RU2117774C1 - Steam-turbine exhaust pipe - Google Patents

Steam-turbine exhaust pipe Download PDF

Info

Publication number
RU2117774C1
RU2117774C1 RU97116795A RU97116795A RU2117774C1 RU 2117774 C1 RU2117774 C1 RU 2117774C1 RU 97116795 A RU97116795 A RU 97116795A RU 97116795 A RU97116795 A RU 97116795A RU 2117774 C1 RU2117774 C1 RU 2117774C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
exhaust
vortex
steam
length
exhaust pipe
Prior art date
Application number
RU97116795A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97116795A (en
Inventor
А.Е. Зарянкин
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "ЭНТЭК"
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 Закрытое акционерное общество "ЭНТЭК" filed Critical Закрытое акционерное общество "ЭНТЭК"
Priority to RU97116795A priority Critical patent/RU2117774C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2117774C1 publication Critical patent/RU2117774C1/en
Priority to AU11811/99A priority patent/AU1181199A/en
Priority to PCT/RU1998/000329 priority patent/WO1999020874A1/en
Priority to CN98810253A priority patent/CN1089136C/en
Publication of RU97116795A publication Critical patent/RU97116795A/en

Links

Images

Landscapes

  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

FIELD: developing and updating exhaust pipes of steam turbines. SUBSTANCE: exhaust pipe has body with stiffening members built up of upper and lower horizontally split parts and provided with two anti-vortex devices arranged in lower split part of body symmetrically relative to longitudinal axis of pipe and spaced apart through distance making up 1-1.2 of exhaust wheel diameter; each anti-vortex device is made in the form of grid of crossing strips each measuring in length 45-60% of exhaust blade length; in cross-sectional area they form rectangular cells; opposite sides of cells are spaced apart through 30-40% of exhaust blade length; each anti-vortex device is rigidly fixed to side walls of lower split part of body so that upper part of crossing strips is aligned with horizontal plane of split joint and cross-sectional areas of rectangular cells are parallel to it. EFFECT: improved reliability and economic efficiency of steam-turbine exhaust pipe. 2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано при конструировании и модернизации выхлопных патрубков паровых турбин. The invention relates to power engineering and can be used in the design and modernization of exhaust pipes of steam turbines.

Известны выхлопные патрубки паровой турбины, содержащие корпус, имеющий горизонтальный разъем, делящий корпус на две части: верхнюю и нижнюю, и размещаемое в нем рабочее колесо последней ступени паровой турбины (авт. св., SU, 1605003). Exhaust pipes of a steam turbine are known, comprising a housing having a horizontal connector dividing the housing into two parts: an upper and a lower one, and an impeller of the last stage of the steam turbine placed therein (ed. St., SU, 1605003).

Общим недостатком таких патрубков является то, что при одностороннем выхлопе в подвальный конденсатор поток, совершая разворот на 180o в верхней половине патрубка, сворачивается в два мощных вихревых шнура. Эти вихревые шнуры перекрывают значительную часть проходной площади нижней части корпуса патрубка и создают большую неравномерность поля скоростей на входе в конденсатор. В результате резко растут динамические нагрузки как на конструктивные элементы турбин, так и на патрубки конденсатора. Кроме того, выходная неравномерность потока приводит к снижению интенсивности отвода тепла от пара к охлаждающей воде.A common drawback of such nozzles is that with a one-way exhaust into the basement condenser, the stream, turning 180 o in the upper half of the nozzle, is folded into two powerful vortex cords. These vortex cords overlap a significant part of the passage area of the lower part of the pipe body and create a large unevenness of the velocity field at the inlet to the condenser. As a result, dynamic loads sharply increase both on the structural elements of the turbines and on the condenser pipes. In addition, the output flow irregularity leads to a decrease in the intensity of heat removal from the steam to the cooling water.

