RU2673362C1 - Устройство соплового парораспределения паровой турбины с выносной камерой смешения - Google Patents
Устройство соплового парораспределения паровой турбины с выносной камерой смешения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2673362C1 RU2673362C1 RU2017147002A RU2017147002A RU2673362C1 RU 2673362 C1 RU2673362 C1 RU 2673362C1 RU 2017147002 A RU2017147002 A RU 2017147002A RU 2017147002 A RU2017147002 A RU 2017147002A RU 2673362 C1 RU2673362 C1 RU 2673362C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- mixing chamber
- pressure cylinder
- nozzle
- turbine
- Prior art date
Links
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 208000035051 Malignant migrating focal seizures of infancy Diseases 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 208000012054 malignant migrating partial seizures of infancy Diseases 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
- F01D1/02—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/10—Final actuators
- F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
- F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области энергетического машиностроения и призвано устранить все отрицательные последствия, присущие сопловому парораспределению. Предлагается новая система соплового парораспределения с выносной камерой смешения, преимущественно для паровых турбин, содержащая стопорный клапан и ряд последовательно открывающихся регулирующих клапанов. При этом пар после регулирующих клапанов направляется не к сопловому аппарату регулирующий ступени, а в выносную камеру смешения с внутренней защитной сеткой-фильтром, после которой поступает в цилиндр высокого давления. Изобретение обеспечивает существенное увеличение КПД цилиндра высокого давления на всех сниженных нагрузках турбины. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области энергетического машиностроения и призвано устранить все отрицательные последствия, присущие сопловому парораспределению. В современных паровых турбинах наибольшие распространение получило сопловое парораспределение, при котором имеется последовательность открытия ряда регулирующих клапанов по мере повышения мощности турбины. В этом случае дросселируется только та часть пара, которая проходит через частично открытый клапан, а потери давления в полностью открытых клапанах не превышают 5% от начального давления пара. Естественно, чем больше число регулирующих клапанов, тем меньшими оказываются потери давления при работе в условия переменных нагрузок. Однако, конструктивно сопловое парораспределение оказывается существенно более сложным, чем альтернативное чисто дроссельное парораспределение, когда все клапана открываются одновременно. Наиболее полно недостатки соплового парораспределения рассмотрены в [1] (Зарянкин А.Е., Зройчиков Н.А., Рогалев Н.Д., Рогалев А.Н., Митрохова О.М. «Влияние типа парораспределения на экономичность цилиндров высокого давления энергетических турбин». Вестник МЭИ 2015 №5 с. 5-10). Недостатки соплового парораспределения обусловлены усложненной конструкцией цилиндра высокого давления, так как пар от каждого клапана подводится к первой регулирующей ступени через несколько сопловых коробок. При использовании соплового парораспределения существенно усложняется конструкция цилиндра высокого давления (ЦВД), т.к. пар от каждого клапана подводится к первой (регулирующей) ступени через несколько (чаще всего четыре) сопловых коробки.
Для иллюстрации сказанного на фигуре 1 показан поперечный разрез по плоскости расположения регулирующих клапанов турбины Т-100-130 УТЗ (прототип, [2] Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины, М: Энергоатомиздат, 1990 г.) На этой фигуре приняты специальные обозначения: 1 - корпус клапанной коробки, 2 - регулирующий клапан, 3 - сопловые коробки, 4 - паропроводы, подводящие пар к регулирующим клапанам. Кроме того, при сопловом парораспределении в конструкцию турбины приходится вводить специальную (регулирующую) ступень, работающую даже при открытии всех четырех клапанов с парциальным подводом пара, т.е. с подводом пара не по всей окружности рабочего колеса этой ступени. Таким образом, потери от дросселирования в регулирующих клапанах при сопловом парораспределении перенесены в потери регулирующей ступени и нерегулируемых ступеней ЦВД.
Отмеченные недостатки соплового парораспределения резко снижают практическую значимость этого способа парораспределения, широко распространенного на всех турбинах, работающих в режиме глубоких изменений вырабатываемой мощности, и в настоящие время вновь вырастает интерес к дроссельному парораспределению. В [1] (Зарянкин А.Е., Зройчиков Н.А., Рогалев Н.Д, Рогалев А.Н., Митрохова О.М. Влияние типа парораспределения на экономичность цилиндров высокого давления (ЦВД) энергетичеких турбин. Вестник МЭИ 2015 №5 с. 5-10) произведено экономическое сопоставление этих двух способов парораспределения на основании лабораторных и натурных испытаний.
На фигуре 2 показаны конечные результаты такого сравнения в виде зависимости кпд ηoi ЧВД турбины К-200-130 ЛМЗ от безразмерной мощности , где Ni - текущая мощность, a Ninom - расчетная мощность турбины. Здесь кривая 5 определяет зависимость при учете только потерь от дросселирования в регулирующих клапанах, а кривая 6 соответствует аналогичной расчетной зависимости при использовании дроссельного парораспределения. Видно, что при половинной нагрузке турбины () кпд ЦВД рассматриваемой турбины снижается на 22% при использовании дроссельного парораспределения относительно соплового парораспределения. На основе приведенных двух зависимостей и сформировалось представление о явных преимуществах соплового парораспределения. Однако, если учесть последствия соплового регулирования на экономичность всех ступеней цилиндра высокого давления, то станет понятной экспериментальная зависимость 7 на фигуре 2, полученная на ряде однотипных турбин К-200-130 с сопловым парораспределением, где хорошо видно, что при нагрузках превышающих 75% от максимальной мощности, преимущество оказывается на стороне дроссельного парораспределения и только при кпд ЦВД с сопловым парораспределением превышает на 3-5% кпд турбины с дроссельным парораспределением.
