RU2136898C1

RU2136898C1 - Regulating orifice plate

Info

Publication number: RU2136898C1
Application number: RU96117580/06A
Authority: RU
Inventors: Б.Ю. Мосенжник; Б.Ф. Солдатов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Ленинградский Металлический завод"
Priority date: 1996-09-03
Filing date: 1996-09-03
Publication date: 1999-09-10

Abstract

FIELD: controlling steam extraction from steam turbine. SUBSTANCE: orifice plate has orifice proper with body, rim, guide vanes between them, and turning ring with steam admission ports. With orifice closed, turning ring is pressed to body and ring under the action of steam pressure as it turns on cylindrical body of orifice plate. Equalizing chamber formed downstream of turning ring between the latter and body communicates through hole in turning ring with space upstream of it thereby equalizing pressure on turning ring within radial area of equalizing chamber. Pressure-relief chamber formed on side opposing equalizing chamber between turning ring and part of body or larger-diameter annular member it mounts communicates through channels with space downstream of orifice plate or in its guide vanes. Equalizing and regulating chambers are provided with slot-type glands arranged on cylindrical surfaces supporting the turning ring. Turning ring is greatly released due to different pressures in equalizing and regulating chambers. EFFECT: reduced power requirement of turning ring operating mechanism; reduced probability of turning ring wedging, simplified design of orifice plate. 1 dwg

Description

Изобретение относится к паровым турбинам с регулируемым отбором пара, а его объектом является регулирующая диафрагма. The invention relates to steam turbines with adjustable steam extraction, and its object is a regulating diaphragm.

Регулирующие диафрагмы содержат собственно диафрагму, состоящую из тела с ободом, между которыми закреплены направляющие лопатки, и поворотное кольцо с паровпускными окнами. В закрытом положении на поворотное кольцо диафрагмы действуют большие усилия, прижимающие это кольцо опорными поясками к телу и ободу диафрагмы или к их опорным пояскам. Это приводит к необходимости использования для поворота кольца приводного устройства большой мощности, а также к увеличению жесткости, и, следовательно, металлоемкости поворотного кольца. Кроме того под действием указанных усилий неизбежно будет происходить истирание контактных поверхностей опорных поясков кольца, его перекосы, а следовательно, и значительные непроизводительные перетечки пара через диафрагму. Regulating diaphragms contain the diaphragm itself, consisting of a body with a rim, between which guide vanes are fixed, and a rotary ring with steam inlet windows. In the closed position, large forces act on the rotary diaphragm ring, pressing this ring with support belts to the diaphragm body and rim or to their support belts. This leads to the need to use a large power drive device to rotate the ring, as well as to increase the stiffness and, therefore, the metal consumption of the rotary ring. In addition, under the influence of the indicated efforts, the contact surfaces of the support rings of the ring will inevitably abrade, its distortions, and, consequently, significant unproductive steam flow through the diaphragm.

Известны регулирующие диафрагмы, в которых для снижения усилия, воздействующего на поворотное кольцо, в нем выполняются отверстия для сообщения с пространством перед диафрагмой камер, расположенных за поворотным кольцом, образуемых между ним и собственно диафрагмой [1]. В таких диафрагмах достигается частичное уравновешивание усилия на поворотное кольцо. Однако, возможности увеличения площади указанных уравновешивающих камер ограничены наличием кольцевой зоны, в которой расположены паровпускные окна в поворотном кольце. Known regulating diaphragms in which to reduce the force acting on the rotary ring, holes are made in it to communicate with the space in front of the diaphragm of the cameras located behind the rotary ring, formed between it and the diaphragm itself [1]. In such diaphragms, a partial balancing of the force on the rotary ring is achieved. However, the possibilities of increasing the area of said balancing chambers are limited by the presence of an annular zone in which steam inlets are located in the rotary ring.

