RU2279026C1

RU2279026C1 - Condenser of steam turbine (alterations)

Info

Publication number: RU2279026C1
Application number: RU2005110259/06A
Authority: RU
Inventors: Михаил Викторович Бакурадзе (RU); Михаил Викторович Бакурадзе; Олег Владимирович Бухарин (RU); Олег Владимирович Бухарин; Николай Николаевич Гудков (RU); Николай Николаевич Гудков; Владимир Владимирович Ермолаев (RU); Владимир Владимирович Ермолаев; Сергей Алексеевич Кошелев (RU); Сергей Алексеевич Кошелев
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Теплоэнергосервис-ЭК" (ОАО "Теплоэнергосервис-ЭК")
Priority date: 2005-04-04
Filing date: 2005-04-04
Publication date: 2006-06-27

Abstract

FIELD: applicable in production of condensers for steam turbines.

SUBSTANCE: the condenser of a steam turbine has a piping system, reducer with flat walls and a system of rods fastening these walls, and connecting the piping system to the turbine, headers with a cooling medium, connected to the inner cavities of the rods, are installed outside the walls of the reducer. Openings are made in the walls of the rods, they are positioned in the lower half of the circle of the rods (alteration 1). The condenser of the steam turbine has a piping system, reducer with flat walls and a system of rods fastening these walls, and connecting the piping system to the turbine. Vertical ribs are positioned on the rods, with cooling tube bunches installed in their holes, the bunches are connected through separate water chambers to the headers with a cooling medium, the water chambers and the headers with a cooling medium are positioned outside the walls of the reducer (alteration 2).

EFFECT: enhanced reliability and economical efficiency of the condenser due to elimination of excessive heating of the rigidity rods and reducer walls, prevention of buckling of the reducer and disturbance of leakproofness of the condenser steam space.

3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики, к турбиностроению, и может быть использовано при создании конденсаторов для паровых турбин.The invention relates to the field of energy, to turbine engineering, and can be used to create condensers for steam turbines.

Известен конденсатор, включающий корпус цилиндрической формы с расположенным в нем системой охлаждающих трубок и верхней частью, или горловиной, называемой также переходным патрубком, с плоскими стенками для присоединения к нижнему срезу выхлопного патрубка турбины. Эта конструкция применяется для паровых турбин небольшой мощности, как правило, с невысоким фундаментом, поэтому переходной патрубок имеет небольшие размеры, а жесткость его стенок обеспечивается наружным оребрением (Трухний А.Д., Лосев С.М. Стационарные паровые турбины. - М.: Энергоиздат, 1981. С.167. Рис.6.12).A condenser is known, which includes a cylindrical body with a cooling pipe system and an upper part or a neck, also called a transition pipe, with flat walls for connecting to the lower cut of the turbine exhaust pipe. This design is used for steam turbines of small capacity, as a rule, with a low foundation, therefore the adapter pipe has small dimensions, and the rigidity of its walls is provided by external fins (Trukhny AD, Losev SM Stationary steam turbines. - M .: Energy Publishing House, 1981. P.167. Fig.6.12).

Недостатком известной конструкции конденсатора является ограничение габаритов корпуса трубной системы по технологическим возможностям и трудоемкость размещения больших поверхностей охлаждения с большой глубиной трубных пучков, ограничение возможности обеспечения жесткости переходного патрубка при большой его высоте, то есть при больших габаритах плоских стенок.A disadvantage of the known design of the condenser is the limitation of the dimensions of the casing of the pipe system in terms of technological capabilities and the complexity of placing large cooling surfaces with a large depth of tube bundles, the limitation of the possibility of ensuring the rigidity of the transition pipe at its high height, that is, with large dimensions of flat walls.

Известен конденсатор, включающий трубную систему, переходной патрубок большой высоты с плоскими стенками, ужесточенными не только наружным оребрением, но и с помощью системы стержней, расположенных внутри переходного патрубка поперек и вдоль оси конденсатора и опирающихся на плоские стенки в местах расположения наружных ребер, при этом стержни системы жесткости выполнены из труб (Трухний А.Д., Лосев С.М. Стационарные паровые турбины. - М.: Энергоиздат, 1981. С.170, 171. Рис.6.14).A known capacitor, including a pipe system, a transition pipe of large height with flat walls, tightened not only by the external fins, but also using a system of rods located inside the transition pipe across and along the axis of the capacitor and resting on flat walls at the locations of the outer ribs, while stiffening system rods are made of pipes (Trukhny AD, Losev S.M. Stationary steam turbines. - M.: Energoizdat, 1981. P.170, 171. Fig.6.14).