На основании проведенного анализа и прямых опытных данных техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в том, чтобы сохранить все преимущества соплового парораспределения и полностью ликвидировать все отмеченные недостатки такого решения, повысив тем самым кпд ЦВД на высоких нагрузках турбины на 2-3%, и приблизить реальную зависимость 7 на фигуре 2 к теоретической зависимости 5.
Поставленная техническая задача решается тем, что в устройстве соплового парораспределения паровой турбины, содержащем расположенные перед цилиндром высокого давления стопорный клапан и ряд последовательно открывающихся регулирующих клапанов, расположенных на корпусе ЦВД и подводящих пар к регулируемой ступени и последующей камере смешения, после которой расположены нерегулируемые ступени ЦВД, цилиндр среднего давления паровой турбины, цилиндр низкого давления паровой турбины, электрогенератор, к выходу цилиндра низкого давления подсоединен конденсатор и конденсатный насос, согласно изобретению, камера смешения установлена перед ЦВД высокого давления, ее входы соединены с выходами регулирующих клапанов, а выходы из камеры смешения - с цилиндром высокого давления. Кроме того, камера смешения может быть снабжена сеткой-фильтром.
Предпосылками к решению указанной технической задачи является тот факт, что сейчас практически все регулирующие клапана, используемые на энергетических турбинах, уже отделены от корпусов турбин, и пар от вынесенных за пределы корпуса ЦВД регулирующих клапанов по внешним трубопроводам прямо подводится к сопловым коробкам регулирующей ступени. В этой ситуации сохранение сопловых коробок и сохранение регулирующей ступени является явным анахронизмом.
В силу сказанного логически и технически обоснованным является решение переноса камеры смешения пара из проточной части турбины в ее внешнюю часть, прямо соединив ее со всеми внешними регулирующими клапанами, и после смешения подводить свежий пар к первой ступени ЦВД. В этом случае автоматически отпадает необходимость в сопловых коробках и неэкономичных регулирующих ступенях, а подвод пара к ступеням проточной части конструктивно становится идентичным с системой дроссельного парораспределения при сохранении всех преимуществ соплового парораспределения. Соответственно, согласно предлагаемому изобретению, схема новой сопловой системы парораспределения должна быть такой, какая изображена на фигуре 3.
На фиг. 3 представлена схема предлагаемого устройства соплового парораспределения паровой турбины. Устройство содержит расположенные перед входом в цилиндр высокого давления паровой турбины стопорный клапан 8, ряд последовательно соединенных с ним первого 9, второго 10, третьего 11 и четвертого 12 регулирующих клапанов паровой турбины, выходы которых подсоединены к камере смешения 13, снабженной сеткой-фильтром 14, расположенной внутри нее. Выходы камеры смешения 13 соединены с цилиндром высокого давления 15 паровой турбины, содержащей цилиндр среднего давления 1, цилиндр низкого давления 17, на валу которого установлен электрогенератор 18. Выходы цилиндра низкого давления 17 подсоединены к конденсатору 19, снабженному конденсатным насосом 20.
Устройство работает следующим образом. Здесь после стопорного клапана 8, как и в прототипе (фигура 1), пар по четырем паропроводам подводится к четырем последовательно открывающимся клапанам 9, 10, 11, 12, осуществляя тем самым принцип соплового парораспределения, но после них он идет не к сопловому аппарату регулирующей ступени, а в выносную камеру смещения 13, где пар, проходящий через полностью открытые клапана смешивается с паром, который дросселируется в частично открытом клапане. Поскольку при таком решении камера смешения 13 не связана с габаритами корпуса 15 ЦВД турбины, то ее размеры могут быть выполнены такими, чтобы скорости пара внутри этой камеры не превышали 15-20 м/с. При таких скоростях гидравлическое сопротивление камеры при давлении пара 23,8 МПа и начальной температуре пара t0=540°С не превышает 60 кПа - соответственно внутри камеры смешения 13 может быть установлена защитная сетка 14 с мелкими ячейками, играющая роль фильтра тонкой очистки пара. После камеры смешения 13 пар по двум паропроводам, как и при дроссельном парораспределении, поступает в головную часть ЦВД 15 к обычным ступеням мощной трехкорпусной (15, 16, 17) паровой турбины, после которой конденсируется в конденсаторе 19.
