RU2321757C2

RU2321757C2 - High-pressure cylinder for steam turbine

Info

Publication number: RU2321757C2
Application number: RU2006111673/06A
Authority: RU
Inventors: Михаил Викторович Бакурадзе (RU); Михаил Викторович Бакурадзе; Андрей Николаевич Бабиев (RU); Андрей Николаевич Бабиев; Сергей Алексеевич Кошелев (RU); Сергей Алексеевич Кошелев; Николай Николаевич Гудков (RU); Николай Николаевич Гудков
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Теплоэнергосервис-ЭК" (ОАО "Теплоэнергосервис-ЭК")
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2008-04-10
Also published as: RU2006111673A

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: high-pressure cylinder comprises outer housing, member for control of velocity, several groups of pressure stages, by-pass chamber formed in the top section of first two groups of pressure stages between the chamber downstream of the control member and the shell of the outer housing. The stators of the first and second groups are mounted in individual races and are separated with a chamber. The by-pass chamber is in communication with the chamber between the first and second groups of pressure members through the opening made in the shell of the outer housing and opening made in the top face and flange for securing the stator member. The top face of the by-pass chamber is connected with the connecting pipe flange provided with outer and inner branch pipes. The opening in the shell of the outer housing between the first and second groups of the pressure stages receives the connecting pipe with the vertical branch pipe movably connected with the inner branch pipe of the top connecting pipe and sealed with, e.g., piston sealing rings. The outer branch pipe of the top connecting pipe is connected with the pipeline for sucking steam from the chamber via an additional pipeline downstream of the second group of pressure stages through a throttle control valve.

EFFECT: enhanced efficiency.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики, к турбиностроению, и может быть использовано в цилиндрах высокого давления паровых турбин.The invention relates to the field of energy, to turbine engineering, and can be used in high pressure cylinders of steam turbines.

Известна конструкция цилиндра высокого давления, включающая наружный корпус, регулирующую ступень скорости, несколько групп ступеней давления, статоры первой и второй групп которых установлены в отдельных обоймах с камерой между ними, между камерой за регулирующей ступенью и обечайкой наружного корпуса у первых двух групп ступеней давления в верхней половине образована байпасная камера, сообщающаяся с камерой между первой и второй группами через отверстие в обечайке внешнего корпуса и имеющая на верхнем торце отверстие и фланец для присоединения статорного элемента. В известной конструкции цилиндра здесь установлен дополнительный (байпасный) регулирующий клапан, в открытом положении поршня клапана пар из камеры за регулирующей ступенью в обход первой группы ступеней давления проходит байпасную камеру и через отверстие в обечайке наружного корпуса проходит в камеру за первой группой ступеней давления, что позволяет пропустить через следующие группы ступеней давления повышенный расход пара, в положении закрытия поршень байпасного клапана закрывает отверстие в обечайке наружного корпуса, упираясь на установленное здесь седло (Отраслевой каталог. Паротурбинные энергетические установки. - М.: НИИЭИНФОРМЭНЕРГОМАШ, 1984. С.66. Рис.29).A known design of a high-pressure cylinder, including an outer casing that controls a speed step, several groups of pressure steps, the stators of the first and second groups of which are installed in separate cages with a chamber between them, between the chamber behind the control step and the casing of the outer casing at the first two groups of pressure steps in a bypass chamber is formed in the upper half, communicating with the camera between the first and second groups through an opening in the shell of the outer casing and having an opening and a flange for isoedineniya stator element. In the known cylinder design, an additional (bypass) control valve is installed here, in the open position of the valve piston, steam from the chamber behind the control stage bypasses the first group of pressure stages, the bypass chamber passes through the hole in the casing of the outer casing and passes into the chamber behind the first group of pressure stages, which allows increased steam flow through the following groups of pressure steps; in the closing position, the bypass valve piston closes the hole in the casing of the outer casing, abutting on the saddle installed here (Industry catalog. Steam turbine power plants. - M .: NIIEINFORMENERGOMASH, 1984. P.66. Fig. 29).

