RU2576392C2 - Cylinder steam turbine with regulatory compartment - Google Patents
Cylinder steam turbine with regulatory compartment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2576392C2 RU2576392C2 RU2014116215/06A RU2014116215A RU2576392C2 RU 2576392 C2 RU2576392 C2 RU 2576392C2 RU 2014116215/06 A RU2014116215/06 A RU 2014116215/06A RU 2014116215 A RU2014116215 A RU 2014116215A RU 2576392 C2 RU2576392 C2 RU 2576392C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- cylinder
- cylinder body
- unregulated
- compartment
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при разработке или модернизации паровых турбин.The invention relates to a power system and can be used in the development or modernization of steam turbines.
Известны паровые турбины однокорпусной и двухкорпусной конструкции цилиндра высокого давления активного типа с сопловым парораспределением и проточной частью, включающей в себя одно- или двухступенчатую регулирующую ступень и нерегулируемые ступени. Назначение регулирующей ступени - понижение температуры пара и давления перед входом в нерегулируемые ступени до уровня, обеспечивающего длительную надежную эксплуатацию металла корпуса цилиндра и металла ротора, а также сокращение количества ступеней и сокращение длины турбины. Это достигается увеличением срабатываемого теплоперепада на регулирующей ступени, для чего либо ее средний диаметр увеличивается по сравнению с последующими нерегулируемыми ступенями, если регулирующая ступень - одновенечная ступень давления, либо она выполняется в виде двухвенечной ступени скорости.Steam turbines of a single-case and two-body design of an active-type high-pressure cylinder with nozzle steam distribution and a flow part including a one- or two-stage control stage and unregulated stages are known. The purpose of the control stage is to lower the steam temperature and pressure before entering the unregulated stages to a level that ensures long-term reliable operation of the metal of the cylinder body and the metal of the rotor, as well as reducing the number of stages and reducing the length of the turbine. This is achieved by increasing the triggered heat transfer at the control stage, for which either its average diameter increases compared to subsequent unregulated stages, if the control stage is a single-stage pressure stage, or it is performed as a two-stage speed stage.
Примеры такого конструктивного решения см., например, Е.А. Крафт «Современные паровые турбины», Москва-Ленинград, Энергоиздат, 1933 г., рис. 122-133, 138-140, 147, 148, 150, 151, 155, 159; Л.И. Тубянский и Л.Д. Френкель «Паровые турбины высокого давления ЛМЗ», Москва-Ленинград, Госэнергоиздат, 1956 г., фиг. 1-6; Е.И. Бененсон Л.С. Иоффе «Теплофикационные паровые турбины», Москва, Энергия, 1976 г., рис. 1.1-1.4, 1.7-1.9; А.Г. Курзон, «Судовые паровые и газовые турбины», т. 1, Ленинград, Судпромгиз, 1958 г., рис. 2.37, 2.57, 2.61, 2.62; Г.Д. Баринберг, Ю.М. Бродов и др. «Паровые турбины и турбоустановки Уральского турбинного завода», Екатеринбург, 2010 г., рис. 4.1, 4.2, 4.4, 4.5, 4.13, 4.19, 4.64. Многочисленные публикации показывают распространенность описанного технического решения.For examples of such a constructive solution, see, for example, E.A. Kraft "Modern steam turbines", Moscow-Leningrad, Energoizdat, 1933, fig. 122-133, 138-140, 147, 148, 150, 151, 155, 159; L.I. Tubyansky and L.D. Frenkel “LMZ high-pressure steam turbines”, Moscow-Leningrad, Gosenergoizdat, 1956, FIG. 1-6; E.I. Benenson L.S. Ioffe “Heat-generating steam turbines”, Moscow, Energy, 1976, fig. 1.1-1.4, 1.7-1.9; A.G. Kurzon, “Ship steam and gas turbines”, vol. 1, Leningrad, Sudpromgiz, 1958, fig. 2.37, 2.57, 2.61, 2.62; G.D. Barinberg, Yu.M. Brodov et al. “Steam turbines and turbine units of the Ural Turbine Plant”, Yekaterinburg, 2010, fig. 4.1, 4.2, 4.4, 4.5, 4.13, 4.19, 4.64. Numerous publications show the prevalence of the described technical solution.
