RU205426U1 - Сегментированный сопловой аппарат малорасходной паровой турбины на органическом рабочем теле - Google Patents
Сегментированный сопловой аппарат малорасходной паровой турбины на органическом рабочем теле Download PDFInfo
- Publication number
- RU205426U1 RU205426U1 RU2020127647U RU2020127647U RU205426U1 RU 205426 U1 RU205426 U1 RU 205426U1 RU 2020127647 U RU2020127647 U RU 2020127647U RU 2020127647 U RU2020127647 U RU 2020127647U RU 205426 U1 RU205426 U1 RU 205426U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle apparatus
- segmented
- segments
- turbine
- design
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
- F01D9/042—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators
- F01D9/044—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators permanently, e.g. by welding, brazing, casting or the like
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно к конструкции малорасходных паровых турбин, и может быть использована в паротурбинных установках на органическом рабочем теле, как элемент конструкции статора турбины. Предлагаемый сегментированный сопловой аппарат содержит простые сегменты, размещенные по окружности встык и свариваемые с внешними и внутренними кольцами, крепящие сегментированный сопловой аппарат к статору турбины. Каждый сегмент имеет с двух сторон прилегающие поверхности со спрофилированными выборками, при сложении сегментов получается сегментированный диск с соплами, направленные под углом α1≤ 14° к плоскости вращения колеса турбины. Количество сегментов определяется количеством сопел nсегм= nсопел, рассчитанных при проектировании турбины. Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание простой и надежной конструкции сегментированного соплового аппарата для малорасходной паровой турбины на органическом рабочем теле, не требующей специальной оснастки, высококвалифицированного персонала и высокой точности изготовления деталей. Технический результат достигается тем, что предлагаемая конструкция позволяет удовлетворить требования к малорасходным сопловым аппаратам, снизить трудоемкость при изготовлении и сборке соплового аппарата за счет доступности и простоты поверхностей, а также исключить осевой прогиб соплового аппарата за счет применения равнопрочных сварных швов с обеих сторон конструкции.В предлагаемой конструкции нет исходного профиля сопловой лопатки, так как отсутствует входная кромка, а сложение, как минимум, двух сегментов образует рабочий канал, который в совокупности с зазором между сегментированным сопловым аппаратом и рабочими лопатками образует рабочий канал, в котором происходит течение рабочего тела.
Description
Полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно к конструкции малорасходных паровых турбин, и может быть использована в малорасходных паротурбинных установках на органическом рабочем теле, как элемент конструкции статора малорасходной паровой турбины.
1. Известна конструкция разделенного на сектора соплового аппарата турбомашины, образованного из цилиндрических секторов, размещенных встык и содержащих, каждый, два коаксиальных сектора кольцевых площадок, соединенных между собой, по существу, радиальными лопатками, и сектор кольцевой опорной направляющей для элементов из истираемого материала, при этом сектор направляющей находится радиально внутри сектора внутренней площадки и сопрягается с внутренней поверхностью этого сектора площадки, при этом каждый сектор соплового аппарата содержит на продольных краях сектора внутренней площадки средства окружного жесткого закрепления, взаимодействующие с соответствующими средствами, предусмотренными на смежном секторе соплового аппарата, отличающийся тем, что продольные края секторов внутренней площадки образуют V-образную форму (Патент №2008149160 СНЕКМА (FR)).
2. Известна конструкция соплового аппарата для турбины, способ установки лопаток в сопловой аппарат и паровая турбина, где сопловой аппарат для турбины содержит лопатку с выполненными за одно целое с ней внутренней и внешней боковыми стенками, а также внутреннее и внешнее кольца. (Патент №2601069 Дженерал Электрик Компани (US))
3. Наиболее близкой является конструкция сегментированного соплового аппарата турбины, содержащее внешнее кольцо, внутреннее кольцо и сегменты сопловых лопаток. Каждый сегмент (36) ограничен сверху конусной поверхностью (112), снизу тоже конусной поверхностью (114), причем вершины конусных поверхностей расположены со стороны входа в сопловой аппарат и лежат на оси симметрии. Со стороны входа каждый сегмент ограничен поверхностью (64) перпендикулярной оси симметрии и со стороны выхода конусной поверхностью (116), вершина которой расположена со стороны входа и лежит на оси симметрии. Между верхней и нижней частью сегмента находится сопловая лопатка, установленная под необходимым углом к оси симметрии. Сегменты собраны в единое целое и соединены сваркой с внутренними кольцами (24, 26) и внешними кольцами (30, 32). Сварка сегментов и колец выполнена с одной стороны соплового аппарата. (Патент 4,092,768 Browning et al)
Основным недостатком устройства по п. 3 является невозможность обеспечения высокого КПД при малых расходах рабочего тела, так как уменьшение расхода в данной конструкции возможно только при парциальном подводе рабочего тела.
