RU2299332C1 - Double-flow cylinder for the steam-turbine installation - Google Patents
Double-flow cylinder for the steam-turbine installation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2299332C1 RU2299332C1 RU2005134507/06A RU2005134507A RU2299332C1 RU 2299332 C1 RU2299332 C1 RU 2299332C1 RU 2005134507/06 A RU2005134507/06 A RU 2005134507/06A RU 2005134507 A RU2005134507 A RU 2005134507A RU 2299332 C1 RU2299332 C1 RU 2299332C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flow
- steam
- rotor
- double
- turbine installation
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано при создании новых турбин и модернизации действующего оборудования.The invention relates to the field of power engineering and can be used to create new turbines and modernize existing equipment.
Известна конструкция паровой турбины, в которой центральная часть ротора двухпоточного цилиндра охлаждается паром из проточной части цилиндра. Проточная часть выполнена таким образом, что давление за диском первой ступени одного из потоков выше, чем давление за диском первой ступени второго потока. В дисках выполнены отверстия, через которые пар из камеры с более высоким давлением через отверстия в диске проходит в центральную зону, охлаждает ротор и поступает в камеру за диском второго потока (JP 7034808, МПК: F01D 25/12; F01D 9/02; F01D 9/06; F01D 25/14; F01D 25/24, опубликован 1995.02.03).A known design of a steam turbine, in which the Central part of the rotor of a double-flow cylinder is cooled by steam from the flow part of the cylinder. The flow part is made in such a way that the pressure behind the disk of the first stage of one of the flows is higher than the pressure behind the disk of the first stage of the second stream. Holes are made in the disks, through which steam from the chamber with a higher pressure passes through the openings in the disk into the central zone, cools the rotor and enters the chamber behind the disk of the second stream (JP 7034808, IPC: F01D 25/12; F01D 9/02; F01D 9/06; F01D 25/14; F01D 25/24, published 1995.02.03).
Недостатком известного устройства является сравнительно низкая эффективность охлаждения ротора (не более 30°-40°С), а также наличие градиента температуры по толщине полотна дисков первых ступеней.A disadvantage of the known device is the relatively low efficiency of cooling the rotor (not more than 30 ° -40 ° C), as well as the presence of a temperature gradient across the thickness of the blade web of the first stages.
Известна конструкция паровой турбины, включающей корпус, частично образованную корпусом область входа для рабочей среды, подводящий элемент для охлаждающей среды, расположенную в корпусе, проходящую вдоль главной оси опору рабочих лопаток и расположенный в области входа экранирующий элемент, служащий для экранирования опоры рабочих лопаток по отношению к рабочей среде и закрепленный на корпусе с помощью держателя (RU 2182975, МПК: F01D 3/02, 5/08, опубликован 27.10.2000).A known design of a steam turbine, comprising a housing, an inlet area for the working medium partially formed by the housing, an input element for a cooling medium located in the housing, a support of the working blades extending along the main axis and a screening element located in the input area, serves to shield the support of the working blades with respect to to the working environment and mounted on the housing using the holder (RU 2182975, IPC: F01D 3/02, 5/08, published October 27, 2000).
Это известное устройство является наиболее близким устройством аналогичного назначения к предлагаемому по совокупности признаков и принято за прототип.This known device is the closest device of a similar purpose to the proposed combination of features and is taken as a prototype.
Недостатками известного устройства, принятого за прототип, является то, что предложен подвод охлаждающего пара к экранирующему элементу через направляющие лопатки первых ступеней, это достаточно сложно в изготовлении. Кроме того, не учитывается возможность наличия различных по величине давлений на выходе из направляющих аппаратов первых ступеней прямого и обратного потока. Такая разность давлений является следствием технологических отклонений при изготовлении решеток направляющих аппаратов, даже при обеспечении допустимых пределов этих отклонений. В результате наличия такой разности давлений пар из направляющего аппарата с большим давлением будет частично не поступать в проточную часть, а перетекать через зазоры между ротором и статором в проточную часть потока, в котором давление на входе в рабочую лопатку первой ступени более низкое. В результате в потоке с более низким давлением будут иметь место потери на «выколачивание», а на обоих потоках - расходы пара будут нерасчетными, и, как следствие, следует ожидать снижение КПД турбины. Учитывая, что зазоры между вращающимся ротором и корпусом могут быть достаточно большими, так как они определяются в первую очередь из конструктивных соображений по надежности (относительные расширения, прогибы цилиндров и роторов), то решение указанной проблемы исключения перетоков пара путем повышения давления пара в пространстве между экранирующим элементом и ротором приведет к существенному непроизводительному увеличению расходов охлаждающего пара и снижению КПД турбины.The disadvantages of the known device adopted for the prototype is that it is proposed to supply cooling steam to the shielding element through the guide vanes of the first stages, it is quite difficult to manufacture. In addition, the possibility of the presence of different pressures at the outlet of the guiding apparatus of the first stages of the forward and reverse flow is not taken into account. Such a pressure difference is a consequence of technological deviations in the manufacture of guiding apparatus lattices, even while ensuring the permissible limits of these deviations. As a result of the presence of such a pressure difference, the steam from the guide apparatus with high pressure will partially not enter the flow part, but flow through the gaps between the rotor and the stator into the flow part of the flow, in which the pressure at the inlet to the working blade of the first stage is lower. As a result, in a stream with a lower pressure there will be losses for “knocking out”, and in both streams the steam consumption will be unaccounted for, and, as a result, a decrease in turbine efficiency should be expected. Considering that the gaps between the rotating rotor and the housing can be quite large, since they are determined primarily from design considerations for reliability (relative expansion, deflection of the cylinders and rotors), then the solution to this problem of eliminating steam overflows by increasing the vapor pressure in the space between the shielding element and the rotor will lead to a significant unproductive increase in the consumption of cooling steam and lower turbine efficiency.
