RU2137925C1

RU2137925C1 - Steam-turbine diaphragm

Info

Publication number: RU2137925C1
Application number: RU98102085A
Authority: RU
Inventors: Е.П. Ковалев
Original assignee: Ковалев Евгений Павлович
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 1998-02-06
Publication date: 1999-09-20

Abstract

FIELD: steam turbines. SUBSTANCE: diaphragm has diametrically split disk carrying nozzle blades on its rim which form nozzle channels and central bore with two parallel shaped slots on its circumference. Shaped slots accommodate segments with ridges of labyrinth seals around chamber communicating with nozzle chambers through disk channels. Flush-type portion of blades has channels with outlets to nozzle channels along steam flow arranged on convex surfaces of blades and running to separated-flow zones formed near convex portions of blades in outlet sections of nozzle channels; they are communicating with disk channels. EFFECT: improved economic efficiency of turbine. 2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на паровых турбинах высокого и сверхкритического давлений пара в их частях высокого давления, снабженных диагфрагмами с двумя рядами сегментов в лабиринтовых уплотнениях. The invention relates to energy and can be used on steam turbines of high and supercritical steam pressures in their high pressure parts, equipped with diaphragms with two rows of segments in labyrinth seals.

Известна диафрагма паровой турбины по изобретению [1], в которой от лабиринтовых уплотнений в ее центральном отверстии в диске диафрагмы выполнены каналы в полые сопловые лопатки, выходящие через щели в сопловые каналы. The diaphragm of a steam turbine according to the invention is known [1], in which from the labyrinth seals in its central hole in the diaphragm disk channels are made into hollow nozzle vanes extending through slots into nozzle channels.

Использование диафрагмы по этому изобретению возможно только на диафрагмах с полыми сопловыми лопатками, т.е. имеется ограничение по этому признаку. The use of the diaphragm according to this invention is only possible on diaphragms with hollow nozzle vanes, i.e. There is a restriction on this basis.

Известна также диафрагма паровой турбины по изобретению [2], в которой выполнены каналы из камеры между сегментами лабиринтового уплотнения в центральном отверстии в ее сопловые каналы. Наряду с достоинствами о возможности использования пара протечек от лабиринтовых уплотнений в паровой турбине, снабженной диафрагмами для уменьшения протечек пара двумя рядами сегментов с гребнями лабиринтовых уплотнений и простотой исполнения, требуются энергетические затраты на поворот струи отсасываемого пара в сопловых каналах по ходу рабочего пара в них. The diaphragm of the steam turbine according to the invention [2] is also known, in which channels from the chamber are made between the segments of the labyrinth seal in the central hole in its nozzle channels. Along with the advantages of the possibility of using a pair of leakages from labyrinth seals in a steam turbine equipped with diaphragms to reduce steam leakage by two rows of segments with ridges of labyrinth seals and ease of execution, energy costs are required for turning the jet of suction steam in the nozzle channels along the working steam in them.

Целью изобретения является повышение эффективности диафрагмы с двумя сегментами лабиринтового уплотнения в ее центральном отверстии со снижением энергетических затрат при отсасывании пара и увеличением перепада его давления от камеры между сегментами и выходами в сопловые каналы. The aim of the invention is to increase the efficiency of the diaphragm with two segments of the labyrinth seal in its Central hole with a reduction in energy costs when sucking steam and increasing the pressure drop from the chamber between the segments and the exits to the nozzle channels.

Эта цель согласно заявке на изобретение достигается тем, что на диафрагме паровой турбины, содержащей разъемный по периметру диск с цельными сопловыми лопатками на ободе, образующими сопловые каналы, центральное отверстие с двумя параллельными фигурными пазами на его окружности, в которых расположены сегменты с гребнями лабиринтового уплотнения, ограничивающие камеру между ними, сообщающуюся в диске с сопловыми каналами, внутри утолщенной части цельных сопловых лопаток выполнены каналы, выходящие через их выпуклые поверхности в сопловые каналы по ходу пара и сообщающиеся с каналами в диске диафрагмы от камеры между сегментами. Выполнение каналов в сопловых лопатках, выходящих через их выпуклые поверхности в сопловые каналы, наиболее выгодно, так как в этих зонах при истечении пара из сопловых каналов более низкое давление и имеются открытые зоны пара, о возникновении которых подробно описано в источнике [3] на с. 36 - 42 и источнике [4] на с. 28 - 31, рис. 2.5 и которые можно устранить заполнением их паром. This goal according to the application for the invention is achieved by the fact that on the diaphragm of a steam turbine containing a perimeter-separable disk with integral nozzle blades on the rim forming nozzle channels, a central hole with two parallel curly grooves on its circumference, in which segments with ridges of labyrinth seal are located defining a chamber between them, communicating in a disk with nozzle channels, inside the thickened part of the whole nozzle vanes channels are made that exit through their convex surfaces into the nozzle channels along the steam and communicating with the channels in the diaphragm disk from the camera between the segments. The implementation of the channels in the nozzle blades extending through their convex surfaces into the nozzle channels is most advantageous, since in these zones, when the steam flows out of the nozzle channels, the pressure is lower and there are open zones of steam, the occurrence of which is described in detail in the source [3] on p . 36 - 42 and the source [4] on p. 28 - 31, fig. 2.5 and which can be eliminated by filling them with steam.