Известен выхлопной парубок паровой турбины (авт. св. 169946), в котором корпус выполнен с горизонтальным разъемом и снабжен системой разделительных ребер. Основным недостатком данного технического решения является то, что сложная система криволинейных ребер приводит к возникновению интенсивности вторичных течений и вихревых шнуров в каждом криволинейном канале, в результате происходит интенсивный рост потерь даже при сравнительно малых безразмерных скоростях М на входе в патрубок. Кроме того, несмотря на значительное увеличение жесткости корпуса патрубка, используемая система ребер из-за плохой аэродинамики потока не приводит к заметному снижению вибрации на встроенных в корпус патрубка подшипниках турбины. Known exhaust couple of a steam turbine (ed. St. 169946), in which the housing is made with a horizontal connector and is equipped with a system of dividing ribs. The main disadvantage of this technical solution is that a complex system of curved ribs leads to the emergence of the intensity of secondary flows and vortex cords in each curved channel, resulting in an intensive increase in losses even at relatively small dimensionless velocities M at the inlet to the nozzle. In addition, despite a significant increase in stiffness of the nozzle body, the used rib system due to poor flow aerodynamics does not lead to a noticeable reduction in vibration on the turbine bearings built into the nozzle body.

Прототипом предлагаемого устройства является известный выхлопной патрубок паровой турбины (авт. св. SU, 1605003). The prototype of the proposed device is a known exhaust pipe of a steam turbine (ed. St. SU, 1605003).

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи, относящейся к повышению надежности и экономичности выхлопных патрубков паровых турбин при снижении потерь энергии и одновременном снижении вибрации всей конструкции выхлопного патрубка паровой турбины. Решается эта задача за счет обеспечения снижения неравномерности поля скоростей в выходном сечении патрубка, что и является техническим результатом, который может быть получен при осуществлении предлагаемого изобретения. The present invention is aimed at solving the problem related to improving the reliability and efficiency of the exhaust pipes of steam turbines while reducing energy loss and at the same time reducing vibration of the entire structure of the exhaust pipe of a steam turbine. This problem is solved by ensuring a reduction in the non-uniformity of the velocity field in the outlet section of the nozzle, which is the technical result that can be obtained by implementing the present invention.

Получение указанного технического результата обеспечивается за счет того, что корпус выхлопного патрубка паровой турбины выполняется с элементами жесткости и включает две разъемные части (верхнюю и нижнюю) с горизонтальной плоскостью разъема, в нижней части корпуса размещены два противовихревые устройства, расположенные симметрично относительно продольной оси патрубка, расстояние между ними составляет 1-1,2 диаметра рабочего колеса последней ступени каждое из противовихревых устройств выполнено в виде решетки из перекрещивающихся пластин, длина каждой из которых составляет 45-60% от длины рабочей лопатки последней ступени, перекрещивающиеся пластины образуют в поперечном сечении ячейки прямоугольной формы, расстояние между противоположными сторонами которых составляет 30-40% от длины рабочей лопатки последней ступени, при этом каждое противовихревое устройство жестко прикреплено к боковым стенкам нижней разъемной части корпуса таким образом, что верхняя часть перекрещивающихся пластин совпадает с горизонтальной плоскостью разъема, а плоскости поперечных сечений ячеек прямоугольной формы параллельны ему. The technical result is obtained due to the fact that the exhaust pipe body of the steam turbine is made with stiffeners and includes two detachable parts (upper and lower) with a horizontal plane of the connector, two anti-vortex devices located symmetrically relative to the longitudinal axis of the pipe, are located in the lower part of the housing, the distance between them is 1-1.2 of the diameter of the impeller of the last stage, each of the anti-vortex devices is made in the form of a lattice of intersecting astin, the length of each of which is 45-60% of the length of the working blade of the last stage, the crossed plates form in the cross section cells of a rectangular shape, the distance between the opposite sides of which is 30-40% of the length of the working blade of the last stage, with each anti-vortex device rigidly attached to the side walls of the lower detachable part of the housing so that the upper part of the intersecting plates coincides with the horizontal plane of the connector, and the plane of the cross sections rectangular cells parallel to it.

Наличие указанной совокупности существенных признаков в выхлопном патрубке паровой турбины обеспечивает при его использовании дробление вихревых шнуров, образующихся в верхней части корпуса патрубка, выравнивание поля скоростей в выходном сечении патрубка, снижение гидравлического сопротивления патрубка и его вибрации. The presence of this set of essential features in the exhaust pipe of a steam turbine ensures, when used, the crushing of the vortex cords formed in the upper part of the pipe body, the alignment of the velocity field in the output section of the pipe, and the decrease in the hydraulic resistance of the pipe and its vibration.