Известны регулирующие диафрагмы с разгрузочными камерами между поворотным кольцом и собственно диафрагмой, сообщенными с пространством за диафрагмой. Одна из таких регулирующих диафрагм, являющаяся ближайшим аналогом настоящего изобретения, содержит собственно диафрагму с телом, ободом и направляющим лопаточным аппаратом, поворотное кольцо с паровпускными окнами, опирающееся на цилиндрические поверхности тела диафрагмы, опорные пояски для поворотного кольца, уравновешивающую камеру за поворотным кольцом, разгрузочную камеру, образованную по отношению к поворотному кольцу со стороны, противоположной уравновешивающей камере, и соединенной с каналом, выходящим за диафрагму или в межлопаточное пространство собственно диафрагмы, и уплотнительные средства для снижения протечек пара через указанные камеры [2]. В такой регулирующей диафрагме в положении ее закрытия создается разность давлений между уравновешивающей и разгрузочной камерами, что обеспечивает существенное уменьшение усилия, действующего на поворотное кольцо. Однако в известной регулирующей диафрагме указанного типа, с расположением уравновешивающей и разгрузочной камер у обода диафрагмы и использованием для их формирования покрывного кольца, затруднен вывод управляющего рычага для поворота поворотного кольца. Кроме того наличие осевых торцевых уплотнений в описанной известной диафрагме приводит к тому, что из-за прогиба поворотного кольца осевой зазор в них оказывается переменным и неконтролируемым, что не позволяет в промежуточных положениях диафрагмы четко регулировать расход пара через нее и создает опасность заклинивания поворотного кольца. Все эти обстоятельства приводят также к значительному усложнению технологии изготовления регулирующей диафрагмы. Known regulating diaphragms with discharge chambers between the rotary ring and the diaphragm proper, in communication with the space behind the diaphragm. One of such regulating diaphragms, which is the closest analogue of the present invention, contains a diaphragm with a body, a rim and a guide vanes, a rotary ring with steam inlets, resting on the cylindrical surface of the diaphragm body, support belts for the rotary ring, balancing the camera behind the rotary ring, unloading a chamber formed with respect to the rotary ring from the side opposite to the balancing chamber and connected to the channel extending beyond the diaphragm or bladed space of the diaphragm itself and the sealing means to reduce leakage of steam through said chamber [2]. In such a regulating diaphragm in its closed position, a pressure difference is created between the balancing and unloading chambers, which provides a significant reduction in the force acting on the rotary ring. However, in the known regulating diaphragm of the indicated type, with the balancing and unloading chambers located at the diaphragm rim and using a cover ring to form them, it is difficult to withdraw the control lever to rotate the rotary ring. In addition, the presence of axial mechanical seals in the described known diaphragm leads to the fact that, due to the deflection of the rotary ring, the axial clearance in them is variable and uncontrolled, which does not allow the steam flow through it to be clearly controlled in intermediate positions of the diaphragm and creates a risk of jamming of the rotary ring. All these circumstances also lead to a significant complication of the manufacturing technology of the regulating diaphragm.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания такой регулирующей диафрагмы, в которой поворотное кольцо было бы возможно больше разгруженным, имело бы более эффективные и надежные уплотнения для уравновешивающей и разгрузочной камер, и вместе с тем диафрагма была бы технологически относительно проста. The basis of the present invention is the task of creating such an adjusting diaphragm in which the rotary ring would be as unloaded as possible, have more efficient and reliable seals for the balancing and unloading chambers, and at the same time, the diaphragm would be technologically relatively simple.