Регулирующая ступень включает в себя сопловой аппарат и облопаченное рабочее колесо. Пар к сопловому аппарату подводится через сопловые коробки, закрепленные на корпусе цилиндра. К сопловым коробкам присоединены паровые коробки, в которых размещены регулирующие клапаны.The control stage includes a nozzle apparatus and a bladed impeller. Steam is supplied to the nozzle apparatus through nozzle boxes fixed to the cylinder body. Steam boxes are attached to nozzle boxes, in which control valves are placed.
На фиг. 1 в качестве примера показана типовая конструкция однокорпусного цилиндра высокого давления с сопловым парораспределением. К корпусу 1 приварена сопловая коробка 2, в которой размещен сопловой аппарат 3. К верхней части сопловой коробки приварена паровая коробка, в которой размещен регулирующий клапан. Со стороны, противоположной выходному сечению соплового аппарата 3, размещено концевое уплотнение. Пар, выходящий из соплового аппарата 3, поступает в рабочие лопатки 4 регулирующей ступени, затем проходит через камеру 5 регулирующей ступени и поступает в следующие по ходу пара нерегулируемые ступени 6. На фиг. 2 показана развертка парового канала по среднему диаметру и изображены внутренняя полость сопловой коробки 2, сопловой аппарат 3, состоящий из нескольких сопловых сегментов, в каждом из которых выполнены паровые каналы 7. Тепловым расчетом проточной части определяются геометрические размеры парового канала, в том числе его разворот относительно сечения, перпендикулярного оси вращения ротора (угол установки), высота канала, количество паровых каналов в каждом сопловом сегменте. Между крайними паровыми каналами соседних сопловых сегментов имеются конструктивные интервалы, сумма которых определяет парциальность регулирующей ступени, т.е. долю окружности по среднему диаметру, занятую паровыми каналами. Как правило, в реальных конструкциях паровых турбин с сопловым парораспределением парциальность составляет величину 0,4-0,7.In FIG. 1 shows an example of a typical design of a single-cylinder high-pressure cylinder with nozzle steam distribution. A
Увеличенный теплоперепад, а также парциальность ступени - это факторы, снижающие КПД ступени до 0,5-0,65, что подтверждается практическими расчетами заводов-изготовителей турбин, тепловыми испытаниями заказчиков и теоретическими исследованиями, изложенными в научных публикациях, например, А.В. Щегляев «Паровые турбины», Москва, Энергоиздат, 1933 г., являются неизбежными недостатками известных конструкций регулирующих ступеней турбин с сопловым парораспределением.Increased heat transfer, as well as the partiality of the stage, are factors that reduce the efficiency of the stage to 0.5-0.65, which is confirmed by practical calculations of turbine manufacturing plants, thermal tests of customers and theoretical studies described in scientific publications, for example, A.V. Scheglyaev “Steam turbines”, Moscow, Energoizdat, 1933, are inevitable drawbacks of the known designs of the regulating stages of turbines with nozzle steam distribution.
Кроме того, известная конструкция недостаточно полно обеспечивает снижение температуры стенки корпусов цилиндра в камере регулирующей ступени: часть пара, поступающая к концевому уплотнению, теряет скорость почти до нулевого значения. При этом происходит давно и хорошо известное явление - возрастание температуры пара практически до уровня температуры свежего пара, местный разогрев стенки корпусов цилиндра, повышение местных температурных напряжений, создание благоприятных условий для термоусталостного растрескивания стенки корпусов цилиндра, что многократно происходило при эксплуатации турбин Т-110/120-130, Т-60/65-130 и других, работающих при температуре свежего пара 555°C-565°C, но не наблюдается в турбинах, работающих при температуре свежего пара 500°C-535°C, например Т-50/60-8,8.In addition, the known design does not fully provide a decrease in the temperature of the wall of the cylinder bodies in the chamber of the control stage: the part of the steam entering the end seal loses speed to almost zero. At the same time, a well-known phenomenon occurs - an increase in steam temperature almost to the level of fresh steam temperature, local heating of the wall of the cylinder bodies, an increase in local temperature stresses, the creation of favorable conditions for thermal cracking of the wall of the cylinder bodies, which occurred many times during the operation of T-110 / turbines 120-130, T-60 / 65-130 and others operating at a fresh steam temperature of 555 ° C-565 ° C, but is not observed in turbines operating at a fresh steam temperature of 500 ° C-535 ° C, for example T-50 / 60-8.8.