На фиг.1 показана нижняя часть выхлопного патрубка паровой турбины, продольный разрез; на фиг.2 - выхлопной патрубок. Figure 1 shows the lower part of the exhaust pipe of a steam turbine, a longitudinal section; figure 2 - exhaust pipe.

На фиг.1, 2 применены следующие обозначения: 1 - корпус (элементы жесткости на фиг. 1 не показаны); 2 - верхняя часть корпуса 1; 3 - нижняя часть корпуса 1; 4 - горизонтальная плоскость разъема верхней 2 и нижней 3 частей корпуса 1; 5 - противовихревое устройство, выполненное в виде решетки из перекрещивающихся пластин 6; 7 - ячейки прямоугольной формы; 8 - боковые стенки нижней части 3 корпуса 1. In figure 1, 2 the following notation is used: 1 - body (stiffeners in Fig. 1 are not shown); 2 - the upper part of the housing 1; 3 - the lower part of the housing 1; 4 - horizontal plane of the connector of the upper 2 and lower 3 parts of the housing 1; 5 - anti-vortex device, made in the form of a lattice of intersecting plates 6; 7 - cells of a rectangular shape; 8 - side walls of the lower part 3 of the housing 1.

В нижней разъемной части 3 корпуса 1 симметрично относительно продольной оси О патрубка установлены два противовихревые устройства 5, расстояние L между ними составляет 1-1,2 диаметра Дп рабочего колеса последней ступени. Каждое из противовихревых устройств 5 выполнено в виде решетки из перекрещивающихся пластин 6, длина каждой из которых составляет 45-60% от длины рабочей лопатки последней ступени, и образующих в поперечном сечении ячейки 7 прямоугольной формы, расстояние между противоположными сторонами которых составляет 30-40% от длины рабочей лопатки последней ступени. Каждое противовихревое устройство 5 жестко прикреплено к боковым стенкам 8 нижней разъемной части 3 корпуса 1 таким образом, что верхняя часть перекрещивающихся пластин 6 совпадает с горизонтальной плоскостью 4 разъема верхней 2 и нижней 3 частей корпуса 1, а плоскости поперечных сечений ячеек 7 прямоугольной формы параллельны ему.In the lower detachable part 3 of the housing 1, two anti-vortex devices 5 are installed symmetrically with respect to the longitudinal axis O of the nozzle, the distance L between them is 1-1.2 of the diameter D p of the impeller of the last stage. Each of the anti-vortex devices 5 is made in the form of a lattice of intersecting plates 6, the length of each of which is 45-60% of the length of the working blades of the last stage, and forming in the cross section of a rectangular cell 7, the distance between the opposite sides of which is 30-40% from the length of the working blade of the last stage. Each anti-vortex device 5 is rigidly attached to the side walls 8 of the lower detachable part 3 of the housing 1 in such a way that the upper part of the intersecting plates 6 coincides with the horizontal plane 4 of the connector of the upper 2 and lower 3 parts of the housing 1, and the plane of the cross-sections of the rectangular cells 7 are parallel to it .

Предлагаемый выхлопной патрубок паровой турбины работает следующим образом. The proposed exhaust pipe of a steam turbine operates as follows.

