RU2107168C1

RU2107168C1 - System of end seals for steam turbine plant

Info

Publication number: RU2107168C1
Application number: RU95111996A
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Гудков; Иван Андреевич Кусков; Михаил Яковлевич Ицкович; Владислав Григорьевич Кубарев; Сергей Владимирович Лащевский
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Ленинградский Металлический завод"
Priority date: 1995-07-12
Filing date: 1995-07-12
Publication date: 1998-03-20
Also published as: RU95111996A

Abstract

FIELD: sealing of steam turbine plants. SUBSTANCE: system includes at least one chamber 4 and (4¹) for removal of leakage steam into vacuum bleed-off through line fitted with pressure regulating valve 7. High-temperature sealing chamber 2 is connected with vacuum bleed-off line before pressure-regulating valve 7. Vacuum bleed-off chamber 4 of low-temperature seal 1 is connected with chamber (4¹) of high-temperature seal 2. Connection of chamber 4 of low-temperature seal 1 with vacuum bleed-off line is effected only through chamber (4¹) of high-temperature seal 2 or through this chamber and pipeline 10 is provided with throttling member. EFFECT: reduction of temperature level of high-temperature seal; enhanced reliability and economical; efficiency of plant. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области паротурбостроения и может быть использовано в системе концевых уплотнений паротурбинной установки (ПТУ), содержащей концевые уплотнения, работающие в условиях избыточного давления, одни из которых - при относительно высокой температуре пара на входе в уплотнение (далее для краткости называемые - высокотемпературные уплотнения), другие - при относительно низкой температуре пара на входе в уплотнение (далее - низкотемпературные уплотнения). The invention relates to the field of steam turbine construction and can be used in the system of end seals of a steam turbine installation (PTU), containing end seals operating under overpressure conditions, one of which is at a relatively high temperature of steam at the inlet of the seal (hereinafter referred to as short-term high-temperature seals ), others - at a relatively low temperature of steam at the inlet to the seal (hereinafter referred to as low-temperature seals).

Известно, что концевые уплотнения, работающие в условиях избыточного давления в соответствующих цилиндрах турбины, предотвращают выход пара в машинный зал, а работающие в условиях разрежения - препятствуют проникновению воздуха в цилиндр и конденсатор. В общем случае каждое из концевых уплотнений, работающих в условиях избыточного давления, содержит разделенные обоймами по меньшей мере одну камеру отвода пара протечек в отборы турбины избыточного давления (далее - камеру отбора избыточного давления), камеру отвода пара протечек в вакуумный отбор (далее - камеру вакуумного отбора), камеру подвода уплотняющего пара от "постороннего" источника, камеру отсоса паровоздушной смеси в охладитель пара уплотнений [1]. Для концевых уплотнений, работающих в условиях разрежения, необходимы только последние две из указанных камер. It is known that end seals operating under overpressure conditions in the respective cylinders of a turbine prevent steam from escaping into the engine room, while those operating under rarefaction conditions prevent air from entering the cylinder and condenser. In the general case, each of the end seals operating under overpressure conditions contains at least one chamber for diverting a pair of leaks into the offsets of an overpressure turbine (hereinafter referred to as a chamber for taking overpressures), a chamber for diverting a pair of leaks into a vacuum outlet (hereinafter referred to as a chamber) vacuum selection), a chamber for supplying sealing vapor from an "extraneous" source, a chamber for suctioning the vapor-air mixture into the cooler of the vapor seals [1]. For end seals operating under vacuum, only the last two of these chambers are required.

Потоки пара в концевых уплотнениях турбины объединяются общей системой трубопроводов, определенные комбинации соединений которых позволяют решать различные задачи. Так, известны решения, в которых камера отвода пара протечек одного из уплотнений подключается к камерам подвода уплотняющего пара других уплотнений [2]. Такие решения позволяют уменьшить расход уплотняющего пара от "постороннего" источника и сократить общую длину трубопроводов системы концевых уплотнений, что повышает экономичность работы ПТУ. Steam flows in the end seals of the turbine are combined by a common piping system, certain combinations of connections of which allow solving various problems. Thus, solutions are known in which the chamber for removing a pair of leaks from one of the seals is connected to the chambers for supplying a sealing pair of other seals [2]. Such solutions can reduce the consumption of sealing vapor from an "extraneous" source and reduce the total length of the piping system of end seals, which increases the efficiency of the vocational school.