При работе на переменных режимах, со сниженными нагрузками, возникает температурная несимметрия корпусов цилиндра относительно его оси, приводящая к защемлению вертикальных и поперечных шпонок, нарушению свободы тепловых перемещений и возникновению повышенной вибрации турбины.When operating in variable modes, with reduced loads, temperature asymmetry of the cylinder bodies relative to its axis occurs, leading to pinching of vertical and transverse keys, violation of the freedom of thermal movements and the appearance of increased turbine vibration.
Таким образом, основные недостатки известной конструкции как однокорпусного, так и двухкорпусного цилиндра таковы:Thus, the main disadvantages of the known design of both single-cylinder and double-cylinder cylinders are as follows:
- низкий КПД работы пара до входа в нерегулируемые ступени, а в случае сохранения следа от парциального подвода и в первых нерегулируемых ступенях до наступления равномерного распределения пара по всей окружности;- low efficiency of steam operation before entering unregulated stages, and in the case of a trace from the partial supply and in the first unregulated stages until a uniform distribution of steam over the entire circumference occurs;
- реальная возможность возникновения термоусталостного растрескивания стенок корпусов цилиндра;- the real possibility of thermal fatigue cracking of the walls of the cylinder bodies;
- температурная несимметрия корпусов цилиндра относительно его продольной оси при малых расходах пара.- temperature asymmetry of the cylinder bodies relative to its longitudinal axis at low steam flow rates.
Задачей заявляемого изобретения является устранение вышеописанных недостатков, то есть повышение КПД работы пара за счет снижения потерь от парциального подвода пара, снижение риска возникновения термоусталостного растрескивания стенок корпусов цилиндра, устранение температурной несимметрии температурного поля корпусов цилиндра.The task of the invention is to eliminate the above-described disadvantages, that is, increasing the efficiency of steam by reducing losses from the partial supply of steam, reducing the risk of thermal cracking of the walls of the cylinder bodies, eliminating the temperature asymmetry of the temperature field of the cylinder bodies.
Поставленная задача достигается цилиндром паровой турбины с регулирующим отсеком, состоящим из наружного и внутреннего корпусов, патрубков паровпуска, кольцевой пароподводящей камеры подачи пара в проточную часть с однонаправленным движением парового потока, состоящую из нерегулируемых ступеней давления, обойм, устанавливаемых в наружном корпусе цилиндра, отличающимся тем, что во внутреннем корпусе цилиндра размещены несколько нерегулируемых ступеней давления, образующих регулирующий отсек, остальные нерегулируемые ступени расположены в обоймах наружного корпуса цилиндра, а кольцевая камера подачи пара разделена радиальными перегородками, выполненными из двух частей с гарантированным зазором между ними, на пароподводящие секции, количество которых совпадает с количеством регулирующих клапанов турбины, и совпадающие с секциями направляющего аппарата первой ступени, образованными направляющими лопатками с удлиненной в сторону паровпуска хордой и геометрией профильной части, совпадающей с аналогичными очертаниями прочих лопаток направляющего аппарата.The task is achieved by the cylinder of the steam turbine with a control compartment, consisting of the outer and inner casings, steam inlet pipes, an annular steam supply chamber for supplying steam to the flowing part with unidirectional movement of the steam stream, consisting of unregulated pressure steps, cages installed in the outer cylinder body, characterized in that in the inner cylinder housing there are several unregulated pressure stages forming the control compartment, the remaining unregulated stages are located They are worn in the casing of the outer cylinder body, and the annular chamber of steam supply is divided by radial partitions made of two parts with a guaranteed gap between them into steam supply sections, the number of which coincides with the number of turbine control valves, and coinciding with the sections of the first stage guide vane formed by the guides blades with a chord elongated towards the steam inlet and the geometry of the profile part coinciding with the similar outlines of the other vanes of the guide vane.