Пар из рабочего колеса последней ступени поступает в корпус 1 патрубка паровой турбины. В верхней части 2 корпуса 1 патрубка поток пара совершает разворот на 180o, в результате чего сворачивается в два мощных вихревых шнура, которые быстро растут и, достигая выходного сечения корпуса патрубка, занимают большую часть его площади, в результате не только значительно растет гидравлическое сопротивление патрубка, особенно при значительных значениях безразмерной скорости М1 на входе в патрубок, но и, учитывая нестабильность вихревого течения, вызывает весьма большую низкочастотную вибрацию корпуса 1 патрубка и связанных с ним элементов турбомашины. Однако, предлагаемое указанное выше выполнение противовихревых устройств 5 и их расположение в корпусе выхлопного патрубка позволяет разбить парные вихри в зоне, где начинается наиболее бурный рост их интенсивности. Продольное расположение пластин 6 позволяет при этом беспрепятственно растекаться потоку пара по всей ширине корпуса патрубка, обеспечивая тем самым более полное заполнение потоком пара выходного сечения.Steam from the impeller of the last stage enters the housing 1 of the pipe of the steam turbine. In the upper part 2 of the housing 1 of the nozzle, the steam flow makes a 180 ° turn, as a result of which it is folded into two powerful vortex cords that grow rapidly and, reaching the output section of the nozzle body, occupy a large part of its area, as a result of which the hydraulic resistance increases significantly the nozzle, especially at significant values of the dimensionless speed M1 at the inlet to the nozzle, but also, given the instability of the vortex flow, it causes a very large low-frequency vibration of the housing 1 of the nozzle and the associated elements ntov turbomachine. However, the proposed implementation of the above anti-vortex devices 5 and their location in the exhaust pipe body allows you to split paired vortices in the area where the most rapid increase in their intensity begins. The longitudinal arrangement of the plates 6 allows the flow of steam to flow unhindered across the entire width of the pipe body, thereby providing a more complete filling of the outlet cross section with the steam flow.

Также два блока решеток из перекрещивающихся пластин 6 (противовихревые устройства 5), установленных в нижней части 3 корпуса патрубка непосредственно от горизонтального разъема, повышают жесткость конструкции и приводят к резкому снижению ее вибрации. Also, two blocks of gratings from intersecting plates 6 (anti-vortex devices 5) installed in the lower part 3 of the pipe body directly from the horizontal connector increase the rigidity of the structure and lead to a sharp decrease in its vibration.

При оценке размеров используемых пластин 6 и образуемых ими решеток следует исходить из следующих соображений. Расстояние между соседними пластинами напрямую влияет на эффективность дробления вихревых шнуров. Чем оно меньше, тем лучше дробление вихревых шнуров, но одновременно и больше гидравлическое сопротивление. За базовые размеры, относительно которых выбираются оптимальные размеры пластин 6 и образуемых ими решеток, принимаются диаметр рабочего колеса и высота рабочей лопатки последней ступени. When assessing the size of the used plates 6 and the lattices formed by them, one should proceed from the following considerations. The distance between adjacent plates directly affects the efficiency of crushing vortex cords. The smaller it is, the better the crushing of the vortex cords, but also the greater the hydraulic resistance. For the basic dimensions, relative to which the optimal sizes of the plates 6 and the grids formed by them are selected, the diameter of the impeller and the height of the impeller of the last stage are taken.

Соединение пластин 6 между собой и с корпусом патрубка целесообразно обеспечивать с помощью силовых элементов, выполненных, например, в виде стержней круглого сечения, которые невосприимчивы к изменению углов натекания потока, что, учитывая сложный, пространственный характер течения пара в корпусе патрубка, очень велико. It is advisable to connect the plates 6 to each other and to the pipe body with the help of power elements made, for example, in the form of rods of circular cross section, which are immune to changes in flow angles, which, given the complex, spatial nature of the vapor flow in the pipe body, is very large.

Claims (1)

