. Thus, the direction of the portion of the steam leakage from the first chamber 10 into the steam withdrawal pipe 13 from the PSR 3 allows you to save part of the selected steam sent from the PSR 3 to the regeneration system to generate electricity in the low-pressure cylinder 4.

В предложенном техническом решении в качестве источника пара на номинальном режиме для коллектора уплотнений используется деаэратор. Данное решение позволяет сохранить высокопотенциальный пар, направляемый в турбину для выработки электроэнергии, что повышает расчетное значение КПД паротурбинной установки более чем на 0,1%.In the proposed technical solution, a deaerator is used as a source of steam in the nominal mode for the seal manifold. This solution allows you to save high-potential steam sent to the turbine to generate electricity, which increases the estimated value of the efficiency of the steam turbine plant by more than 0.1%.

Claims (1)

Паротурбинная установка, характеризующаяся тем, что содержит турбину, состоящую из совмещенного цилиндра, имеющего часть высокого давления и часть среднего давления, с камерами отвода пара переднего и заднего концевых уплотнений, соединенного с, по меньшей мере, одним цилиндром низкого давления с камерами подвода пара переднего и заднего концевых уплотнений, коллектор уплотнений и деаэратор, сообщающийся с частью высокого давления и через регулирующий клапан - с коллектором уплотнений, при этом первая камера отвода пара переднего концевого уплотнения совмещенного цилиндра, предназначенная для сбора протечек пара из части высокого давления, сообщается с трубопроводом отбора пара из части среднего давления, а вторая камера отвода пара переднего концевого уплотнения совмещенного цилиндра, расположенная за первой камерой отвода пара, и камера отвода пара заднего концевого уплотнения совмещенного цилиндра сообщаются с коллектором уплотнений, а коллектор уплотнений сообщается с камерами подвода пара переднего и заднего концевых уплотнений цилиндра низкого давления.A steam turbine installation, characterized in that it comprises a turbine consisting of a combined cylinder having a high pressure part and a medium pressure part, with steam chambers for front and rear end seals connected to at least one low pressure cylinder with front steam chambers and rear end seals, a manifold of seals and a deaerator in communication with a part of the high pressure and through a control valve to a manifold of seals, while the first chamber for removing steam is at the front end a combined cylinder seal designed to collect steam leaks from the high pressure part is in communication with a steam extraction pipe from the medium pressure part, and a second steam exhaust chamber of the front end seal of the combined cylinder located behind the first steam exhaust chamber and a steam exhaust chamber of the rear end seal the combined cylinder communicates with the seal manifold, and the seal manifold communicates with the steam supply chambers of the front and rear end seals of the low pressure cylinder.
RU2016152044U 2015-08-03 2015-08-03 Steam turbine RU173299U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152044U RU173299U1 (en) 2015-08-03 2015-08-03 Steam turbine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152044U RU173299U1 (en) 2015-08-03 2015-08-03 Steam turbine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU173299U1 true RU173299U1 (en) 2017-08-21

Family

ID=59745024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016152044U RU173299U1 (en) 2015-08-03 2015-08-03 Steam turbine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU173299U1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3604206A (en) * 1968-07-31 1971-09-14 Gen Electric Shaft-sealing system for nuclear turbines
US3935710A (en) * 1974-07-18 1976-02-03 Westinghouse Electric Corporation Gland steam reheater for turbine apparatus gland seals
SU1101566A1 (en) * 1982-10-19 1984-07-07 Всесоюзный Дважды Ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнический Научно-Исследовательский Институт Им.Ф.Э.Дзержинского Steam power plant
SU1173047A1 (en) * 1984-02-10 1985-08-15 Армянский Научно-Исследовательский Институт Энергетики Apparatus for controlling steam supply to end seal chambers
RU2120038C1 (en) * 1996-09-25 1998-10-10 Шаргородский Виктор Семенович System of end seals for steam turbine
US8650878B2 (en) * 2010-03-02 2014-02-18 General Electric Company Turbine system including valve for leak off line for controlling seal steam flow

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3604206A (en) * 1968-07-31 1971-09-14 Gen Electric Shaft-sealing system for nuclear turbines
US3935710A (en) * 1974-07-18 1976-02-03 Westinghouse Electric Corporation Gland steam reheater for turbine apparatus gland seals
SU1101566A1 (en) * 1982-10-19 1984-07-07 Всесоюзный Дважды Ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнический Научно-Исследовательский Институт Им.Ф.Э.Дзержинского Steam power plant
SU1173047A1 (en) * 1984-02-10 1985-08-15 Армянский Научно-Исследовательский Институт Энергетики Apparatus for controlling steam supply to end seal chambers
RU2120038C1 (en) * 1996-09-25 1998-10-10 Шаргородский Виктор Семенович System of end seals for steam turbine
US8650878B2 (en) * 2010-03-02 2014-02-18 General Electric Company Turbine system including valve for leak off line for controlling seal steam flow

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201461008U (en) Small steam turbine system of power plant and thermodynamic cycle system of power plant with the system
CN201714431U (en) Regenerative steam-driven condensate pump system of power plant
RU2335641C2 (en) Method of enhancing efficiency and output of two-loop nuclear power station
US9404395B2 (en) Selective pressure kettle boiler for rotor air cooling applications
JP2016070225A (en) Steam turbine facility
RU173299U1 (en) Steam turbine
CN204283512U (en) A kind of cogeneration turbine
RU2528190C2 (en) Steam gas plant
RU117504U1 (en) NATURAL GAS PRESSURE RECOVERY SYSTEM
CN201851182U (en) Regenerative steam-driven primary air fan system and thermal circulation system of power station
RU126373U1 (en) STEAM GAS INSTALLATION
CN210485839U (en) Heat supply system
RU2547828C1 (en) Steam-gas unit of two-circuit nuclear power plant
RU2443871C2 (en) Peak hydrogen steam turbine plant
RU2561780C2 (en) Combined-cycle plant
RU2533601C2 (en) Power plant with combined-cycle plant
RU2420664C2 (en) Multi-mode heat extraction plant
RU2350758C2 (en) Start-up, operation and load-relief method of combined heat-and-power plant, and device for method's realisation
RU58613U1 (en) COMBINED STEAM-GAS UNIT WITH PARALLEL OPERATION DIAGRAM
RU2328045C2 (en) Method of operating atomic steam-turbine power generating system and equipment for implementing method
JP2012117532A (en) Steam-driven power plant
RU138055U1 (en) MANEUVERED STEAM-GAS INSTALLATION WITH MULTIFUNCTIONAL VAPOR DISTRIBUTION NODES
CN217897976U (en) Steam sealing system of steam turbine of waste incineration power plant
RU2013137078A (en) STEAM GAS INSTALLATION
RU2261337C1 (en) Power and heating plant with open power and heat supply system