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 устройства, принятого за прототип, а также причиной, препятствующей достижению желаемого технического результата при использовании упомянутого известного устройства, является то, что в режиме с открытым байпасным клапаном упомянутый цилиндр высокого давления работает с пониженной экономичностью из-за того, что первая группа ступеней давления не вырабатывает мощности, то есть работает в режиме вентиляции, на входе во вторую группу ступеней давления повышенные потери вследствие резких изменений проходных сечений и резких поворотов, последующие группы ступеней давления работают в нерасчетном режиме. Кроме того, в известном цилиндре высокого давления отсутствует регенеративный отбор пара из камеры между первой и второй группой ступеней давления, первый отбор на подогреватель высокого давления осуществляется из камеры за второй группой ступеней давления. Однако, на частичных (с пониженной нагрузкой) режимах работы турбины давление пара в верхнем регенеративном отборе снижается, из-за чего понижается температура питательной воды, и, соответственно, снижается экономичность турбоустановки. Из этой же камеры за второй группой ступеней давления в некоторых турбоустановках производят отбор для потребителей пара определенного высокого давления для производственных целей, а на частичных режимах работы турбины давление пара в этой камере недостаточное. Но в известном цилиндре высокого давления вывод отбора пара из камеры за первой группой ступеней давления был нецелесообразен, так как при открытом байпасном клапане в нее проходит пар с давлением и температурой, соответствующими выходу из регулирующей ступени - отбор пара с такими высокими параметрами приведет к снижению мощности и экономичности турбины на этом режиме.The disadvantage of the device adopted for the prototype, as well as the reason that impedes the achievement of the desired technical result when using the aforementioned known device, is that in the open bypass valve mode, the high-pressure cylinder operates with reduced efficiency due to the fact that the first group of pressure stages does not generate power, that is, it works in ventilation mode, at the entrance to the second group of pressure stages, increased losses due to sharp changes in the flow cross sections and sharp ovorotov, subsequent groups of pressure steps operate in off-design mode. In addition, in the known high-pressure cylinder there is no regenerative extraction of steam from the chamber between the first and second group of pressure stages, the first selection to the high-pressure heater is carried out from the chamber behind the second group of pressure stages. However, in partial (with reduced load) turbine operating modes, the vapor pressure in the upper regenerative extraction decreases, which causes the temperature of the feed water to decrease, and, accordingly, the cost of the turbine installation. From the same chamber, for the second group of pressure stages, in some turbine units, steam of a certain high pressure is selected for production purposes for consumers, and in partial modes of operation of the turbine the steam pressure in this chamber is insufficient. But in the well-known high-pressure cylinder, the withdrawal of steam extraction from the chamber behind the first group of pressure stages was impractical, since with the bypass valve open, steam with pressure and temperature corresponding to the output of the control stage passes into it - steam extraction with such high parameters will lead to a decrease in power and turbine economy in this mode.

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. При этом предлагаемое изобретение не вытекает явным для специалиста образом из известного уровня техники и определенного заявителем.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, as well as the 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. However, the proposed invention does not follow explicitly for a specialist in the manner of the prior art and defined by the applicant.

Определение из выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков, позволило выявить в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков по отношению к рассматриваемому заявителем техническому результату, изложенную в нижеприведенной формуле изобретения.The determination of the prototype analogues identified as the closest technical solution for the totality of features made it possible to identify in the claimed device a combination of significant distinguishing features with respect to the technical result considered by the applicant, as set forth in the claims below.

Заявляемое техническое решение позволяет обеспечить необходимое давление пара в трубопроводе отбора пара к производственному потребителю в широком диапазоне нагрузки турбины, что позволяет существенно повысить экономичность цилиндра высокого давления и турбоустановки в целом.The claimed technical solution allows to provide the necessary steam pressure in the steam extraction pipeline to the production consumer in a wide load range of the turbine, which can significantly increase the efficiency of the high-pressure cylinder and turbine unit as a whole.