Выхлопной патрубок паровой турбины, содержащий корпус с элементами жесткости, включающий верхнюю и нижнюю разъемные части с горизонтальной плоскостью разъема, отличающийся тем, что снабжен размещенными в нижней разъемной части корпуса двумя противовихревыми устройствами, расположенными симметрично относительно продольной оси патрубка, расстояние между которыми составляет 1 - 1,2 диаметра рабочего колеса последней ступени, каждое из противовихревых устройств выполнено в виде решетки из перекрещивающихся пластин, длина каждой из которых составляет 45 - 60% от длины рабочей лопатки последней ступени и образующих в поперечном сечении ячейки прямоугольной формы, расстояние между противоположными сторонами которых составляет 30 - 40% от длины рабочей лопатки последней ступени, при этом каждое противовихревое устройство жестко прикреплено к боковым стенкам нижней разъемной части корпуса таким образом, что верхняя часть перекрещивающихся пластин совпадает с горизонтальной плоскостью разъема, а плоскости поперечных сечений ячеек прямоугольной формы параллельны ему. An exhaust pipe of a steam turbine, comprising a housing with stiffeners, including upper and lower detachable parts with a horizontal plane of the connector, characterized in that it is equipped with two anti-vortex devices located in the lower detachable part of the housing, located symmetrically relative to the longitudinal axis of the nozzle, the distance between which is 1 - 1.2 diameters of the impeller of the last stage, each of the anti-vortex devices is made in the form of a lattice of intersecting plates, the length of each of which x is 45-60% of the length of the working blade of the last stage and forming rectangular cells in cross section, the distance between the opposite sides of which is 30-40% of the length of the working blade of the last stage, with each anti-vortex device rigidly attached to the side walls of the lower detachable parts of the case in such a way that the upper part of the intersecting plates coincides with the horizontal plane of the connector, and the plane of the cross-sections of the rectangular cells is parallel to it.
RU97116795A 1997-10-17 1997-10-17 Steam-turbine exhaust pipe RU2117774C1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97116795A RU2117774C1 (en) 1997-10-17 1997-10-17 Steam-turbine exhaust pipe
AU11811/99A AU1181199A (en) 1997-10-17 1998-10-19 Exhaust duct for a steam turbine
PCT/RU1998/000329 WO1999020874A1 (en) 1997-10-17 1998-10-19 Exhaust duct for a steam turbine
CN98810253A CN1089136C (en) 1997-10-17 1998-10-19 Exhaust duct for steam turbine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97116795A RU2117774C1 (en) 1997-10-17 1997-10-17 Steam-turbine exhaust pipe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2117774C1 true RU2117774C1 (en) 1998-08-20
RU97116795A RU97116795A (en) 1999-01-20

Family

ID=20197906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97116795A RU2117774C1 (en) 1997-10-17 1997-10-17 Steam-turbine exhaust pipe

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2117774C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2553582C2 (en) * 2009-12-16 2015-06-20 Дженерал Электрик Компани Low-pressure steam turbine
RU2554170C2 (en) * 2009-04-07 2015-06-27 Дженерал Электрик Компани Outlet branch pipe for steam turbine and method to reduce output losses in outlet branch pipe of steam turbine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2554170C2 (en) * 2009-04-07 2015-06-27 Дженерал Электрик Компани Outlet branch pipe for steam turbine and method to reduce output losses in outlet branch pipe of steam turbine
RU2553582C2 (en) * 2009-12-16 2015-06-20 Дженерал Электрик Компани Low-pressure steam turbine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3739872A (en) Gas turbine exhaust system
RU2117774C1 (en) Steam-turbine exhaust pipe
Li et al. Numerical simulation of the influence of flue gas discharge patterns on a natural draft wet cooling tower with flue gas injection
RU2117773C1 (en) Steam-turbine exhaust pipe
CA1051300A (en) Moisture separator and reheater
CN105928378A (en) Air cooling element, provided with horizontal wind preventing flow-guiding device, of direct air cooling unit
Hassanli et al. Flow enhancement in tall buildings for wind energy generation
CA1049864A (en) Moisture separator for a nuclear steam turbine
RU2285149C2 (en) Vortex wind-power plant
RU2016103275A (en) WIND TOWER
RU167091U1 (en) SEPARATOR-STEAM HEATER
TWI836722B (en) A wind power apparatus
CN216282876U (en) Circulation cover net device for mechanical ventilation cooling tower
RU2626498C1 (en) Wind power station
RU2455523C2 (en) Stepanchuk wind-driven motor
CN113027554B (en) Inlet structure of drainage cooling section of dual-channel heater and design method
TW202419740A (en) A wind power apparatus
RU2555090C2 (en) Power plant
SU7658A1 (en) Grid made of plates with a flow profile for straightening the flow in a wind tunnel
RU68064U1 (en) SILENCER-EXHAUSTER FOR GAS-TURBINE INSTALLATION
RU2249723C2 (en) Method of and device for converting energy of wind
RU2707240C1 (en) Vapor superheater
SU646178A1 (en) Cooling tower
Nagpure et al. Effect of Artificial roughness in solar air heatera review
Hantoro et al. Numerical and experimental study on side-by-side darrieus cascade turbines array

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20100210

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131018