RU2303705C1

RU2303705C1 - Wet steam turbine

Info

Publication number: RU2303705C1
Application number: RU2006100633/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Алексеевич Забелин (RU); Николай Алексеевич Забелин; Геннадий Григорьевич Шпензер (RU); Геннадий Григорьевич Шпензер
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2007-07-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; turbine building.

SUBSTANCE: proposed wet steam turbine has stator casing with means to retain, let out and discharge of moisture. Wheels with blades are provided with moisture collecting grooves made on inner surface of shroud provided with ring projection. Seal, for instance, cellular-type one, is made on projection of shroud. Means to let out moisture from stator casing is made in form of slot with cross partition located between seal and projection of shroud.

EFFECT: increased efficiency of wet steam turbine owing to reduction of aerodynamic losses in interim clearance.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области турбиностроения и может найти применение при разработке и модернизации паровых турбин, преимущественно, влажнопаровых.The invention relates to the field of turbine engineering and can find application in the development and modernization of steam turbines, mainly wet steam.

Эффективность влажнопаровых ступеней до сих пор остается более низкой по сравнению с турбинными ступенями, работающими в области однородного потока. Проблема повышения экономичности турбин, работающих на влажном паре, требует широких теоретических и экспериментальных исследований движения крупнодисперсной влаги в проточной части влажнопаровых степеней. Такие исследования проводились под научным руководством профессора Кириллова И.И. в ЛПИ.The efficiency of wet-steam stages is still lower compared to turbine stages operating in the field of uniform flow. The problem of increasing the efficiency of turbines operating on wet steam requires extensive theoretical and experimental studies of the movement of coarse moisture in the flow part of wet-steam degrees. Such studies were conducted under the scientific supervision of Professor Kirillov I.I. in the LPI.

Повышение эффективности сепарирующих устройств уменьшает механические потери при течении надбандажного влажнопарового потока, в частности, потери на разгон капельных аэрозолей. Эффективный вывод влаги из проточной части влажнопаровых степеней необходим и для снижения щелевой эрозии как на расчетном режиме работы ступеней, так и на случай возможного повышенного выброса влаги, например, из атомного реактора. Эффективность вывода влаги из-под бандажа влажнопаровых ступеней резко снижается из-за наличия высокоскоростной струи пара, двигающегося над бандажом. Уменьшить вынос влаги из сепарирующего устройства возможно применением в предлагаемой конструкции уплотнения типа сотового.Increasing the efficiency of separating devices reduces mechanical losses during the over-flowing wet-steam flow, in particular, losses due to acceleration of droplet aerosols. An effective removal of moisture from the flow part of wet-steam degrees is also necessary to reduce crevice erosion both in the design mode of operation of the steps and in the event of a possible increased release of moisture, for example, from a nuclear reactor. The efficiency of removing moisture from under the bandage of wet-steam steps is sharply reduced due to the presence of a high-speed jet of steam moving over the bandage. It is possible to reduce the moisture removal from the separating device by using a cell type seal in the proposed design.

Известна влажнопаровая турбина, содержащая корпус, расположенные в нем рабочие колеса с лопатками, направляющие аппараты и выполненные в корпусе между последними и рабочими колесами влагоулавливающие камеры. На корпусе между аппаратами выполнены желобки. Желобки могут выполняться как кольцевыми, так и продольными (а.с. СССР №994786). Недостатком такой конструкции является то, что ее использование ограничено рабочими колесами без бандажей.A humid-steam turbine is known, comprising a housing, impellers with blades located therein, guide vanes, and moisture trapping chambers made in the housing between the last and impellers. Grooves are made on the case between the devices. The grooves can be performed both circular and longitudinal (as USSR AS No. 994786). The disadvantage of this design is that its use is limited to impellers without bandages.