Эта задача решается в регулирующей диафрагме, содержащей собственно диафрагму с телом и ободом, поворотное кольцо, опирающееся на цилиндрические поверхности тела диафрагмы, уравновешивающую и разгрузочную камеры с противоположных сторон поворотного кольца и уплотнительные средства для них, в которой, в соответствии с сущностью настоящего изобретения, уравновешивающая и разгрузочная камера образованы у участка поворотного кольца, примыкающего к телу диафрагмы, а уплотнительные средства выполнены в виде радиальных уплотнений по цилиндрическим поверхностям опирания поворотного кольца. This problem is solved in a regulating diaphragm containing the diaphragm with the body and the rim, a rotary ring resting on the cylindrical surface of the diaphragm body, balancing and unloading chambers on the opposite sides of the rotary ring and sealing means for them, in which, in accordance with the essence of the present invention, a balancing and unloading chamber is formed at the section of the rotary ring adjacent to the diaphragm body, and the sealing means are made in the form of radial seals on the cylindrical Datic surfaces supporting the rotary ring.

Благодаря такому решению исключается внешнее покрывное кольцо и значительно упрощается выведение управляющего рычага. Кроме того возможность применения в таком решении радиальных уплотнений с постоянным контролируемым зазором позволяет четко регулировать расход пара через диафрагму и исключает возможность заклинивания поворотного кольца. При этом регулирующая диафрагма приобретает хорошую технологичность, а за счет возможности сокращения диаметра поворотного кольца обеспечивается снижение его металлоемкости. Thanks to this solution, the outer cover ring is eliminated and the removal of the control lever is greatly simplified. In addition, the possibility of using radial seals in this solution with a constant controlled gap allows you to clearly control the flow of steam through the diaphragm and eliminates the possibility of jamming of the rotary ring. At the same time, the control diaphragm acquires good manufacturability, and due to the possibility of reducing the diameter of the rotary ring, its metal consumption is reduced.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным описанием одно из примеров его реализации, изображенного на прилагаемом чертеже, который показывает регулирующую диафрагму паровой теплофикационной турбины в продольном разрезе. The essence of the present invention is illustrated by the following detailed description of one example of its implementation, shown in the attached drawing, which shows the control diaphragm of a steam heating turbine in longitudinal section.

Изображенная на чертеже регулирующая диафрагма содержит собственно диафрагму, состоящую из тела 1, обода 2 и закрепленным между ними направляющим лопаточным аппаратом 3, и поворотное кольцо 4 с паровпускными окнами 5. Диафрагма изображена в открытом положении, когда паровпускные окна 5 поворотного кольца 4 обеспечивают свободное течение пара в лопаточный аппарат 3 собственно диафрагмы. The control diaphragm shown in the drawing contains the diaphragm itself, consisting of a body 1, a rim 2 and a guide vane apparatus 3 fixed between them, and a pivot ring 4 with steam inlet windows 5. The diaphragm is shown in the open position when the steam inlet windows 5 of the rotary ring 4 provide free flow steam into the scapula 3 of the diaphragm itself.

На теле 1 и ободе 2 имеются опорные пояски 6 и 7, соответственно, а на поворотном кольце 4 ответные пояски 8 и 9, соответственно. Эти пояски служат для упора в осевом направлении поворотного кольца 4 в собственно диафрагму. В радиальном направлении поворотное кольцо 4 опирается на цилиндрические поверхности 10 и 11 тела диафрагмы, имеющими разный диаметр. По этим поверхностям образованы щелевые уплотнения с расширительными камерами 12 и 13, соответственно. On the body 1 and the rim 2 there are support belts 6 and 7, respectively, and on the rotary ring 4, the response belts 8 and 9, respectively. These belts serve to stop in the axial direction of the rotary ring 4 in the diaphragm itself. In the radial direction, the rotary ring 4 rests on the cylindrical surfaces 10 and 11 of the diaphragm body having different diameters. Gap seals with expansion chambers 12 and 13, respectively, are formed on these surfaces.