Заявляемое техническое решение позволяет обеспечить эффективное охлаждение центральной части двухпоточных цилиндров при минимальном расходе охлаждающего пара, что повышает конструктивную надежность роторов и экономичность турбоустановки. Кроме того, данное решение позволяет практически исключить наличие непроизводительных перетоков части пара, выходящего из сопел одного потока непосредственно на рабочие лопатки первых ступеней другого потока, что приводит к повышению эффективности и надежности работы проточных частей турбины. Регулировкой расхода охлаждающего пара, подаваемого в кольцевую камеру, внутри этой камеры устанавливается давление несколько более высокое, чем давление на входе рабочих лопаток первых ступеней прямого и обратного потока. Наличие по торцам камеры уплотнений с большим количеством гребней позволяет обеспечить минимально необходимый расход охлаждающего пара, требующегося для снижения температуры металла ротора до заданной величины, а изменение числа гребней позволяет регулировать расход охлаждающего пара и обеспечить предельно малые радиальные зазоры за счет благоприятных условий для исключения прогиба при радиальных задеваниях (кольца выполняются подвижными в радиальном направлении). Кроме того, установка на гладкой части ротора уплотнений позволяет интенсифицировать процесс охлаждения ротора, существенно увеличить коэффициенты теплоотдачи, что позволит осуществлять охлаждение ротора при минимальном расходе охлаждающего агента (пара).The claimed technical solution allows for effective cooling of the Central part of the dual-flow cylinders with a minimum flow rate of cooling steam, which increases the structural reliability of the rotors and the efficiency of the turbine. In addition, this solution allows virtually eliminating the presence of unproductive flows of a part of the steam exiting the nozzles of one stream directly onto the working blades of the first stages of the other stream, which leads to an increase in the efficiency and reliability of the flow parts of the turbine. By adjusting the flow rate of the cooling steam supplied to the annular chamber, a somewhat higher pressure is established inside this chamber than the pressure at the inlet of the working blades of the first stages of the forward and reverse flow. The presence of seals with a large number of ridges at the ends of the chamber allows the minimum required flow rate of cooling steam required to reduce the temperature of the rotor metal to a predetermined value, and a change in the number of ridges allows the flow rate of cooling steam to be controlled and extremely small radial clearances to be ensured due to favorable conditions to prevent deflection when radial grazing (rings are movable in the radial direction). In addition, the installation on the smooth part of the rotor of the seals allows to intensify the cooling process of the rotor, significantly increase the heat transfer coefficients, which will allow cooling of the rotor with a minimum flow rate of the cooling agent (steam).
Предложен двухпоточный цилиндр паротурбинной установки, включающий наружный и внутренний корпусы, ротор с дисками и рабочими лопатками проточной части прямого и обратного потока и подводящий элемент с трубопроводом подвода холодного пара от внешнего источника, при этом во внутреннем корпусе на участке ротора между первыми дисками прямого и обратного потока установлен корпус с уплотнениями по торцам, внутри которого выполнена кольцевая камера, ограниченная ротором и этими уплотнениями, соединенная по входу с подводящим элементом, а по выходу - через радиальные зазоры между гребнями уплотнений и валом ротора со входом на рабочие лопатки первых ступеней обоих потоков, а давление в кольцевой камере больше, чем давление на входе рабочих лопаток первых ступеней прямого и обратного потоков.A dual-flow cylinder of a steam turbine installation is proposed, including the outer and inner casings, a rotor with disks and rotor blades for the direct and return flow parts and a supply element with a cold steam supply pipe from an external source, while in the inner case on the rotor section between the first direct and reverse disks of the flow there is a housing with seals at the ends, inside which an annular chamber is made, limited by the rotor and these seals, connected at the inlet to the supply element, and output through the radial gaps between the seal ridges and the rotor shaft with the entrance to the working blades of the first stages of both flows, and the pressure in the annular chamber is greater than the pressure at the input of the working blades of the first stages of direct and return flows.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, as well as identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find a technical solution characterized by signs identical or equivalent to those proposed.
Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков, позволило выявить в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, изложенную в нижеприведенной формуле изобретения.The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest technical solution for the totality of features, allowed to identify in the claimed device a combination of significant distinctive features in relation to the applicant's perceived technical result, set forth in the following claims.
Изобретение иллюстрируется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.
Двухпоточный цилиндр паротурбинной установки включает наружный 1 и внутренний 2 корпусы, ротор 3 с дисками 4 и рабочими лопатками 5 и 6 прямого и обратного потока и подводящий элемент 7 с трубопроводом холодного пара от внешнего источника. Во внутреннем корпусе 2 на участке ротора 3 между первыми дисками 4 прямого и обратного потока установлен корпус 8, внутри которого выполнена кольцевая камера 9, ограниченная ротором 3 и уплотнительными кольцами 10 с гребнями 11, установленными по торцам обоймы 8. Кольцевая камера 9 соединена по входу с подводящим элементом 7, а по выходу - через радиальные зазоры между гребнями 11 уплотнений и валом ротора 3 со входом на рабочие лопатки 5 и 6 первых ступеней обоих потоков. Для регулировки расхода охлаждающего пара или отключения системы охлаждения на подводящем элементе 7 установлена запорно-регулирующая арматура 12.The double-flow cylinder of the steam turbine installation includes an outer 1 and an inner 2 bodies, a rotor 3 with disks 4 and forward and reverse flow vanes 5 and 6, and a supply element 7 with a cold steam pipeline from an external source. In the inner casing 2, on the rotor 3 section, between the first disks 4 of the forward and reverse flow, a casing 8 is installed, inside which an annular chamber 9 is made, limited by the rotor 3 and sealing rings 10 with ridges 11 installed at the ends of the casing 8. The annular chamber 9 is connected at the input with a supply element 7, and at the exit through radial gaps between the ridges 11 of the seals and the shaft of the rotor 3 with the entrance to the working blades 5 and 6 of the first stages of both flows. To adjust the flow of cooling steam or shut off the cooling system on the supply element 7 installed shut-off and control valves 12.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.
Отбираемый от внешнего источника холодный пар через подводящий элемент 7 с трубопроводом подается в камеру 9. В результате подвода холодного пара в камере 9 повышают давление пара таким образом, чтобы оно было несколько большим, чем давление на входе рабочих лопаток 5 и 6 первых ступеней любого из потоков. При этом холодный пар из камеры 9 через зазоры уплотнений будет выходить как в сторону прямого, так и обратного потока, обеспечивая при этом охлаждение ротора и поверхностей дисков первых ступеней обоих потоков. Кроме того, полностью исключаются перетоки части пара, выходящего из сопел одного потока на рабочие лопатки другого. В тех случаях, когда по температурным условиям охлаждение роторов не требуется, данное устройство может быть использовано с целью исключения или существенного уменьшения перетоков пара из одного потока в другой. Необходимо прекратить подачу пара от внешнего источника закрытием вентиля 12 или обеспечить в камере 9 давление более высокое, чем на входе лопаток 5 и 6.The cold steam taken from an external source through the inlet element 7 with a pipeline is supplied to the chamber 9. As a result of the supply of cold steam in the chamber 9, the steam pressure is increased so that it is slightly higher than the pressure at the inlet of the working blades 5 and 6 of the first stages of any streams. In this case, cold steam from the chamber 9 through the seal gaps will exit both in the direction of direct and reverse flow, while ensuring cooling of the rotor and the disk surfaces of the first stages of both flows. In addition, the overflow of part of the steam leaving the nozzles of one stream on the working blades of another is completely eliminated. In cases where cooling of rotors is not required by temperature conditions, this device can be used to eliminate or significantly reduce steam flows from one stream to another. It is necessary to stop the steam supply from an external source by closing the valve 12 or to provide a higher pressure in the chamber 9 than at the inlet of the blades 5 and 6.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005134507/06A RU2299332C1 (en) | 2005-10-27 | 2005-10-27 | Double-flow cylinder for the steam-turbine installation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005134507/06A RU2299332C1 (en) | 2005-10-27 | 2005-10-27 | Double-flow cylinder for the steam-turbine installation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2299332C1 true RU2299332C1 (en) | 2007-05-20 |