Ближайшим аналогом настоящего изобретения является система концевых уплотнений паротурбинной установки, каждое из работающих в условиях избыточного давления концевых уплотнений которой содержит по меньшей мере одну камеру отвода пара протечек в вакуумный отбор через линию с клапаном регулирования давления, а камера вакуумного отбора высокотемпературного уплотнения соединена с линией вакуумного отбора до клапана регулирования давления [3]. The closest analogue of the present invention is a system of end seals of a steam turbine installation, each of which operating under overpressure end seals of which contains at least one chamber for diverting a pair of leaks into a vacuum bleed through a line with a pressure control valve, and a vacuum sampling chamber for a high-temperature seal is connected to a vacuum line selection to the pressure control valve [3].

Такая известная система обеспечивает уплотнение паротурбинной установки при работе на различных режимах. В такой известной системе при сбросах нагрузки или при пусках из горячего состояния, когда на уплотнения подается пар от "постороннего" источника, температура которого значительно ниже, чем температура металла узлов высокотемпературного уплотнения, в них возникают повышенные термические напряжения. Это приводит к деформациям и короблению упомянутых узлов и, как следствие, к пропариваниям и присосам воздуха в вакуумную систему паротурбинной установки, что вызывает снижение ее надежности и экономичности. Such a well-known system provides a seal of a steam turbine unit when operating in various modes. In such a known system, during load shedding or during start-ups from a hot state, when steam is supplied to the seals from an “extraneous” source, the temperature of which is much lower than the temperature of the metal of the high-temperature seal assemblies, they cause increased thermal stresses. This leads to deformations and warping of the mentioned units and, as a result, to steaming and suction of air into the vacuum system of the steam turbine unit, which causes a decrease in its reliability and economy.

В основу изобретения поставлена задача создания системы концевых уплотнений, в которой с помощью определенной комбинации соединительных трубопроводов между камерами уплотнений достигалась бы оптимизация температурных полей высокотемпературных уплотнений, работающих в условиях избыточного давления. The basis of the invention is the task of creating a system of end seals in which, using a certain combination of connecting pipes between the seal chambers, optimization of the temperature fields of high-temperature seals operating under overpressure would be achieved.

Эта задача решается в системе концевых уплотнений паротурбинной установки, каждое из работающих в условиях избыточного давления концевых уплотнений которой содержит по меньшей мере одну камеру отвода пара протечек в вакуумный отбор через линию с клапаном регулирования давления, а камера вакуумного отбора высокотемпературного уплотнения соединена с линией вакуумного отбора до клапана регулирования давления, и в которой, в соответствии с сущностью настоящего изобретения, камера вакуумного отбора по меньшей мере одного низкотемпературного уплотнения сообщена с аналогичной камерой по меньшей мере одного высокотемпературного уплотнения, а сообщение указанной камеры низкотемпературного уплотнения с линией вакуумного отбора осуществляется только через указанную камеру высокотемпературного уплотнения или через эту камеру и трубопровод с дроссельным элементом. This problem is solved in the system of end seals of a steam turbine installation, each of which end seals operating under overpressure conditions contains at least one chamber for diverting a pair of leaks into the vacuum bleed through a line with a pressure control valve, and the vacuum sampling chamber of the high-temperature seal is connected to the vacuum bleed line to the pressure control valve, and in which, in accordance with the essence of the present invention, the vacuum chamber at least one low temperature Nogo seal communicates with a similar chamber of at least one high-temperature compaction, and the message of said low temperature seal chamber with the vacuum line selection is carried out only through said high-temperature compaction chamber or through the chamber and a conduit with a throttle element.

При таком решении, благодаря ограничению или полному исключению сообщения камеры вакуумного отбора низкотемпературного уплотнения с линией вакуумного отбора, обеспечивается поступление пара протечек низкотемпературного уплотнения в аналогичную камеру высокотемпературного уплотнения, что подтверждено проведенными исследованиями. Это позволяет оптимизировать температурные поля высокотемпературного уплотнения за счет снижения уровня температур его узлов. With this solution, due to the restriction or complete exclusion of the communication of the vacuum sampling chamber of the low-temperature seal with the vacuum sampling line, a pair of leakages of the low-temperature seal is supplied to a similar chamber of the high-temperature seal, which is confirmed by the studies. This allows you to optimize the temperature field of the high-temperature compaction by lowering the temperature level of its nodes.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным описанием примеров его осуществления, иллюстрируемых прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг. 1 показывает фрагмент схемы системы концевых уплотнений, в которой камера вакуумного отбора низкотемпературного уплотнения сообщена с линией вакуумного отбора только через аналогичную камеру высокотемпературного уплотнения;
фиг.2 - фрагмент схемы системы концевых уплотнений, в которой камера вакуумного отбора низкотемпературного уплотнения сообщена с линией вакуумного отбора как это показано на фиг. 1 и через дополнительный трубопровод с дроссельным элементом.The essence of the present invention is illustrated by the following detailed description of examples of its implementation, illustrated by the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 shows a fragment of a circuit diagram of an end seal system in which a low-temperature seal vacuum sampling chamber is in communication with a vacuum sampling line only through a similar high-temperature seal chamber;
FIG. 2 is a fragment of a schematic diagram of an end seal system in which a vacuum sampling chamber of a low temperature seal is in communication with a vacuum sampling line as shown in FIG. 1 and through an additional pipe with a throttle element.