При заполнении отрывных зон отсосным паром при работе диафрагм в паровой турбине снижаются профильные потери с повышением ее экономичности, а также за счет снижения давления, как указано выше при расширении пара в этих участках сопловых каналов максимально увеличивается перепад давления пара между камерой, ограниченной сегментами и зонами выхода пара в сопловые каналы, что, соответственно, увеличивает и количество отсасываемого от лабиринтовых уплотнений переточного пара при работе паровой турбины с полезным его использованием. When filling the separation zones with suction steam during operation of the diaphragms in a steam turbine, profile losses are reduced with an increase in its efficiency, and also due to a decrease in pressure, as mentioned above, when the steam expands in these sections of the nozzle channels, the pressure drop between the chamber limited by segments and zones is maximized. steam output into nozzle channels, which, accordingly, increases the amount of transfer steam sucked from the labyrinth seals during operation of a steam turbine with its useful use.

Новыми существенными признаками являются:
1. Выполнение на диафрагме, снабженной двумя рядами сегментов лабиринтовых уплотнений в ее центральном отверстии, каналов внутри утолщенной части цельных сопловых лопаток, выходящих через их выпускные поверхности в сопловые каналы.New significant features are:
1. The implementation on the diaphragm, equipped with two rows of segments of the labyrinth seals in its Central hole, the channels inside the thickened part of the integral nozzle blades that exit through their exhaust surface into the nozzle channels.

2. Заполнение паром отрывных зон, образующихся около выпуклых поверхностей сопловых лопаток в выходных участках сопловых каналов. 2. Steam filling of the separation zones formed near the convex surfaces of the nozzle blades in the outlet sections of the nozzle channels.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана диафрагма паровой турбины по изобретению (фиг. 1 с размером по А-А). На фиг. 2 показана работа диафрагмы в составе турбинной ступени высокого давления. The invention is illustrated by the drawing, which shows the diaphragm of a steam turbine according to the invention (Fig. 1 with a size AA). In FIG. 2 shows the operation of the diaphragm as part of a high-pressure turbine stage.

Диафрагма паровой турбины (фиг. 1) содержит разъемный по диаметру диск 1, сопловые каналы 2 (разрез по А-А) на его ободе, образованные лопатками 3, внешний обод 4, фигурные пазы 5, два ряда сегментов 6 с гребнями 7 лабиринтового уплотнения с прижимными пружинами 8 над ними, каналы 9 в диске диафрагмы в каждый сопловый канал 2, каналы 10 согласно заявке на изобретение, выходящие через выпуклые поверхности сопловых лопаток 3 в выходные участки сопловых каналов 2. На фиг. 2 показана установленная в корпусе 11 диафрагма по фиг. 1 в составе одной турбинной ступени высокого давления с аналогичными фиг. 1 обозначениями, содержащая ротор 12 (для упрощения указана часть его вала с лабиринтовыми пазами 13), диск 14 с разгрузочными отверстиями 15 и рабочими лопатками 16, которые на ободе снабжены бандажом 17 с гребнями уплотнения, а в корневой зоне уплотнительными гребнями 18 по окружности диска 14. В корпусе 11 установлены надбандажные уплотнения 19. The diaphragm of a steam turbine (Fig. 1) contains a disk 1 that is detachable in diameter, nozzle channels 2 (section along A-A) on its rim, formed by blades 3, an outer rim 4, shaped grooves 5, two rows of segments 6 with ridges 7 of the labyrinth seal with clamping springs 8 above them, channels 9 in the diaphragm disk into each nozzle channel 2, channels 10 according to the application for the invention extending through the convex surfaces of the nozzle blades 3 to the outlet sections of the nozzle channels 2. In FIG. 2 shows the diaphragm of FIG. 1 as a part of one high-pressure turbine stage with similar figs. 1 by designations, containing a rotor 12 (for simplicity, a part of its shaft with labyrinth grooves 13 is indicated), a disk 14 with unloading holes 15 and rotor blades 16, which are provided with a bandage 17 with seal ridges on the rim, and sealing ridges 18 in the root zone around the disk circumference 14. In the housing 11 is installed over-seal 19.