Предложен цилиндр высокого давления паровой турбины, включающий наружный корпус, регулирующую ступень скорости, несколько групп ступеней давления, статоры первой и второй групп которых установлены в отдельных обоймах с камерой между ними, байпасную камеру, образованную в верхней половине у первых двух групп ступеней давления между камерой за регулирующей ступенью и обечайкой наружного корпуса, сообщающуюся с камерой между первой и второй группами ступеней давления через отверстие в обечайке внешнего корпуса и имеющую на верхнем торце отверстие и фланец для присоединения статорного элемента, при этом к верхнему торцу байпасной камеры присоединен своим фланцем штуцер с внешним и внутренним патрубками, а в отверстии обечайки внешнего корпуса между первой и второй группами ступеней давления установлен штуцер с вертикальным патрубком, соединенным подвижно с внутренним патрубком верхнего штуцера и уплотненным с ним, например, поршневыми уплотнительными кольцами, причем внешний патрубок верхнего штуцера присоединен посредством дополнительного трубопровода к трубопроводу отбора из камеры за второй группой ступеней давления через дроссельно-регулирующий клапан.A high-pressure cylinder of a steam turbine is proposed, including an outer casing that controls a speed stage, several groups of pressure stages, the stators of the first and second groups of which are installed in separate cages with a chamber between them, a bypass chamber formed in the upper half of the first two groups of pressure stages between the chamber behind the control step and the shell of the outer casing, communicating with the chamber between the first and second groups of pressure steps through an opening in the casing of the outer casing and having on the upper end an opening and a flange for connecting the stator element, while a nozzle with an external and an internal nozzle is connected to the upper end of the bypass chamber with its flange, and a nozzle with a vertical nozzle movably connected to the inner nozzle of an upper the fitting and sealed with it, for example, piston sealing rings, and the outer pipe of the upper fitting is connected via an additional pipe to the pipe ode selection from the chamber for the second group of pressure stages via the throttle control valve.

Изобретение иллюстрируется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.

Цилиндр высокого давления включает наружный корпус 1, регулирующую ступень скорости 2, несколько групп ступеней давления. Статоры первой 3 и второй 4 групп ступеней давления установлены в отдельных обоймах 5 и 6 с камерой 7 между ними. Между камерой 8 за регулирующей ступенью 2 и обечайкой 9 наружного корпуса 1 у первой 3 и второй 4 групп ступеней давления в верхней половине расположена байпасная камера 10, сообщающаяся с камерой 7 между первой 3 и второй 4 группами ступеней давления через отверстие 11 в обечайке 9 наружного корпуса 1. На верхнем торце 12 камеры 7 выполнено отверстие 13. За второй группой ступеней 4 расположена камера 14, соединенная с трубопроводом отбора 15 на подогреватель высокого давления (ПВД). К отверстию 13 байпасной камеры 10 присоединен своим фланцем штуцер 16 с внешним 17 и внутренним 18 патрубками, а в отверстии 11 обечайки 9 наружного корпуса 1 между первой 3 и второй 4 группой ступеней давления установлен штуцер 19 с вертикальным патрубком 20, соединенным подвижно с внутренним патрубком 18 верхнего штуцера 16 и уплотненным с ним при помощи поршневых уплотнительных колец 21. Внешний патрубок 17 верхнего штуцера 16 присоединен посредством дополнительного трубопровода 22 через дроссельно-регулирующий клапан 23 к трубопроводу 15 и далее на производственный отбор (ПО).The high-pressure cylinder includes an outer casing 1, which controls the speed stage 2, several groups of pressure stages. The stators of the first 3 and second 4 groups of pressure stages are installed in separate cages 5 and 6 with a chamber 7 between them. Between the chamber 8 behind the control stage 2 and the casing 9 of the outer casing 1 at the first 3 and second 4 groups of pressure steps, a bypass chamber 10 is located in the upper half, communicating with the chamber 7 between the first 3 and second 4 groups of pressure steps through an opening 11 in the casing 9 of the outer of the housing 1. At the upper end 12 of the chamber 7, a hole 13 is made. Behind the second group of steps 4 is a chamber 14 connected to the selection pipe 15 to a high pressure heater (LDPE). A fitting 16 with an external 17 and an internal 18 nozzles is connected to an opening 13 of the bypass chamber 10 with its flange, and a fitting 19 with a vertical nozzle 20 movably connected to the inner nozzle is installed in the hole 11 of the shell 9 of the outer casing 1 between the first 3 and second 4 groups of pressure stages 18 of the upper fitting 16 and sealed with it by means of piston sealing rings 21. The outer pipe 17 of the upper fitting 16 is connected via an additional pipe 22 through a throttle-control valve 23 to the pipe 15 and then on p oizvodstvenny selection (ON).