Для обандаженных рабочих колес известна конструкция, позволяющая существенно повысить эффективность сепарации влаги (а.с. СССР №995539). В этой конструкции влажнопаровая турбина содержит корпус статора, снабженный средствами для задержания влаги в виде желобчатой поверхности, отвода влаги в виде отверстий и сброса влаги, также в виде отверстий, и рабочие колеса с лопатками и бандажом, снабженным влагосборными канавками и кольцевым выступом.For obanazhennyh impellers, a design is known that allows to significantly increase the efficiency of moisture separation (AS USSR No. 995539). In this design, the wet-steam turbine comprises a stator housing equipped with means for retaining moisture in the form of a grooved surface, for removing moisture in the form of holes and for discharging moisture, also in the form of holes, and impellers with blades and a bandage provided with moisture-collecting grooves and an annular protrusion.

Недостатком этой конструкции является то обстоятельство, что сброс влаги осуществляется во влагоулавливающие камеры конечным размеров. При этом к.п.д. ступеней снижается из-за появления аэродинамических потерь на вихреобразования в этих камерах. Вихревые структуры, образующиеся в камерах, способных выносить из них влагу, что уменьшает эффективность сепарации влаги. Кроме того, для повышения эффективности сепарации необходимо удаление влаги за пределы корпуса турбины со всей внешней поверхности бандажа рабочих колес.The disadvantage of this design is the fact that the discharge of moisture is carried out in moisture trapping chambers of finite size. Moreover, the efficiency steps is reduced due to the appearance of aerodynamic losses due to vortex formation in these chambers. Vortex structures formed in chambers capable of removing moisture from them, which reduces the efficiency of moisture separation. In addition, to increase the efficiency of separation, it is necessary to remove moisture outside the turbine casing from the entire outer surface of the impeller bandage.

Технической задачей изобретения является повышение к.п.д. влажнопаровой турбины за счет снижения аэродинамических потерь путем улучшения сепарации влаги, причем с применением бескамерного удаления влаги из проточной части влажнопаровых ступеней.An object of the invention is to increase the efficiency wet steam turbine by reducing aerodynamic losses by improving the separation of moisture, and with the use of tubeless moisture removal from the flow part of the wet-steam stages.

Поставленная задача достигается тем, что во влажнопаровой турбине, содержащей корпус статора, снабженный средствами для задержания, отвода и сброса влаги, и рабочие колеса с лопатками и бандажом и снабженным влагосборными канавками и кольцевым выступом, на выступе последнего выполнены кольцевые желобчатые канавки, на статоре в пределах ширины бандажа перед указанным его выступом выполнено уплотнение типа сотового, а средство для отвода влаги из корпуса статора выполнено в виде щели, снабженной поперечной перегородкой, расположенной между уплотнением и выступом бандажа.The problem is achieved in that in a humid-steam turbine containing a stator housing equipped with means for retaining, removing and discharging moisture, and impellers with blades and a bandage and equipped with moisture-collecting grooves and an annular protrusion, annular grooved grooves are made on the protrusion of the latter, on the stator in within the width of the bandage in front of the protrusion indicated, a honeycomb type seal is made, and the means for removing moisture from the stator housing is made in the form of a gap provided with a transverse partition located I am waiting for the seal and the ledge of the bandage.

Предлагаемое изобретение обладает существенными отличиями по сравнению с известными техническими решениями, так как использование таких средств, как кольцевых желобчатых канавок на выступе банадажа, уплотнения типа сотового в пределах ширины бандажа перед указанным его выступом и средства для отвода влаги из корпуса статора в виде снабженной поперечной перегородкой, расположенной между уплотнением и выступом бандажа, щели, позволяет решить новую техническую задачу - снизить аэродинамические потери путем улучшения сепарации влаги. Кроме того, появляется возможность создания конструкций, обеспечивающих бескамерное удаление влаги из межвенцового зазора.The present invention has significant differences compared with the known technical solutions, since the use of such means as annular grooved grooves on the protrusion of the bandage, seals of the type of honeycomb within the width of the bandage before its protrusion and means for removing moisture from the stator housing in the form of a transverse partition located between the seal and the protrusion of the bandage, the gap, allows you to solve a new technical problem - to reduce aerodynamic losses by improving the separation of moisture. In addition, it becomes possible to create structures that provide tubeless moisture removal from the interventional gap.