По совокупности признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.By the totality of the features, this known technical solution is the closest to the claimed one and is taken as a prototype.

Недостатком известного конденсатора, принятого за прототип, является то, что стержни жесткости, расположенные внутри парового пространства переходного патрубка, могут на некоторых режимах работы турбоустановки, например режим холостого хода или режим аварийного сброса пара из быстродействующей редукционно-охладительной установки (БРОУ), почти не охлаждаются паром из выхлопного патрубка турбины, что приводит к их перегреву, вызывающему дополнительные напряжения в плоских стенках переходного патрубка и в сварных швах и коробление переходного патрубка, а также нарушение герметичности парового пространства конденсатора.A disadvantage of the known condenser adopted as a prototype is that the stiffening rods located inside the steam space of the adapter pipe can, in some operating modes of a turbine installation, for example, idle mode or emergency steam discharge mode from a high-speed reduction and cooling unit (BROW), almost cooled by steam from the exhaust pipe of the turbine, which leads to their overheating, causing additional stresses in the flat walls of the transition pipe and in the welds and warpage lead pipe, as well as violation of the tightness of the vapor space of the condenser.

Заявляемое техническое решение позволяет повысить надежность и экономичность конденсатора за счет устранения перегрева стержней жесткости и стенок переходного патрубка, исключения коробления переходного патрубка и нарушения герметичности парового пространства конденсатора.The claimed technical solution allows to increase the reliability and efficiency of the capacitor by eliminating the overheating of the stiffening rods and the walls of the adapter pipe, eliminating warpage of the adapter pipe and violation of the tightness of the vapor space of the condenser.

Предложены два варианта конденсатора паровой турбины.Two versions of a steam turbine condenser are proposed.

Предложен конденсатор паровой турбины (вариант 1), включающий трубную систему, переходной патрубок с плоскими стенками и системой стержней, скрепляющих эти стенки, и соединяющий трубную систему с турбиной, при этом снаружи стенок переходного патрубка установлены коллекторы с охлаждающей средой, соединенные с внутренними полостями стержней. Причем в стенках стержней выполнены отверстия, расположенные в нижней половине окружности стержней.A steam turbine condenser is proposed (option 1), including a pipe system, a transition pipe with flat walls and a system of rods fastening these walls, and connecting a pipe system with a turbine, while collectors with a cooling medium connected to the internal cavities of the rods are installed outside the walls of the transition pipe . Moreover, in the walls of the rods made holes located in the lower half of the circumference of the rods.

Предложен конденсатор паровой турбины (вариант 2), включающий трубную систему, переходной патрубок с плоскими стенками и системой стержней, скрепляющих эти стенки, и соединяющий трубную систему с турбиной, при этом на стержнях расположены вертикальные ребра, в отверстиях которых установлены пучки охлаждающих труб, соединенных через отдельные водяные камеры с коллекторами с охлаждающей средой, причем водяные камеры и коллекторы с охлаждающей средой расположены снаружи стенок переходного патрубка.A condenser of a steam turbine (option 2) is proposed, including a pipe system, a transition pipe with flat walls and a system of rods fastening these walls, and connecting the pipe system with a turbine, with vertical ribs located on the rods, in the openings of which are bundles of cooling pipes connected through separate water chambers with collectors with a cooling medium, moreover, water chambers and collectors with a cooling medium are located outside the walls of the transition pipe.

Изобретение иллюстрируется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 показан продольный разрез конденсатора по варианту 1, на фиг.2 - поперечное сечение А-А, на фиг.3 - узел Б. На фиг.4 показан продольный разрез конденсатора по варианту 2, на фиг.5 - сечение В-В по фиг.4, на фиг.6 - узел Г.Figure 1 shows a longitudinal section of the capacitor according to option 1, figure 2 is a cross section aa, figure 3 is a node B. figure 4 shows a longitudinal section of the capacitor according to option 2, figure 5 is a section b -B of figure 4, figure 6 - node G.