Изобретение иллюстрируется фиг. 3, на которой представлен продольный разрез части цилиндра с установленным в нем регулирующим отсеком. В наружном корпусе 1 цилиндра установлен внутренний корпус 2, в котором размещены нерегулируемые ступени давления 3 регулирующего отсека. Пар подводится к кольцевой камере 4 через патрубки наружного 1 и внутреннего 2 корпусов. Кольцевая камера 4 разделена на пароподводящие секции 8, 9, 10, 11 (фиг. 4 и 5) радиальными перегородками 5, что позволило отказаться от установки сопловых коробок, уменьшить разогрев корпусов цилиндра при высоких напряжениях от внутреннего давления пара и увеличить парциальность до 0,9.The invention is illustrated in FIG. 3, which shows a longitudinal section of a portion of the cylinder with a control compartment installed therein. In the
Сама кольцевая камера 4 образована наружной оболочкой внутреннего корпуса 2 и внутренней оболочкой, являющейся одновременно местом для установки уплотнения 6 между внутренним 2 и наружным 1 корпусами. В наружном корпусе 1 установлено концевое уплотнение 7. На фиг. 4 изображен поперечный разрез внутреннего корпуса цилиндра по оси паровпуска и показаны радиальные перегородки 5, разделяющие кольцевую камеру 4 на пароподводящие секции 8, 9, 10 и 11. На фиг. 5 показан внутренний корпус цилиндра в 3D. Количество нерегулируемых ступеней давления в регулирующем отсеке выбирается рассчетно так, чтобы давление корпуса в межкорпусном пространстве 12 обеспечивало уровень напряжений в стенке наружного корпуса 1 цилиндра много меньше предела длительной прочности металла корпуса при достигаемом уровне температуры. Для турбины с начальными параметрами пара 12,8 МПа и t=565°C количество ступеней регулирующего отсека оптимально составляет не более 4-х. На фиг. 3 через межкорпусное пространство 12 протекает пар, выравнивающий температуру стенки внутреннего корпуса 2, из уплотнения 6, конструкция которого выбирается так, чтобы этот расход был бы несколько большим, чем утечка пара через концевое уплотнение 7. Из межкорпусного пространства 12 пар поступает в нерегулируемую ступень, расположенную непосредственно за регулирующим отсеком.The
Выполнение внутреннего корпуса 2 составным из наружной и внутренней оболочек позволяет упростить установку радиальных перегородок 5 в кольцевую камеру 4. Перегородка выполняется из двух частей, одна из которых вварена в верхнюю оболочку, а другая - в нижнюю оболочку с технологическим зазором между ними, что создает условия для перетекания пара из одной секции в другую по всей окружности кольцевой камеры. Этим перетоком восстанавливается осевая температурная симметрия внутреннего корпуса 2 при переходных режимах работы турбины, а особенно - при пуске, когда пар поступает в проточную часть через некоторые из пароподводящих секций 8, 9, 10 и 11. На фиг. 6 изображена развертка направляющего аппарата первой ступени по среднему диаметру, который разделен на секции, соответствующие пароподводящим секциям 8, 9, 10 и 11 (обозначены на фиг. 4), направляющей лопаткой 13, имеющей удлиненную хорду в сторону паровпуска и геометрию профильной части, совпадающую с аналогичными очертаниями прочих лопаток направляющего аппарата. Увеличенная хорда препятствует свободному перетеканию пара между секциями 8, 9, 10 и 11 при частичных режимах работы.The implementation of the
Заявляемым изобретением достигаются следующие результаты.The claimed invention achieves the following results.
1. В связи с увеличенной парциальностью до 0,9, КПД проточной части, расположенной в регулирующем отсеке, возрастает до 0,85, внутренний КПД проточной части цилиндра возрастает до 0,875-088. Это показали проведенные тепловые расчеты.1. Due to the increased partiality up to 0.9, the efficiency of the flow part located in the control compartment increases to 0.85, the internal efficiency of the flow part of the cylinder increases to 0.875-088. This was shown by the performed thermal calculations.