Family
ID=38164153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005134507/06A RU2299332C1 (en) | 2005-10-27 | 2005-10-27 | Double-flow cylinder for the steam-turbine installation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2299332C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2482281C2 (en) * | 2008-05-15 | 2013-05-20 | Дженерал Электрик Компани | Device and method for cooling of first stage of double-flow turbine |
| RU2486345C2 (en) * | 2008-02-28 | 2013-06-27 | Дженерал Электрик Компани | Device and method for cooling of tubular zone of double-flow turbine |
| RU2523086C1 (en) * | 2013-03-27 | 2014-07-20 | Виктор Семенович Шаргородский | Double flow cylinder of steam turbine plant |
| RU2601675C2 (en) * | 2010-11-19 | 2016-11-10 | Дженерал Электрик Компани | Flow splitter, flow splitter stage, and nozzle assembly of steam turbine |
| RU2601680C2 (en) * | 2011-09-30 | 2016-11-10 | Дженерал Электрик Компани | Power plant |
| RU2621559C1 (en) * | 2016-07-05 | 2017-06-06 | Публичное акционерное общество "Силовые машины-ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" ( ПАО " Силовые машины"). | Double-flow cylinder of steam turbine plant with rotor cooling |
-
2005
- 2005-10-27 RU RU2005134507/06A patent/RU2299332C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЩЕГЛЯЕВ А.В. Паровые турбины. - М.: Энергия, 1976, с.122-126, рис.4-12, 4-17. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2486345C2 (en) * | 2008-02-28 | 2013-06-27 | Дженерал Электрик Компани | Device and method for cooling of tubular zone of double-flow turbine |
| RU2482281C2 (en) * | 2008-05-15 | 2013-05-20 | Дженерал Электрик Компани | Device and method for cooling of first stage of double-flow turbine |
| RU2601675C2 (en) * | 2010-11-19 | 2016-11-10 | Дженерал Электрик Компани | Flow splitter, flow splitter stage, and nozzle assembly of steam turbine |
| RU2601680C2 (en) * | 2011-09-30 | 2016-11-10 | Дженерал Электрик Компани | Power plant |
| RU2523086C1 (en) * | 2013-03-27 | 2014-07-20 | Виктор Семенович Шаргородский | Double flow cylinder of steam turbine plant |
| RU2621559C1 (en) * | 2016-07-05 | 2017-06-06 | Публичное акционерное общество "Силовые машины-ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" ( ПАО " Силовые машины"). | Double-flow cylinder of steam turbine plant with rotor cooling |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2582075C (en) | Ejector controlled twin air source gas turbine pressurizing air system | |
| RU2299332C1 (en) | Double-flow cylinder for the steam-turbine installation | |
| US8181443B2 (en) | Heat exchanger to cool turbine air cooling flow | |
| US8087249B2 (en) | Turbine cooling air from a centrifugal compressor | |
| RU2550371C2 (en) | Method of gas turbine operation, cooling system of gas turbine and gas turbine with such system | |
| US8257017B2 (en) | Method and device for cooling a component of a turbine | |
| EP2419609B1 (en) | Cooled one piece casing of a turbo machine | |
| CN106437858B (en) | Method for cooling a gas turbine and gas turbine for carrying out said method | |
| US10823184B2 (en) | Engine with face seal | |
| RU2562682C2 (en) | Turbine comprising system of sealing air valves | |
| EP1988260B1 (en) | Method and system for regulating a cooling fluid within a turbomachine in real time | |
| JP2010261351A (en) | Seal structure and control method therefor | |
| AU2016280924B2 (en) | Expansion turbine device | |
| JP2010159756A (en) | Split impeller configuration for synchronizing thermal response between turbine wheels | |
| RU2615391C1 (en) | Gas turbine engine cooled turbine | |
| EP3239476A1 (en) | Case clearance control system and corresponding gas turbine engines | |
| CA2953407C (en) | Turbomachine with an outer sealing and use of the turbomachine | |
| RU2375586C1 (en) | Two-flow cylinder of steam turbine unit | |
| JP2005009410A (en) | Gas turbine and rotor seal air introducing method | |
| RU2523086C1 (en) | Double flow cylinder of steam turbine plant | |
| US11788424B2 (en) | Sealing ring for a wheel of a turbomachine turbine | |
| JPH0281905A (en) | Forced cooling method for steam turbine and cooling device for the same | |
| RU2631962C1 (en) | Double-flow cylinder of medium pressure in steam turbine | |
| RU2576392C2 (en) | Cylinder steam turbine with regulatory compartment | |
| RU163138U1 (en) | TURBINE STEP ASSEMBLY OF THE TURBO-REFRIGERATING UNIT |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RZ4A | Other changes in the information about an invention |