Конденсатор паровой турбины по первому варианту включает трубную систему 1, переходной патрубок 2 с плоскими торцевыми стенками 3 и продольными (боковыми) стенками 4, и системой стержней, скрепляющих эти стенки, - продольных 5 и поперечных 6 в виде труб с внутренними полостями 7. Переходной патрубок 2 соединяет трубную систему 1 с турбиной. Снаружи стенок 3 переходного патрубка 2 установлены коллекторы с охлаждающей средой 8, 9, а снаружи стенок 4 - 10, 11, соединенные с внутренними полостями 7 стержней 5, 6. В стенках стержней 5, 6 выполнены радиальные отверстия 12, расположенные в нижней половине окружностей стержней. При отсутствии отверстий 12 в стенках стержней 5, 6 внутренние полости 7 верхнего ряда стержней 5, 6 соединены с нижним рядом стержней 5, 6 перепускными трубами 13.The condenser of a steam turbine according to the first embodiment includes a pipe system 1, a transition pipe 2 with flat end walls 3 and longitudinal (side) walls 4, and a system of rods fastening these walls - longitudinal 5 and transverse 6 in the form of pipes with internal cavities 7. Transitional the pipe 2 connects the pipe system 1 to the turbine. Outside the walls 3 of the adapter pipe 2, collectors with a cooling medium 8, 9 are installed, and outside the walls 4 - 10, 11 connected to the internal cavities 7 of the rods 5, 6. Radial holes 12 are made in the walls of the rods 5, 6 located in the lower half of the circles rods. In the absence of holes 12 in the walls of the rods 5, 6, the internal cavities 7 of the upper row of rods 5, 6 are connected to the lower row of rods 5, 6 bypass pipes 13.

Конденсатор паровой турбины по второму варианту включает трубную систему 1, переходной патрубок 2 с плоскими стенками 3 и 4 и системой стержней, скрепляющих эти стенки, - продольных 5 и поперечных 6. Переходной патрубок 2 соединяет трубную систему 1 с турбиной. На продольных стержнях 5 в местах пересечения и соединения их с поперечными стержнями 6 расположены вертикальные ребра 14, в которых выполнены отверстия 15. В отверстиях 15 установлены пучки охлаждающих труб 16, закрепленные в трубных досках отдельных водяных камер 17, 18 и соединенные через отдельные водяные камеры 17, 18 с коллекторами 8 подачи и коллекторами 9 отвода охлаждающей среды. Водяные камеры 17 и коллекторы 8, 9 с охлаждающей средой расположены снаружи стенок переходного патрубка 2. Задние водяные камеры 18 соединены перепускными трубами 13.The condenser of a steam turbine according to the second embodiment includes a pipe system 1, a transition pipe 2 with flat walls 3 and 4, and a system of rods fastening these walls — longitudinal 5 and transverse 6. A transition pipe 2 connects the pipe system 1 to the turbine. On the longitudinal rods 5 at the points of intersection and their connection with the transverse rods 6, there are vertical ribs 14 in which holes 15 are made. In the holes 15 are bundles of cooling tubes 16 mounted in the tube boards of the individual water chambers 17, 18 and connected through separate water chambers 17, 18 with manifolds 8 feed and collectors 9 of the removal of the cooling medium. Water chambers 17 and collectors 8, 9 with a cooling medium are located outside the walls of the adapter pipe 2. The rear water chambers 18 are connected by bypass pipes 13.