Кроме того, каждый сегмент имеет совокупность 4-х поверхностей сложения: (104, 106, 108, 110). Поверхности сложения (104) и (106) образованны радиальными поверхностями. Поверхности сложения (108) и (110) образованны совокупностью радиальных образующих эквидистантных поверхностям спрофилированных поверхностей и имеют сложную пространственную форму, которая в случае малорасходной турбины фактически будет повторять форму спрофилированных каналов, что значительно усложнит конструкцию и потребует точного пространственного изготовления сегмента.
Также недостатком устройства по п. 3. является сложная трудоемкая сборка, требующая специальной оснастки, высокой квалификации персонала и высокой точности изготовления деталей. Сварные швы расположены только со стороны выхода из соплового аппарата, что ведет к осевому прогибу всего соплового аппарата из-за несимметричности сварных швов.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание простой и надежной конструкции соплового аппарата с целью обеспечения малого расхода при высоком КПД устройства для малорасходной паровой турбины на органическом рабочем теле, при этом не требующей специальной оснастки, высококвалифицированного персонала и высокой точности изготовления деталей.
Основной технический результат заявленной полезной модели направлен на повышение КПД устройства при малых расходах рабочего тела в паровой турбине на органическом рабочем теле.
Основной технический результат достигается тем, что предлагаемая конструкция соплового аппарата с использованием сегментов, позволяет выполнить, нижеуказанные, требования к сопловому аппарату высокоэффективной малорасходной паровой турбины:
Геометрия сегментированного соплового аппарата для высокоэффективной малорасходной паровой турбины определяется пропускной способностью:
где:
ε < 0,2 - парциальный подвод
α1 ≤ 14° - угол выхода из сегментированного соплового аппарата
Dcp - средний диаметр ступени.
Величина Dcp ограничена:
- Прочностными характеристиками при заданном числе оборотов ротора турбины
- Числом рабочих лопаток первой ступени
Dcp=z⋅B
где:
В - ширина лопатки
z - количество рабочих лопаток
Альтернативный технический результат заявленной полезной модели направлен на снижение трудоемкости изготовления паровой турбины на органическом рабочем теле.
Альтернативный технический результат достигается тем, что конструкция сегмента упрощена за счет приведения сложных пространственных форм прилегающих поверхностей сегментов к простым поверхностям. Сегменты размещены по окружности встык, при этом каждый сегмент имеет с двух сторон простые прилегающие поверхности и спрофилированные каналы. Сегменты свариваются с внешним и внутренним кольцами, которые крепят сегментированный сопловой аппарат к корпусу турбины. Поэтому за счет доступности и простоты поверхностей сегментов возможно снижение трудоемкости при изготовлении и сборке сегментированного соплового аппарата, в том числе предлагаемая конструкция позволяет упростить контроль качества, замер шероховатости и измерение размеров канала за счет доступности обеих сторон сегмента.
Другой альтернативный технический результат заявленной полезной модели направлен на исключение прогиба сегментированного соплового аппарата паровой турбины на органическом рабочем теле.
Альтернативный технический результат достигается тем, что сварка сегментированного соплового аппарата осуществляется в легко доступном месте, поэтому сегменты и кольца имеют симметричные равнопрочные сварные швы, как со стороны входа, так и со стороны выхода из сегментированного соплового аппарата, вследствие чего отсутствует осевой прогиб всего сегментированного соплового аппарата.