Во время работы турбины пар проходит через регулирующую ступень 2, камеру 8 за регулирующей ступенью, первую группу ступеней давления 3, вторую группу ступеней давления 4 и далее через следующие ступени проточной части. Часть пара уходит из камеры 14 через трубопровод 15 в отбор на подогреватель высокого давления и на производственный отбор. При снижении мощности турбины (уменьшении электрической нагрузки) уменьшается давление пара в камере 8 за регулирующей ступенью, в камере 7 за первой группой ступеней давления 3, в камере 14 за второй группой ступеней 4 и, соответственно, в трубопроводе отбора 15 и, если давление в нем снижается до недопустимой величины, то по импульсному сигналу на регулирующий клапан 23 он открывается и пар из камеры 7, проходя патрубки 20, 18, 17, трубопровод 22, подается в трубопровод 15 на производственный отбор, пока давление пара в камере 7 за первой группой ступеней давления не станет ниже допустимой величины. Таким образом, обеспечивается необходимое давление пара в трубопроводе отбора пара к производственному потребителю в широком диапазоне нагрузки турбины, поскольку давление пара в камере 7 за первой группой ступеней 3 всегда значительно больше давления в камере 14 за второй группой ступеней 4.During the operation of the turbine, steam passes through the control stage 2, the chamber 8 behind the control stage, the first group of pressure steps 3, the second group of pressure steps 4 and then through the next steps of the flow part. Part of the steam leaves the chamber 14 through the pipeline 15 to the selection to the high-pressure heater and to the production selection. When the turbine power decreases (electric load decreases), the vapor pressure in the chamber 8 behind the control stage decreases, in the chamber 7 after the first group of pressure stages 3, in the chamber 14 after the second group of stages 4 and, accordingly, in the selection pipe 15 and, if the pressure in it decreases to an unacceptable value, then, by a pulse signal to the control valve 23, it opens and steam from the chamber 7, passing through the nozzles 20, 18, 17, pipe 22, is fed into the pipe 15 for production selection, while the vapor pressure in the chamber 7 after the first group steps its pressure will not fall below the permissible value. Thus, the required steam pressure in the steam extraction pipeline to the production consumer is ensured in a wide range of turbine load, since the vapor pressure in the chamber 7 behind the first group of stages 3 is always much higher than the pressure in the chamber 14 behind the second group of stages 4.

Claims

A high pressure cylinder of a steam turbine, including an outer casing that controls the speed stage, several groups of pressure stages, the stators of the first and second groups of which are installed in separate cages with a chamber between them, a bypass chamber formed in the upper half of the first two groups of pressure stages between the chamber behind the regulating step and the shell of the outer casing, communicating with the chamber between the first and second groups of pressure steps through an opening in the shell of the outer casing and having an opening on the upper end and a flange for connecting the stator element, characterized in that a nozzle with an external and an internal nozzle is connected to its upper end bypass flange, and a nozzle with a vertical nozzle movably connected to the inner nozzle is installed between the first and second groups of pressure stages in the hole of the shell of the external housing the upper fitting and sealed with it, for example, piston sealing rings, while the outer pipe of the upper fitting is connected via pipes to the pipes selecting a wire from the camera for a second group of pressure stages via the throttle control valve.