При работе конденсатора по первому варианту в режиме работы турбоустановки с длительным холостым ходом, когда практически отсутствует поступление пара в проточную часть, происходит интенсивный вентиляционный разогрев выхлопного патрубка турбины и затем переходного патрубка конденсатора, и, если при этом нет поступления охлаждающего пара из БРОУ, или его температура недостаточно низкая, переходной патрубок 2, в первую очередь, стержни жесткости 5, 6 начинают разогреваться. Чтобы не допустить перегрева стержней 5, 6, в них через коллекторы 8, 9, 10, 11 подают охлаждающую среду - холодный конденсат, который, проходя через внутренние полости 7 стержней 5, 6, охлаждает их, и, вытекая через отверстия 12, разбрызгивается вниз во внутреннее пространство переходного патрубка 2, охлаждает его, сливается в полость трубной системы 1 конденсатора, при этом мелкие капли охлаждающего конденсата засасываются в полость выхлопного патрубка турбины, охлаждая его. Если нет необходимости интенсификации охлаждения переходного патрубка 2, трубной системы 1 конденсатора, выхлопного патрубка турбины, то можно применять вариант исполнения без отверстий 12 (фиг.1, 2). Тогда на режимах с очень малым расходом пара из турбины подают в полости 7 стержней 5, 6 не конденсат, а охлаждающую воду из коллекторов 8, 10, которая, проходя через верхние стержни - трубы 5, 6, охлаждает их, затем перетекает по перепускным трубам 13 в нижний ряд стержней - труб 5, 6, охлаждает их и отводится в коллекторы 9, 11.During the operation of the condenser according to the first embodiment, in the operation mode of the turbine unit with a long idle time, when there is practically no steam supply to the flow part, intensive exhaust ventilation of the turbine exhaust pipe and then the condenser transition pipe occurs, and if there is no cooling steam from the BROW, or its temperature is not low enough, the adapter pipe 2, first of all, the stiffening rods 5, 6 begin to warm up. In order to prevent overheating of the rods 5, 6, coolant is supplied to them through the collectors 8, 9, 10, 11 - cold condensate, which, passing through the internal cavities 7 of the rods 5, 6, cools them, and, emerging through the holes 12, is sprayed down into the inner space of the transition pipe 2, cools it, merges into the cavity of the condenser pipe system 1, while small drops of cooling condensate are sucked into the cavity of the turbine exhaust pipe, cooling it. If there is no need to intensify the cooling of the adapter pipe 2, the pipe system 1 of the condenser, the exhaust pipe of the turbine, then you can apply the version without holes 12 (Fig.1, 2). Then, in the regimes with a very low steam consumption, no condensate is supplied to the cavity 7 of the rods 5, 6, but cooling water from the collectors 8, 10, which, passing through the upper rods - pipes 5, 6, cools them, then flows over the bypass pipes 13 to the lower row of rods - pipes 5, 6, cools them and is discharged into the collectors 9, 11.

При работе конденсатора по второму варианту в малорасходном режиме работы турбоустановки, например, при длительном холостом ходе или при аварийном сбросе пара в конденсатор, когда стержни жесткости 5, 6 и стенки 3, 4 переходного патрубка 2 могут излишне нагреваться, подают охлаждающую воду из коллекторов 8 через водяные камеры 17 в пучки охлаждающих труб 16 над первыми верхними и третьими сверху стержнями жесткости 5, охлаждающая вода выходит через задние водяные камеры 18, перепускается по трубам 13 в пучки охлаждающих труб 16 над вторым и четвертым сверху рядами стержней жесткости 5 и затем выходит в коллекторы отвода 9. Поступающий из выхлопного патрубка турбины пар, проходя пучки труб 16, охлаждается, при этом уменьшается до минимума нагрев стержней жесткости 5, 6 и стенок 3, 4 переходного патрубка 2. Такая закрытая система охлаждения переходного патрубка без подачи охлаждающей воды (конденсата) в его полость безопасна в эрозионном отношении для рабочих лопаток последних ступеней.When the condenser according to the second variant is used in a low-speed operation mode of a turbine unit, for example, during prolonged idling or during an emergency steam discharge into the condenser, when the stiffening rods 5, 6 and walls 3, 4 of the adapter pipe 2 can become excessively heated, cooling water is supplied from the collectors 8 through the water chambers 17 into bundles of cooling pipes 16 above the first stiffener rods 5 above, the cooling water exits through the rear water chambers 18, flows through pipes 13 into bundles of cooling pipes 16 above the second and fourth the rows of stiffness rods 5 at the top and then goes to the exhaust manifolds 9. The steam coming from the turbine exhaust pipe passing through the tube bundles 16 is cooled, and the heating of the stiffness rods 5, 6 and the walls 3, 4 of the transition pipe 2 is reduced to a minimum. the cooling system of the adapter pipe without supplying cooling water (condensate) into its cavity is erosion-safe for the working blades of the last stages.

Claims

1. The condenser of a steam turbine, including a pipe system, a transition pipe with flat walls and a system of rods fastening these walls, and connecting the pipe system to a turbine, characterized in that outside the walls of the transition pipe are installed collectors with a cooling medium connected to the internal cavities of the rods.

2. The capacitor according to claim 1, characterized in that in the walls of the rods made holes located in the lower half of the circumference of the rods.

3. The condenser of a steam turbine, including a pipe system, a transition pipe with flat walls and a system of rods fastening these walls, and connecting the pipe system with a turbine, characterized in that there are vertical ribs on the rods, in the openings of which are bundles of cooling pipes connected through separate water chambers with collectors with a cooling medium, while the water chambers and collectors with a cooling medium are located outside the walls of the transition pipe.