RU2307940C2 - Wet steam reaction turbine - Google Patents
Wet steam reaction turbine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2307940C2 RU2307940C2 RU2005135773/06A RU2005135773A RU2307940C2 RU 2307940 C2 RU2307940 C2 RU 2307940C2 RU 2005135773/06 A RU2005135773/06 A RU 2005135773/06A RU 2005135773 A RU2005135773 A RU 2005135773A RU 2307940 C2 RU2307940 C2 RU 2307940C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- condensate
- disk
- rotor
- channels
- wet steam
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области турбостроения, преимущественно к турбинам, работающим на влажном паре и "сыром" природном газе, и может применяться в паровых и газовых турбомашинах для привода электрогенераторов, компрессоров, насосов.The invention relates to the field of turbine construction, mainly to turbines operating on wet steam and "raw" natural gas, and can be used in steam and gas turbomachines to drive electric generators, compressors, pumps.
Известны двухпоточные радиально-осевые турбины, содержащие радиальный сопловой аппарат с разделителем потоков и осевые лопаточные венцы, между которыми расположена камера с разделительным гребнем на роторе, при этом полость разделителя потоков сообщается с полостью камеры посредством кольцевой щели, снабженной боковыми козырьками, отогнутыми внутрь полости разделителя (Авторское свидетельство СССР №901584, кл. F01D 25/32, 1982). Указанное устройство обеспечивает удаление конденсата перед рабочими венцами за счет наличия полого разделителя потоков, сообщающегося с полостью камеры.Known dual-flow radial-axial turbines containing a radial nozzle apparatus with a flow separator and axial blade crowns between which there is a chamber with a separating ridge on the rotor, while the cavity of the flow separator communicates with the cavity of the chamber by means of an annular gap provided with side visors bent into the cavity of the separator (USSR author's certificate No. 901584, class F01D 25/32, 1982). The specified device provides for the removal of condensate in front of the working crowns due to the presence of a hollow separator flows in communication with the cavity of the chamber.
Недостатками известного устройства является сложность его конструкции и недостаточно высокая сепарационная эффективность. Кроме того, данное устройство обеспечивает эффективную работу лишь при использовании в качестве рабочего тела влажного пара. При работе на влажном паре или "сыром" газе устройство не обеспечит эффективного отделения конденсата и твердых частиц, поскольку не созданы условия для их направленной сепарации.The disadvantages of the known device is the complexity of its design and insufficiently high separation efficiency. In addition, this device provides efficient operation only when using wet steam as a working fluid. When working on wet steam or "raw" gas, the device will not provide effective separation of condensate and solid particles, since the conditions for their directed separation are not created.
Также известны реактивные турбины, содержащие корпус, в котором размещен рабочий орган типа Сегнерова колеса с тангенциально установленными соплами (Патент США №3032988, кл. 60-39.35, 1962). Рабочее колесо устройства выполнено в виде полого барабана, закрытого с торцов двумя дисками.Also known are jet turbines containing a housing in which a working element of the Segner wheel type with tangentially mounted nozzles is placed (US Patent No. 3032988, CL 60-39.35, 1962). The impeller of the device is made in the form of a hollow drum, closed at the ends of two disks.
Указанная конструкция турбины при работе на двухфазном потоке обеспечивает эффективную сепарацию конденсата благодаря оригинальной конструкции рабочего колеса. Однако в ней не предусмотрено удаление конденсата из зоны сепарации, в результате чего отсепарированный конденсат в виде капель многократно отражается от одних лопаток турбины к другим, вызывая их эрозию. В процессе рециркуляции капель происходит их укрупнение и накопление конденсата в полости рабочего колеса.The specified design of the turbine when operating on a two-phase flow provides efficient condensate separation due to the original design of the impeller. However, it does not provide for the removal of condensate from the separation zone, as a result of which the separated condensate in the form of droplets is repeatedly reflected from one turbine blade to another, causing their erosion. In the process of droplet recirculation, they become larger and condensate accumulates in the cavity of the impeller.
Известна также реактивная турбина для двухфазного потока, содержащая корпус и ротор, на полом валу которого установлено рабочее колесо в виде системы криволинейных радиальных каналов, сообщающихся с полостью вала, в выходных участках которых, отогнутых в тангенциальном направлении относительно окружности рабочего колеса, установлены сопла Лаваля (Экономический патент ГДР №213973, кл. F01D 1/32, 1984).A jet turbine for a two-phase flow is also known, comprising a housing and a rotor, on the hollow shaft of which an impeller is installed in the form of a system of curved radial channels communicating with the shaft cavity, in the outlet sections of which, bent in the tangential direction relative to the circumference of the impeller, Laval nozzles are installed ( GDR Economic Patent No. 213973, CL F01D 1/32, 1984).