2. Исключен разогрев корпусов цилиндра при высоких напряжениях от внутреннего давления пара.2. The heating of the cylinder bodies at high voltages from the internal vapor pressure is excluded.
3. Обеспечена температурная симметрия корпусов цилиндра относительно продольной оси.3. Provided temperature symmetry of the cylinder bodies relative to the longitudinal axis.
4. Сопловые коробки отсутствуют.4. Nozzle boxes are missing.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014116215/06A RU2576392C2 (en) | 2014-04-22 | 2014-04-22 | Cylinder steam turbine with regulatory compartment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014116215/06A RU2576392C2 (en) | 2014-04-22 | 2014-04-22 | Cylinder steam turbine with regulatory compartment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014116215A RU2014116215A (en) | 2015-10-27 |
RU2576392C2 true RU2576392C2 (en) | 2016-03-10 |
Family
ID=54362655
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014116215/06A RU2576392C2 (en) | 2014-04-22 | 2014-04-22 | Cylinder steam turbine with regulatory compartment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2576392C2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU613130A1 (en) * | 1976-01-19 | 1978-06-30 | Предприятие П/Я М-5978 | Turbine rotary adjusting diafragm |
RU2069769C1 (en) * | 1990-12-18 | 1996-11-27 | Асеа Браун Бовери АГ | Intake casing of axial-flow steam turbine |
EP2028346A2 (en) * | 2007-08-22 | 2009-02-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Steam turbine |
-
2014
- 2014-04-22 RU RU2014116215/06A patent/RU2576392C2/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU613130A1 (en) * | 1976-01-19 | 1978-06-30 | Предприятие П/Я М-5978 | Turbine rotary adjusting diafragm |
RU2069769C1 (en) * | 1990-12-18 | 1996-11-27 | Асеа Браун Бовери АГ | Intake casing of axial-flow steam turbine |
EP2028346A2 (en) * | 2007-08-22 | 2009-02-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Steam turbine |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЩЕГЛЯЕВ А.В., Паровые турбины, Москва. "Энергия", 1976, с. 288-291, турбина К-300-240. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014116215A (en) | 2015-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2611465C2 (en) | Airfoil profile | |
US8973372B2 (en) | Combustor shell air recirculation system in a gas turbine engine | |
US20160090861A1 (en) | Steam turbine | |
RU2573861C2 (en) | Updating of power converter plant and updated power converter plant | |
US20110232285A1 (en) | Method for operating a steam turbine with an impulse rotor and a steam turbine | |
RU2299332C1 (en) | Double-flow cylinder for the steam-turbine installation | |
US20130243564A1 (en) | Exhaust diffuser for turbine | |
US10227873B2 (en) | Steam turbine | |
RU2576392C2 (en) | Cylinder steam turbine with regulatory compartment | |
CN103953401B (en) | High-and-medium pressure cylinder of steam turbine for thermal power plant | |
KR101949058B1 (en) | Steam turbine, and method for operating a steam turbine | |
JP2018132027A5 (en) | ||
KR101595996B1 (en) | Gas turbine with variable internal cooling passage using shape memory alloy | |
KR102243459B1 (en) | Steam turbine | |
IT8224876A1 (en) | CENTRIFUGAL COMPRESSOR WITH VAPORISABLE LIQUID INJECTION | |
Zaryankin et al. | Control valves and cascades for the first stages of turbines with ultrasupercritical steam parameters | |
Arkadyev | Features of steam turbine cooling by the example of an SKR-100 turbine for supercritical steam parameters | |
CN209354200U (en) | The level steam turbines such as overcritical 600MW | |
JP6005861B2 (en) | Low pressure turbine | |
RU2490479C2 (en) | Single-cylinder extraction turbine for combined-cycle plant | |
RU2520769C1 (en) | Steam turbine condenser | |
US10989069B2 (en) | Steam turbine cooling unit | |
RU2661915C1 (en) | Inlet flow section for one-shaft device | |
US20180119573A1 (en) | Containment sleeve of a turbomachinery bearing and turbomachinery equipped with said sleeve | |
KR20180030214A (en) | Introduce overload into the steam turbine |