Полезная модель поясняется фигурами:
- на Фиг. 1 изображен продольный разрез сегментированного соплового аппарата в сборе, стрелками указаны места кольцевой сварки с внешним и внутренним кольцами;
- на Фиг. 2 изображены сегменты сегментированного соплового аппарата в сборе вид спереди и сзади;
на Фиг. 3 изображено сечение сопла, образованного сегментами сегментированного соплового аппарата;
- на Фиг. 4 изображен сегмент сегментированного соплового аппарата вид со стороны входа потока;
- на Фиг. 5 изображен сегмент сегментированного соплового аппарата вид со стороны выхода потока.
Заявляемый сегментированный сопловой аппарат был испытан в малорасходной паровой турбине Т-500, в составе опытного образца утилизационной паротурбинной установки УУ-500, использующей в качестве источника тепловой энергии теплоту уходящих газов газотурбинных агрегатов, в составе автономного энергоисточника АЭИ МТУ-500 мощностью 500кВт на КС «Северная», в рамках НИОКР «Разработка опытного образца комбинированной парогазовой утилизационной установки для выработки электроэнергии на собственные нужды компрессорных станций». Сегментированный сопловой аппарат имеет 29 сопел, равно распределенных на окружности среднего диаметра 0550. На номинальном режиме давление рабочего тела на входе в турбину составляло величину 0,74…0,76 МПа. Давление рабочего тела на выходе из турбины составляло величину 0,01…0,03 МПа. Расход рабочего тела через сегментированный сопловой аппарат турбины составил величину 13,0…13,5 кг/с.Температура газа на входе в сегментированный сопловой аппарат турбины 450…460 К. По результатам испытаний при номинальной скорости вращения 3000 об/мин обеспечивается надежная работа турбины с максимальной электрической мощностью на клеммах генератора, достигающей величины 493 кВт.
Порядок сборки. Наружное кольцо (2) располагается горизонтально на ровной поверхности стороной входа потока наверх, внутреннее кольцо (3) укладывается горизонтально внутрь наружного кольца по центру стороной входа потока наверх, образуя равномерный зазор между кольцами для сегментов (1). Сегменты (1) раскладываются по направлению вращения (8) между кольцами встык друг к другу по окружности стороной входа потока (4,6) наверх. После проверки равномерности зазоров производится сварка в местах соединения наружного и внутреннего колец с сегментами. Вид сварки, оборудование, схема и режимы сварки выбираются в зависимости от материала колец и сегментов. Сегментированный сопловой аппарат переворачивается стороной выхода потока (5,7) наверх и аналогично предыдущей операции производиться сварка в местах соединения наружного и внутреннего колец с сегментами. Далее выполняется зачистка и контроль качества сварных соединений сегментированного соплового аппарата. Симметричное расположение сварных швов исключает прогиб сегментированного соплового аппарата как при изготовлении, так и при длительной эксплуатации.
Claims (3)
1. Сегментированный сопловой аппарат малорасходной паровой турбины, содержащий внешнее кольцо, внутреннее кольцо и сегменты, где каждый сегмент сегментированного соплового аппарата представляет собой пространственное тело, ограниченное двумя цилиндрическими или коническими поверхностями, имеющими общую ось вращения, двумя параллельными плоскостями, перпендикулярными общей оси вращения, отличающийся тем, что каждый сегмент имеет с двух сторон прилегающие поверхности и спрофилированные каналы, при сложении сегментов получается сегментированный сопловой аппарат с соплами, направленными под рассчитанным при проектировании турбины углом α1 ≤ 14 к плоскости вращения колеса турбины, которые применяется для малорасходных паровых турбин с парциальным подводом ε < 0,2 и пропускной способности А ≤ 0,02, когда , где высота сопла, Dcp - средний диаметр ступени, Dcp=Z⋅B, где В - ширина лопатки, Z - количество рабочих лопаток.
2. Сегментированный сопловой аппарат по п. 1, отличающийся тем, что сегмент имеет упрощенную конструкцию за счет приведения сложных пространственных форм прилегающих поверхностей сегментов к простым поверхностям.