Однако в указанном устройстве на конструктивном уровне не организован отвод отсепарированного конденсата, вследствие чего происходит эрозионное разрушение сопел и стенок участков каналов, примыкающих к соплам.However, in the specified device at the constructive level, the separation of the separated condensate is not organized, as a result of which the nozzles and the walls of the sections of the channels adjacent to the nozzles are eroded.
Из известных турбин наиболее близкой к предлагаемой является реактивная турбина для многофазного рабочего тела (Патент РФ №2086774, кл. F01D 1/32, F01D 25/32, 1997), в которой на полом валу установлено рабочее колесо в виде диска с системой криволинейных каналов, сообщающихся с полостью вала. Выходные участки каналов отогнуты в тангенциальном направлении относительно окружности рабочего колеса и соединены с соплами Лаваля. Выходные участки каналов имеют дополнительные отводные сепарационные каналы со сливными отверстиями, перекрытыми обратными клапанами. Отсепарированный конденсат собирается в отводных сепарационных каналах и затем сбрасывается из рабочего колеса через клапаны и сливные отверстия.Of the known turbines, the closest to the proposed one is a jet turbine for a multiphase working fluid (RF Patent No. 2086774, class F01D 1/32, F01D 25/32, 1997), in which an impeller is installed on the hollow shaft in the form of a disk with a curved channel system communicating with the cavity of the shaft. The output sections of the channels are bent in a tangential direction relative to the circumference of the impeller and are connected to Laval nozzles. The outlet sections of the channels have additional diversion separation channels with drain openings blocked by check valves. The separated condensate is collected in the bypass separation channels and then discharged from the impeller through valves and drain holes.
Недостатки приведенного устройства: фактически не используется в целях сепарации действие Кориолисова ускорения, возникающего при движении жидких частиц в радиальном направлении; на клапаны в работе действуют значительные по величине центробежные силы, направленные нормально к поверхностям их подвижного контакта, что вызывает несимметрично направленные силы трения и повышает необходимые перестанавлиающие усилия, снижая степень чувствительности клапанов в функции столба отсепарированного конденсата; степень повышения уровня конденсата над различными клапанами не одинакова, что вызывает дебаланс масс рабочего колеса и, как следствие, дополнительную причину вибрации турбины.The disadvantages of the above device: in fact, the Coriolis acceleration action arising from the movement of liquid particles in the radial direction is not actually used for separation purposes; Valves in operation are affected by significant centrifugal forces directed normally to the surfaces of their movable contact, which causes asymmetrically directed friction forces and increases the necessary stopping forces, reducing the degree of sensitivity of the valves as a column of separated condensate; the degree of increase in the level of condensate over the various valves is not the same, which causes the impeller mass unbalance and, as a result, an additional cause of turbine vibration.
Цель настоящего изобретения: создание конструкции реактивной турбины, обеспечивающей при работе на влажном паре или "сыром" газе ликвидацию эрозии стенок сопел и, таким образом, повышение надежности работы и ресурса турбины.The purpose of the present invention: the creation of the design of a jet turbine, providing when working on wet steam or "raw" gas, the elimination of erosion of the walls of the nozzles and, thus, increasing the reliability and resource of the turbine.
Поставленная цель достигается тем, что в реактивной турбине для влажного пара (газа), содержащей корпус, вал и полый ротор в виде, по крайней мере, одного диска, ротор имеет систему раздающих каналов, соединяющих полость ротора с соплами Лаваля, которые размещены тангенциально на периферии ротора. Задние по отношению к направлению вращения стенки раздающих каналов выполнены в виде проницаемых перегородок, отделяющих раздающие каналы от камер сбора конденсата. Зоны камер, наиболее удаленные в направлении радиусов, сообщаются с кольцевой камерой диска с установленными в ней трубками отвода конденсата, входные отверстия которых расположены нормально к направлению вращения диска. Трубки соединены с линией отвода конденсата из турбины.This goal is achieved by the fact that in a jet turbine for wet steam (gas) containing a housing, a shaft and a hollow rotor in the form of at least one disk, the rotor has a system of dispensing channels connecting the rotor cavity with Laval nozzles, which are placed tangentially on the periphery of the rotor. The walls of the distribution channels that are rear in relation to the direction of rotation are made in the form of permeable partitions separating the distribution channels from the condensate collection chambers. The zones of the chambers that are farthest in the direction of the radii communicate with the annular chamber of the disk with condensate drain pipes installed in it, the inlet openings of which are located normally to the direction of rotation of the disk. The tubes are connected to the condensate drain line from the turbine.