Оба изображенных на чертежах фрагмента систем концевых уплотнений относятся к ПТУ типа К-300-240 ЛМЗ, содержащей в том числе цилиндр высокого давления (далее - ЦВД) и цилиндр среднего давления (далее - ЦСД), в который пар поступает после промежуточного пароперегревателя. На чертежах изображены только фрагменты систем концевых уплотнений, которые без отвлекающих подробностей наиболее ясно иллюстрируют изобретение. На этих фрагментах изображены заднее концевое уплотнение 1 ЦВД с температурой пара на входе в уплотнение 290-300^oC и в смысле изобретения являющееся низкотемпературным и переднее концевое уплотнение 2 ЦСД с температурой пара на входе в уплотнение 500-520^oC и в смысле изобретения являющееся высокотемпературным.Both of the fragments of the end seal systems shown in the drawings belong to the K-300-240 LMZ type technical training colleges, which also include a high-pressure cylinder (hereinafter referred to as CVP) and a medium-pressure cylinder (hereinafter referred to as TsSD), into which steam enters after an intermediate superheater. Only fragments of end seal systems are shown in the drawings, which, without distracting details, most clearly illustrate the invention. These fragments depict the rear end seal 1 of the CVP with a steam temperature at the inlet of the seal 290-300 ^o C and in the sense of the invention being a low-temperature and the front end seal 2 of the CVD with the steam temperature at the inlet of the seal 500-520 ^o C and in the sense of the invention high temperature.

Каждое из уплотнений 1 и 2 содержит аналогичные камеры 3 и 3', соответственно, отбора избыточного давления, камеры 4 и 4', соответственно, вакуумного отбора, камеры 5 и 5', соответственно, отсоса пара в охладитель пара уплотнений (названные функциональные элементы на чертежах не показаны). Each of the seals 1 and 2 contains similar chambers 3 and 3 ', respectively, for taking excess pressure, chambers 4 and 4', respectively, for vacuum sampling, chambers 5 and 5 ', respectively, for suctioning steam into the steam cooler of the seals (named functional elements on drawings not shown).

Пар протечек из камер 4 и 4' вакуумного отбора отводится в линию 6 вакуумного отбора, содержащую клапан 7 регулирования давления. A pair of leaks from the chambers 4 and 4 'of the vacuum bleed is diverted to the vacuum sampling line 6, comprising a pressure control valve 7.

Камера 4 вакуумного отбора низкотемпературного уплотнения 1 соединена трубопроводом 8 с камерой 4' вакуумного отбора высокотемпературного уплотнения 2. Камера 4' вакуумного отбора уплотнения 2 соединена трубопроводом 9 с линией 6 вакуумного отбора до клапана 7 регулирования давления. При этом для разделения зон подключения к камере 4' трубопровода 8 и трубопровода 9 в камере 4' выполнена перегородка (не показана). The vacuum sampling chamber 4 of the low-temperature seal 1 is connected by a pipe 8 to the vacuum sampling chamber 4 'of the high-temperature seal 2. The vacuum sampling chamber 4' of the seal 2 is connected by a pipe 9 to the vacuum sampling line 6 to the pressure control valve 7. Moreover, to separate the zones of connection to the chamber 4 'of the pipeline 8 and the pipeline 9, a partition (not shown) is made in the chamber 4'.

Описанная система концевых уплотнений может быть использована, если в конкретной ПТУ обеспечивается такая работа уплотнения 1, при которой из-за гидравлического сопротивления тракта трубопровод 8 - камера 4'- трубопровод 9 давление пара в камере 4 уплотнения 1 не повышается выше допустимых значений. Если гидравлическое сопротивление упомянутого тракта приводит к повышению давления пара в камере 4 выше допустимых значений, то используется система концевых уплотнений, изображенная на фиг.2. The described system of end seals can be used if in a specific vocational school the seal 1 is ensured such that due to the hydraulic resistance of the duct, pipe 8 - chamber 4'- pipe 9, the vapor pressure in chamber 4 of seal 1 does not increase above acceptable values. If the hydraulic resistance of the said path leads to an increase in the vapor pressure in the chamber 4 above the permissible values, then the end seal system shown in FIG. 2 is used.