Работа диафрагмы паровой турбины в составе одной турбинной ступени давления (для других ступеней аналогична нижеописанной) осуществляется следующим образом. Подводимый к сопловым каналам 2 пар C₁ при расширении в нем приобретает кинетическую энергию со снижением давления, которая полезно используется путем подачи его на рабочие лопатки 16, приводя во вращение ротор 12 с совершением механической работы по известному технологическому процессу. При истечении пара из сопловых каналов 2 у выпуклых поверхностей образуются отрывные зоны, указанные в источниках [3], [4] с процессами их возникновения. Через лабиринтовые уплотнения 6, 7 происходит утечка пара C₂, и из камеры между сегментами лабиринтового уплотнения за счет центробежных сил, возникающих при вращении ротора, и эжекции сопловых каналов 2, большая часть перетечного пара отсасывается по каналам 9, 10 непосредственно в отрывные зоны сопловых каналов, заполняя их, смешивается потоком пара и используется для совершения полезной работы.The operation of the diaphragm of a steam turbine as part of one turbine pressure stage (for other stages is similar to that described below) is carried out as follows. The steam of C ₁ supplied to the nozzle channels 2 when expanding in it acquires kinetic energy with a decrease in pressure, which is advantageously used by supplying it to the working blades 16, leading the rotor 12 to rotate with the completion of mechanical work according to the known technological process. When steam expires from the nozzle channels 2, convex surfaces form tear-off zones indicated in the sources [3], [4] with the processes of their occurrence. Steam C ₂ leaks through the labyrinth seals 6, 7, and from the chamber between the labyrinth seal segments due to the centrifugal forces arising from the rotor rotation and ejection of the nozzle channels 2, most of the overflow vapor is sucked through channels 9, 10 directly into the separation zones of the nozzle channels, filling them, mixed with a stream of steam and used to perform useful work.

При вращении ротора 12 перетечный пар C₂ за счет трения нагревается в лабиринтовом уплотнении (по оценке НПО ЦКТИ на 30 - 40^oC) и потери сил трения также частично полезно используются при работе паровой турбины, повышая потенциал рабочего пара.When the rotor 12 rotates, the C ₂ overflow steam is heated in the labyrinth seal due to friction (according to the estimates of NPO CKTI at 30 - 40 ^o C) and the loss of friction forces is also partially useful when operating a steam turbine, increasing the working steam potential.

Таким образом, выполнение в сопловых лопатках 3 каналов 10 через их выпуклые поверхности, сообщенных каналами 9 с камерой между сегментами 6 лабиринтового уплотнения, позволяет получить полезный эффект по максимальному отсосу ранее теряемого на диафрагме перетечного пара с повышением экономичности паровой турбины. Thus, the execution in the nozzle blades of 3 channels 10 through their convex surfaces, communicated by channels 9 with the camera between the labyrinth seal segments 6, allows to obtain a useful effect on the maximum suction of the overflow steam previously lost on the diaphragm with an increase in the efficiency of the steam turbine.

Источники информации
1. SU АС N 1015081, 13.07.81, кл. C01 D 9/00.Sources of information
1. SU AC N 1015081, 07/13/81, cl. C01 D 9/00.

2. RU Патент N 2068101, 27.07.94, кл. F 01 D 11/02. 2. RU Patent N 2068101, 07.27.94, cl. F 01 D 11/02.

3. Журнал "Теплоэнергетика", N 4, 1996, c. 36-42. 3. The journal "Thermal Power", N 4, 1996, c. 36-42.

4. Л. Д. Яблоков и И.Г.Логинов. Паровые и газовые турбины. М.: Энергоатомиздат, с. 28-31. 4. L. D. Yablokov and I. G. Loginov. Steam and gas turbines. M .: Energoatomizdat, p. 28-31.

Claims

A steam turbine diaphragm containing a diameter-detachable disk with nozzle blades on the rim forming nozzle channels, a central hole with two parallel figured grooves on its circumference, in which segments with ridges of labyrinth seals are located, defining a chamber between them, communicating channels in the disk with nozzle channels, characterized in that in the thickened part of the blades channels are made with exits to the nozzle channels along the steam, located on the convex surfaces of the blades and directed into the gap s zone formed around the convex surfaces of the vanes in the output channels and nozzle portions communicating with the channels in the disks.