Сепарация конденсата из влажного пара происходит в раздающих каналах под действием Кориолисова ускорения, возникающего при движении жидких частиц в радиальном направлении. Отсепарированный конденсат собирается камерах сбора конденсата и отводится в кольцевую камеру диска, из которой по трубкам отвода конденсата отводится из турбины в линию отвода конденсата.Condensation is separated from wet steam in the distribution channels under the influence of Coriolis acceleration, which occurs when liquid particles move in the radial direction. The separated condensate is collected by the condensate collection chambers and discharged into the annular disk chamber, from which the condensate drain pipes are discharged from the turbine to the condensate drain line.
В предпочтительном варианте: раздающие каналы расположены под острым углом относительно осей сопел; поперечное сечение раздающих каналов имеет прямоугольную форму и расположено так, что большая сторона прямоугольника параллельна оси ротора; поперечное сечение сопел имеет прямоугольную форму; проницаемые перегородки выполнены в виде жалюзи, пластины которых установлены в раздающих каналах под острым углом навстречу потоку пара.In a preferred embodiment: the distribution channels are located at an acute angle relative to the axes of the nozzles; the cross section of the dispensing channels has a rectangular shape and is located so that the large side of the rectangle is parallel to the axis of the rotor; the cross section of the nozzles is rectangular; permeable partitions are made in the form of blinds, the plates of which are installed in the distribution channels at an acute angle towards the steam flow.
На фиг.1 устройство изображено в виде осевого разреза А-А на фиг.2; на фиг.2 представлены поперечные разрезы Б-Б и В-В на фиг.1.In Fig.1 the device is depicted in the form of an axial section aa in Fig.2; figure 2 presents the transverse sections BB and BB in figure 1.
Турбина содержит корпус 1 с патрубком 2 отвода отработавшего пара. В корпусе 1 на валу 3 установлен ротор, состоящий из одного или нескольких дисков 4, имеющих центральный канал 5, соединенный раздающими каналами 6 с тангенциально расположенными соплами Лаваля 7. Задняя стенка (с учетом направления вращения ротора 4) канала 6 выполнена в виде проницаемой перегородки 8, отделяющей канал 6 от камеры сбора конденсата 9. Наиболее удаленная вдоль радиуса (периферийная) часть камеры 9 посредством отверстия 10 сообщается с полостью кольцевой камеры 11 диска 4. Внутри камеры 11 неподвижно относительно корпуса 1 установлены трубки отвода конденсата 12, концы которых отогнуты так, что их входные отверстия расположены нормально к направлению вращения диска. Трубки 12 соединены с линией 13 отвода конденсата из турбины.The turbine contains a
Ротор установлен в корпусе 1 посредством подшипников 14 и снабжен уплотнениями 15.The rotor is installed in the
Корпус 1 снабжен паровым патрубком 16, постоянно сообщающимся с центральным каналом 5 ротора 4.The
Работа турбины основана на реактивном действии истекающих из сопел 7 струй парового (газового) потока.The operation of the turbine is based on the reactive action of 7 jets of the steam (gas) stream flowing out of the nozzles.
Рабочее тело в виде влажного пара или "сырого" природного газа подводится под давлением через патрубок 16, центральный канал 5 и раздающие каналы 6 к соплам 7 и истекает их них. Создаваемый при этом на роторе и валу 3 крутящий момент приводит во вращение потребитель механической работы: электрогенератор, компрессор, насос или иной агрегат.The working fluid in the form of wet steam or "raw" natural gas is supplied under pressure through the pipe 16, the Central channel 5 and the
В раздающих каналах 6 содержащийся во влажном паре или природном газе конденсат под действием сил, обусловленных Кориолисовым ускорением, отбрасывается на проницаемые перегородки 8 и проходит из каналов 6 в камеры сбора конденсата 9 и скапливается в периферийной его части. По мере накопления конденсата в камерах 9 он отводится в полость кольцевой камеры 11, далее через трубки отвода конденсата 12 - в линию 13 отвода конденсата. При этом движение конденсата обусловлено, во-первых, действием перепада давлений между камерами 9 и выпуском из линии 13, во-вторых, под действием скоростного напора конденсата, имеющего угловую скорость ротора относительно неподвижных трубок 12.In the dispensing
Расположение раздающих каналов 6 под острым углом относительно осей сопел 7 приводит к тому, что вектор Кориолисова ускорения направлен нормально (с небольшими отклонениями от нормали) в сторону проницаемых перегородок 8. Кроме того, в случае выбора формы поперечного сечения каналов 6 в виде прямоугольника с расположением его так, что большая сторона прямоугольника параллельна оси ротора, достигается минимизация длины траектории движения жидких частиц до проницаемой перегородки 8. Эти два фактора способствуют эффективной и практически полной сепарации всех жидкостных частиц и переходу их в камеры сбора конденсата 9.The location of the
Конденсат под действием центробежных сил располагается внутри кольцевой камеры 11 в виде жидкостного кольца, толщина которого во всех точках по окружности одинакова. Это приводит к отсутствию дебаланса ротора и причин вибрации турбины.The condensate under the action of centrifugal forces is located inside the
Сопла Лаваля 7 могут быть выполнены с классическим круглым поперечным сечением, обеспечивающим их максимальное собственное КПД. Однако вариант, при котором сопла 7 выполняют с прямоугольной формой поперечного сечения, позволяет уменьшить длину переходной части канала 6 с одновременным снижением аэродинамических потерь в нем, оптимизируя КПД системы "канал 6 - сопло 7", а также упростить технологию изготовления диска 4 в целом.Laval
Проницаемые перегородки 8 выполнены в виде сеток.