Система концевых уплотнений на фиг. 2 аналогична описанной выше системе. Однако в ней имеется дополнительное сообщение камеры 4 уплотнения 1 с линией 6 вакуумного отбора. Это выполняется с помощью отдельного трубопровода 10 с дроссельным элементом. The end seal system of FIG. 2 is similar to the system described above. However, there is an additional message of the chamber 4 of the seal 1 with the line 6 of the vacuum selection. This is done using a separate pipe 10 with a throttle element.

Работа описанных выше систем уплотнений осуществляется одинаковым образом, за исключением того, что часть пара протечек из камеры 4 уплотнения 1 в системе на фиг. 2 отводится в линию 6 вакуумного отбора непосредственно по трубопроводу 10. The operation of the sealing systems described above is carried out in the same way, except that part of the pair of leaks from the chamber 4 of the seal 1 in the system of FIG. 2 is discharged to the vacuum sampling line 6 directly via pipeline 10.

В рассматриваемом диапазоне нагрузок уплотнения 1 и 2 работают в условиях избыточного давления. Из камер 3 и 3' пар протечек отводится в регенеративные отборы избыточного давления. При этом часть пара протечек из камер 3 и 3' проходит в камеры 4 и 4', соответственно, вакуумного отбора. Из камеры 4 уплотнения 1 весь пар протечек (фиг.1) с относительно низкой температурой, за исключением проходящего в камеру 5, или большая его часть (фиг.2) отводится по трубопроводу 8 в камеру 4' уплотнения 2, где происходит его смешение с паром протечек с относительно высокой температурой, проходящим из камеры 3'. В результате этого температура пара в камере 4' уплотнения 2 снижается. По расчетным данным для турбины К-300-240 ЛМЗ указанная температура снижается от 490-470^oC до 290-300^oC. При этом происходит перераспределение температур в узлах уплотнения 2. Из камеры 4' пар протечек по трубопроводу 9 отводится в линию 6 вакуумного отбора.In the considered load range, seals 1 and 2 operate under overpressure conditions. From chambers 3 and 3 ', pairs of leaks are diverted to regenerative overpressures. Moreover, part of the pair of leaks from the chambers 3 and 3 'passes into the chambers 4 and 4', respectively, of the vacuum selection. From the chamber 4 of the seal 1, the entire pair of leaks (Fig. 1) with a relatively low temperature, with the exception of the one that passes into the chamber 5, or most of it (Fig. 2) is discharged through a pipe 8 into the chamber 4 'of the seal 2, where it is mixed with steam leaks with a relatively high temperature passing from the chamber 3 '. As a result of this, the temperature of the vapor in the chamber 4 ′ of the seal 2 decreases. According to the calculated data for the K-300-240 LMZ turbine, the indicated temperature decreases from 490-470 ^o C to 290-300 ^o C. At the same time, the temperature is redistributed at the seal nodes 2. From the 4 'chamber, pairs of leaks through line 9 are discharged to line 6 vacuum selection.

Описанная система, благодаря сообщению камеры вакуумного отбора низкотемпературного уплотнения с линией вакуумного отбора через аналогичную камеру высокотемпературного уплотнения или через эту камеру и трубопровод с дроссельным элементом, позволяет снизить температурный уровень узлов высокотемпературного уплотнения. Это, в свою очередь, позволяет уменьшить термические напряжения в узлах высокотемпературного уплотнения при подаче пара от постороннего источника в пусковых и остановочных режимах и, как следствие, повысить надежность и экономичность паротурбинной установки. The described system, due to the communication of the vacuum sampling chamber of the low-temperature seal with the vacuum sampling line through a similar chamber of the high-temperature seal or through this chamber and the pipeline with a throttle element, allows to reduce the temperature level of the nodes of the high-temperature seal. This, in turn, makes it possible to reduce thermal stresses in the nodes of the high-temperature seal when steam is supplied from an external source in start-up and stop modes and, as a result, to increase the reliability and efficiency of the steam turbine installation.

Claims

The system of end seals of a steam turbine installation, each of the end seals operating under overpressure, contains at least one chamber for diverting steam of leaks into the vacuum bleed through a line with a pressure control valve, and the vacuum sampling chamber of the high-temperature seal is connected to the vacuum bleed line to the pressure control valve characterized in that in this system the vacuum sampling chamber of at least one low-temperature seal is in communication with a similar chamber of at least one high-temperature compaction, and the message of said low temperature seal chamber with the vacuum line selection is carried out only through said high-temperature compaction chamber or through the chamber and a conduit with a throttle element.