3. Сегментированный сопловой аппарат по п. 1, отличающийся тем, что конструкция имеет симметричные равнопрочные сварные швы как со стороны входа, так и со стороны выхода из сегментированного соплового аппарата.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020127647U RU205426U1 (ru) | 2020-08-18 | 2020-08-18 | Сегментированный сопловой аппарат малорасходной паровой турбины на органическом рабочем теле |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020127647U RU205426U1 (ru) | 2020-08-18 | 2020-08-18 | Сегментированный сопловой аппарат малорасходной паровой турбины на органическом рабочем теле |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU205426U1 true RU205426U1 (ru) | 2021-07-14 |
Family
ID=77020284
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020127647U RU205426U1 (ru) | 2020-08-18 | 2020-08-18 | Сегментированный сопловой аппарат малорасходной паровой турбины на органическом рабочем теле |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU205426U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2299449A (en) * | 1941-07-05 | 1942-10-20 | Allis Chalmers Mfg Co | Diaphragm construction |
US2961748A (en) * | 1955-01-10 | 1960-11-29 | Allis Chalmers Mfg Co | Method of making turbine diaphragm element having a hub and shroud formed from a single piece |
US4812107A (en) * | 1985-02-28 | 1989-03-14 | Bbc Brown, Boveri & Company, Ltd. | Method of manufacturing a control wheel for the high-pressure rotor of a steam turbine |
RU2287418C2 (ru) * | 2001-08-29 | 2006-11-20 | Вольво Аэро Корпорейшн | Способ изготовления компонента статора или ротора |
-
2020
- 2020-08-18 RU RU2020127647U patent/RU205426U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2299449A (en) * | 1941-07-05 | 1942-10-20 | Allis Chalmers Mfg Co | Diaphragm construction |
US2961748A (en) * | 1955-01-10 | 1960-11-29 | Allis Chalmers Mfg Co | Method of making turbine diaphragm element having a hub and shroud formed from a single piece |
US4812107A (en) * | 1985-02-28 | 1989-03-14 | Bbc Brown, Boveri & Company, Ltd. | Method of manufacturing a control wheel for the high-pressure rotor of a steam turbine |
RU2287418C2 (ru) * | 2001-08-29 | 2006-11-20 | Вольво Аэро Корпорейшн | Способ изготовления компонента статора или ротора |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8529195B2 (en) | Inducer for gas turbine system | |
US9458732B2 (en) | Transition duct assembly with modified trailing edge in turbine system | |
US8701415B2 (en) | Flexible metallic seal for transition duct in turbine system | |
JP6186133B2 (ja) | タービンシステムの移行ダクト用の重畳シール | |
US20150135718A1 (en) | Combustor and method for distributing fuel in the combustor | |
EP2743454A1 (en) | Turbine component having cooling passages with varying diameter | |
EP2664748A2 (en) | Cooling system and method for turbine system | |
US8707673B1 (en) | Articulated transition duct in turbomachine | |
CN103459781A (zh) | 涡轮排气结构及燃气轮机 | |
US20190093481A1 (en) | Method of manufacturing bladed rings for radial turbomachines using stop elements with localised welds; corresponding bladed ring | |
EP2592233B1 (en) | Turbine system comprising a convolution seal | |
CN105247191A (zh) | 外预混筒通风空气扫掠 | |
RU205426U1 (ru) | Сегментированный сопловой аппарат малорасходной паровой турбины на органическом рабочем теле | |
US9145792B2 (en) | Fixture assembly for repairing a shroud tile of a gas turbine | |
US9206702B2 (en) | Method for repairing a shroud tile of a gas turbine | |
US20160281518A1 (en) | Turbine intrusion loss reduction system | |
US3741678A (en) | Cooling air profiling structures for a gas turbine | |
US9328623B2 (en) | Turbine system | |
JP6621577B2 (ja) | タービン・ケーシングの偽フランジ型流れ変向器 | |
JP6956497B2 (ja) | 移行ダクト組立体 | |
CN107035443B (zh) | 支承涡轮扩散器的系统 | |
GB2113772A (en) | Compressor diaphragm box seal | |
RU170499U1 (ru) | Реактивная турбина | |
CN115266122A (zh) | 模块化的透平动叶旋转流动与冷却试验装置 | |
EP3163015A1 (en) | Power nozzle repair with cooling hardware installed |