За поворотным кольцом 4 между ним и телом 1 диафрагмы образована уравновешивающая камера 14, соединенная отверстиями 15 с пространством перед поворотным кольцом 4, так что при этом давление на последнее со стороны камеры 14 и перед кольцом 4 оказываются равными. С противоположной по отношению к камере 14 стороны поворотного кольца 4 образована разгрузочная камера 16, соединенная каналами 17 с пространством за диафрагмой. Behind the rotary ring 4, a balancing chamber 14 is formed between it and the diaphragm body 1, connected by openings 15 to the space in front of the rotary ring 4, so that the pressure on the latter from the side of the chamber 14 and in front of the ring 4 is equal. On the opposite side of the rotary ring 4 with respect to the chamber 14, an unloading chamber 16 is formed, connected by channels 17 to the space behind the diaphragm.

Работа описанной регулирующей диафрагмы происходит обычным образом. В изображенном на чертеже положении диафрагма пропускает пар на последующие ступени проточной части цилиндра паровой турбины. При отборе пара на теплофикацию или в технологический цикл поворотом поворотного кольца 4 перекрывают проход пара в направляющий межлопаточный аппарат 3. Так как в этом положении давление за диафрагмой во много раз меньше давления перед ней, между камерами 14 и 16 создается перепад давления, обеспечивающий уменьшение усилий на опорные пояски 6, 7, 8 и 9. Это позволяет существенно уменьшить требуемое усилие, необходимое для поворота кольца 4 при открытии диафрагмы. Это вместе со щелевыми радиальными уплотнениями камер 14 и 16 обеспечивает также и высокую надежность работы диафрагмы, предотвращая перекосы поворотного кольца 4 и его заклинивание. The operation of the described diaphragm occurs in the usual way. In the position shown in the drawing, the diaphragm passes steam to the subsequent stages of the flow part of the cylinder of the steam turbine. When steam is taken for heating or in the technological cycle, by turning the rotary ring 4, they block the steam passage into the guide interscapular apparatus 3. Since in this position the pressure behind the diaphragm is many times less than the pressure in front of it, a pressure drop is created between the chambers 14 and 16, which reduces the forces on the support belts 6, 7, 8 and 9. This can significantly reduce the required force required to rotate the ring 4 when opening the diaphragm. This, together with slotted radial seals of the chambers 14 and 16, also provides high reliability of the diaphragm, preventing distortions of the rotary ring 4 and its jamming.

Возможны другие варианты выполнения отдельных элементов диафрагмы, соответствующие сущности изобретения, в частности выведение каналов 17 через тело поворотного кольца 4 в направляющий аппарат 3, образование одной из стен камеры 16 не самим телом 1 диафрагмы, а закрепленным на нем кольцевым элементом и пр. Однако, все такие выполнения регулирующей диафрагмы будут значительно технологичнее, чем прототип. Other embodiments of the individual elements of the diaphragm are possible, corresponding to the essence of the invention, in particular the removal of channels 17 through the body of the rotary ring 4 into the guide apparatus 3, the formation of one of the walls of the chamber 16 not by the diaphragm body 1 itself, but by an annular element fixed to it, etc. However, all such executions of the regulating diaphragm will be much more technologically advanced than the prototype.

Источники информации, цитируемые в описании:
1. Авт.св. СССР N 549584, F 01 D 25/24, 1977 г.Sources of information cited in the description:
1. Auto USSR N 549584, F 01 D 25/24, 1977

2. Авт.св. СССР N 1539337, F 01 D 25/24, 1990 г. 2. Auto USSR N 1539337, F 01 D 25/24, 1990

Claims

Regulating diaphragm containing the diaphragm itself with the body, the rim and the guide vanes, a rotary ring with steam exhaust windows, resting on the cylindrical surfaces of the diaphragm body, support belts for the rotary ring, a balancing chamber behind the rotary ring, an unloading chamber formed with respect to the rotary ring with side opposite to the balancing chamber, and connected to the channel extending beyond the diaphragm or into the interscapular space of the guide apparatus, and sealing means for these chambers, characterized in that the balancing and unloading chambers are formed at the section of the rotary ring adjacent to the diaphragm body, and the sealing means are made in the form of radial seals along the cylindrical surfaces of the abutment of the support ring.