При варианте выполнения проницаемых перегородок 8 в виде жалюзи, пластины которых установлены под острым углом навстречу потоку пара, достигается захват жидких частиц пластинами жалюзи и дополнительное воздействие скоростного напора потока пара в канале 6 на перетекание капель из каналов 6 в камеры 9.In the embodiment of the
Корпус и диски турбины могут быть выполнены по известным технологиям с применением в качестве основных процессов как литейных, так и путем соединений на сварке штампованных форм из листового сортопроката, что более предпочтительно и экономично для принятых конфигураций.The casing and disks of the turbine can be made by known technologies using both foundry and welding joints of stamped molds from sheet sections, which is more preferable and economical for the adopted configurations.
Предлагаемая конструкция турбины за счет повышенного ресурса и сравнительно низкой стоимости изготовления может найти применение в теплоэнергетике и на промыслах газоконденсатных месторождений в качестве турбодросселя для снижения давления с одновременным получением за счет используемого перепада давлений электроэнергии с последующим ее использованием.The proposed design of the turbine due to the increased resource and relatively low cost of manufacture can find application in the power industry and in the fields of gas condensate fields as a turbo-throttle to reduce pressure while at the same time generating electric pressure differential with its subsequent use.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005135773/06A RU2307940C2 (en) | 2005-11-17 | 2005-11-17 | Wet steam reaction turbine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005135773/06A RU2307940C2 (en) | 2005-11-17 | 2005-11-17 | Wet steam reaction turbine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005135773A RU2005135773A (en) | 2007-05-27 |
RU2307940C2 true RU2307940C2 (en) | 2007-10-10 |
Family
ID=38310375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005135773/06A RU2307940C2 (en) | 2005-11-17 | 2005-11-17 | Wet steam reaction turbine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2307940C2 (en) |
-
2005
- 2005-11-17 RU RU2005135773/06A patent/RU2307940C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005135773A (en) | 2007-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0032815B1 (en) | Two-phase reaction turbine | |
RU2554587C1 (en) | Device with centrifugal separator | |
JP2016125488A (en) | Dirt extraction apparatus for gas turbine engine | |
US4336039A (en) | Geothermal turbine | |
JPS5919792Y2 (en) | energy recovery device | |
US3881842A (en) | Diaphragm for steam turbine stage | |
EP0097608B1 (en) | Turbine wheel having buckets or blades machined into the outer circumference of the wheel | |
EA012818B1 (en) | Rotor for rotary machine and a rotary machine | |
RU2307940C2 (en) | Wet steam reaction turbine | |
US4157880A (en) | Turbine rotor tip water collector | |
EP0135365B1 (en) | Regenerative-compressor | |
CN103052763A (en) | Radial turbine | |
RU2086774C1 (en) | Reaction turbine for multi-phase working medium | |
RU2435078C2 (en) | Device for clarification of oil of hydro-systems | |
CN109252903B (en) | Condensed water discharge structure of steam turbine and method for reforming same | |
AU2016291301B2 (en) | Tubular adhesion turbine or pump | |
EP0097605B1 (en) | High speed supersonic impulse turbine | |
US4573870A (en) | Solid turbine wheel with guided discharge | |
RU2041384C1 (en) | Labyrinth-vortex machine | |
US744727A (en) | Means for improving the efficiency of turbines. | |
US10697329B2 (en) | Turbine diaphragm drain | |
CN106917640B (en) | Turbine bladeless impeller, rotor and multi-channel turbine | |
RU2137925C1 (en) | Steam-turbine diaphragm | |
RU3783U1 (en) | MULTI-PHASE WORK TURBINE | |
SU1411009A1 (en) | Mechanical moisture separator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091118 |