На чертеже изображено предлагаемое устройство. Влажнопаровая турбина содержит корпус статора 1, снабженный средствами для задержания 2, отвода 3 и сброса 4 влаги. Рабочие колеса 5 с лопатками 6 снабжены влагосборными канавками 7, выполненными на внутренней поверхности бандажа 8, имеющего кольцевой выступ 9. На выступе 9 бандажа 8 выполнены кольцевые желобчатые канавки 10. На корпусе статора 1 в пределах ширины бандажа 8 на участке до выступа 9 выполнено уплотнение 11 типа сотового. Средство для отвода влаги из корпуса статора 1 выполнено в виде снабженной поперечной перегодкой 12, размещенной между уплотнением 11 и выступом 9 бандажа 8, щели 13.The drawing shows the proposed device. Moist steam turbine contains a housing of the stator 1, equipped with means for holding 2, removal 3 and discharge 4 of moisture. The impellers 5 with blades 6 are provided with moisture-collecting grooves 7 made on the inner surface of the brace 8 having an annular protrusion 9. On the protrusion 9 of the brace 8, annular grooves are made 10. On the stator housing 1, a seal is made within the width of the brace 8 in the section up to the protrusion 9. 11 types of cell. Means for draining moisture from the stator housing 1 is made in the form of a transverse baffle 12 provided between the seal 11 and the protrusion 9 of the bandage 8, the slit 13.

Устройство работает следующим образом. Влага, осевшая на внутренней поверхности бандажа 8, под действием центробежных сил и сил трения потока пара об образовавшуюся пленку жидкости, улавливается влагосборными канавками 7 и сбрасывается на корпус статора 1, снабженный средствами задержания влаги - желобками 2. Влага, оказавшаяся на поверхности статора 1 после сброса ее из-под бандажа 8, через средства отвода - отверстия 3 и сброса влаги - 4, отводится за пределы корпуса статора 1. Влага, двигающаяся по внешней поверхности бандажа 8, также под воздействием центробежных сил сбрасывается на желобчатую поверхность статора 1. Для уменьшения уноса потоком пара влаги, сбрасываемой из-под бандажа 8, перед кольцевым выступом выполнено сотовое уплотнение 11. Влага, сбрасываемая с внешней поверхности бандажа 8, пролетая соты 11, ударяется о поверхность с малой степенью отражения капельной влаги - желобчатую поверхность статора 1, улавливается этой поверхностью и отводится через отверстия 3 и отверстия 4 сброса влаги, расположенные в нижней части корпуса статора 1. Средство для отвода влаги из корпуса статора 1 выполнено в виде снабженной перегородкой 12, размещенной между уплотнением 11 и выступом бандажа 9, щели 13. Перегородка 12 необходима для того, чтобы воспрепятствовать перетеканию пара по щели 13 - со стороны уплотнения 11 к бескамерному сепаратору над выступом 9 бандажа 8. В противном случае (при отсутствии перегородки 12), вместо отвода влаги через желобчатую поверхность над выступом 9 бандажа 8, будет происходить сброс этой влаги в межвенцовый зазор.The device operates as follows. Moisture deposited on the inner surface of the bandage 8, under the action of centrifugal and friction forces of the steam flow on the formed liquid film, is captured by the moisture-collecting grooves 7 and is discharged to the stator housing 1, equipped with moisture retention means - grooves 2. Moisture that has appeared on the surface of the stator 1 after dumping it from under the bandage 8, through the drainage means - holes 3 and moisture discharge - 4, is discharged outside the stator housing 1. Moisture moving along the outer surface of the bandage 8 is also discharged under the influence of centrifugal forces on the grooved surface of the stator 1. To reduce the ablation by the steam stream of moisture discharged from under the bandage 8, a honeycomb seal is made in front of the annular protrusion 11. Moisture discharged from the outer surface of the bandage 8, flying over the honeycomb 11, hits the surface with a low degree of reflection of droplet moisture - the grooved surface of the stator 1, is captured by this surface and is discharged through the holes 3 and the holes 4 of the moisture discharge located in the lower part of the stator housing 1. The means for removing moisture from the stator housing 1 is made in the form of the second partition 12 located between the seal 11 and the protrusion of the bandage 9, the gap 13. The partition 12 is necessary in order to prevent the steam from flowing through the gap 13 - from the side of the seal 11 to the tubeless separator above the protrusion 9 of the bandage 8. Otherwise (in the absence of a partition 12), instead of removing moisture through the grooved surface above the protrusion 9 of the bandage 8, this moisture will be discharged into the interventional gap.

Для того чтобы воспрепятствовать проникновению пленочной влаги, двигающейся по внешней поверхности бандажа 8, в последующие ступени влажнопаровой турбины, на кольцевом выступе 9 бандажа 8 влажнопаровых ступеней выполняются кольцевые желобчатые канавки 10. Желобки 10 эффективно сбрасывают влагу с поверхности выступа 9 на корпус статора 1. Для уменьшения концентрации напряжений желобки 10 целесообразно выполнять цилиндрического профиля, а переход к выступу 9 должен выполняться с достаточно большим радиусом, что важно также для предупреждения преждевременного отрыва влаги от бандажа 8.In order to prevent the penetration of film moisture moving along the outer surface of the bandage 8 into the subsequent stages of the wet-steam turbine, annular grooves 10 are made on the annular protrusion 9 of the bandage 8 of the humid-steam stages 10. The grooves 10 effectively discharge moisture from the surface of the protrusion 9 onto the stator housing 1. For to reduce the stress concentration of the groove 10, it is advisable to perform a cylindrical profile, and the transition to the protrusion 9 should be carried out with a sufficiently large radius, which is also important to prevent I premature separation of moisture from the bandage 8.

Таким образом, в данном устройстве протечки пара над бандажом устраняются посредством уплотнения, например, типа сотового, обеспечивающего надежную работу при минимальных радиальных зазорах (вплоть до соприкосновения бандажа с сотами). Благодаря чему сводится до минимума интенсивность надбандажного потока, способного выносить влагу, сбрасываемую с выступа и периферийной желобчатой поверхности на бандаже. Для повышения аэродинамической и сепарационной эффективности предлагаемого устройства (уменьшения протечек и увеличения коэффициента сепарации) вся внешняя поверхность бандажа может быть выполнена желобчатой с минимальным коэффициентом концентрации напряжений.Thus, in this device, steam leaks over the bandage are eliminated by means of a seal, for example, like a honeycomb, which ensures reliable operation with minimal radial clearances (up to the contact of the bandage with honeycombs). Due to this, the intensity of the over-bandage flow, capable of withstanding the moisture discharged from the protrusion and the peripheral grooved surface on the bandage, is minimized. To increase the aerodynamic and separation efficiency of the proposed device (reduce leakage and increase the separation coefficient), the entire outer surface of the bandage can be grooved with a minimum coefficient of stress concentration.

Claims

1. A wet-steam turbine containing a stator housing equipped with means for holding, removing and discharging moisture, and impellers with blades and a bandage, equipped with moisture-collecting grooves and an annular protrusion, characterized in that the annular grooves are made on the protrusion of the bandage on the stator within the width of the band in front of the protrusion, a seal is made, and the means for removing moisture from the stator housing is made in the form of a transverse partition placed between the seal and the protrusion of the band of the slot.

2. The device according to claim 1, characterized in that the outer surface of the bandage is grooved.

3. The device according to claim 1, characterized in that a cell type seal is applied.