В случае практической реализации представленного изобретения по сравнению с существующей в настоящие время схемой соплового парораспределения при номинальной мощности турбины кпд ЦВД возрастает на 3-4% (чего нельзя достигнуть в современных энергетических турбинах никаким другим способом, а при снижении нагрузки на 50% от номинальной мощности повышение кпд ЦВД может достичь 10-15%. При этом важно отметить, что одновременно с существенным повышением экономичности ЦВД ликвидируются все отмеченные выше недостатки соплового парораспределения и, соответственно, повышается надежность работы турбины, увеличивается ее маневренность. По сравнению с дроссельным парораспределением представленная схема парораспределения обеспечивает существенное увеличение кпд ЦВД на всех сниженных нагрузках турбины.
Таким образом, предлагается принципиально новая схема соплового парораспределения, содержащая стопорный клапан и ряд последовательно открывающихся регулирующих клапанов, отличающаяся тем, что пар после регулирующих клапанов направляется не к сопловому аппарату регулирующий ступени, а к выносной камере смешения, внутри которой располагается сетка - фильтр, защищающая турбину от попадания в ее проточную часть окалин и других твердых фракций, и далее после камеры смешения пар, как и при дроссельном парораспределении подводится в головную часть турбины к ее первой ступени.
Источники информации
1. Зарянкин А.Е., Зройчиков Н.А., Рогалев Н.Д., Рогалев А.Н., Митрохова О.М., Влияние типа парораспределения на экономичность цилиндров высокого давления энергетических турбин. Вестник МЭИ, 2015 г., №5, стр. 5-10.
2. Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины. М: Энергоатомиздат. 1990 (прототип)
Claims (2)
1. Устройство соплового парораспределения паровой турбины с выносной камерой смешения, содержащее расположенные перед частью высокого давления стопорный клапан и ряд последовательно открывающихся регулирующих клапанов, цилиндр высокого давления паровой турбины, цилиндр среднего давления паровой турбины, цилиндр низкого давления паровой турбины, соединенный с электрогенератором, конденсатор с конденсатным насосом, отличающееся тем, что камера смешения установлена перед цилиндром высокого давления, ее входы соединены с выходами регулирующих клапанов, а выходы камеры смешения соединены с цилиндром высокого давления.
2. Устройство соплового парораспределения паровой турбины с выносной камерой смешения по п. 1, отличающееся тем, что камера смешения снабжена сеткой-фильтром.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017147002A RU2673362C1 (ru) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Устройство соплового парораспределения паровой турбины с выносной камерой смешения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017147002A RU2673362C1 (ru) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Устройство соплового парораспределения паровой турбины с выносной камерой смешения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2673362C1 true RU2673362C1 (ru) | 2018-11-26 |
Family
ID=64556491
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017147002A RU2673362C1 (ru) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Устройство соплового парораспределения паровой турбины с выносной камерой смешения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2673362C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2069769C1 (ru) * | 1990-12-18 | 1996-11-27 | Асеа Браун Бовери АГ | Впускной корпус для однопоточной осевой паровой турбины |
RU2278277C1 (ru) * | 2005-04-04 | 2006-06-20 | Открытое Акционерное Общество "Теплоэнергосервис-ЭК" (ОАО "Теплоэнергосервис-ЭК") | Цилиндр паровой турбины |
RU86978U1 (ru) * | 2008-01-09 | 2009-09-20 | Владимир Афанасьевич Синцов | Клапанно-сопловая схема обогрева корпуса цилиндра турбины |
-
2017
- 2017-12-29 RU RU2017147002A patent/RU2673362C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2069769C1 (ru) * | 1990-12-18 | 1996-11-27 | Асеа Браун Бовери АГ | Впускной корпус для однопоточной осевой паровой турбины |
RU2278277C1 (ru) * | 2005-04-04 | 2006-06-20 | Открытое Акционерное Общество "Теплоэнергосервис-ЭК" (ОАО "Теплоэнергосервис-ЭК") | Цилиндр паровой турбины |
RU86978U1 (ru) * | 2008-01-09 | 2009-09-20 | Владимир Афанасьевич Синцов | Клапанно-сопловая схема обогрева корпуса цилиндра турбины |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ТРУХНИЙ А.Д. СТАЦИОНАРНЫЕ ПАРОВЫЕ ТУРБИНЫ, М.: Энергоатомиздат, 1990, стр. 398-401. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DK2630342T3 (en) | Method for operation of a gas / steam-combi power plant with cogeneration and a gas / steam-combi power plant for carrying out the process | |
RU2719413C2 (ru) | Системы с замкнутым регенеративным термодинамическим циклом выработки электроэнергии и способы их работы | |
US8863522B2 (en) | Operating steam turbine reheat section with overload valve | |
US20090136337A1 (en) | Method and Apparatus for Improved Reduced Load Operation of Steam Turbines | |
CN107237657B (zh) | 一种可调峰储能的燃气-蒸汽联合动力装置及其控制方法 | |
US9500103B2 (en) | Duct fired combined cycle system | |
CN106437875B (zh) | 火电机组工质分流循环调峰系统 | |
RU2673362C1 (ru) | Устройство соплового парораспределения паровой турбины с выносной камерой смешения | |
US9404395B2 (en) | Selective pressure kettle boiler for rotor air cooling applications | |
Thern et al. | Temporary CO2 capture shut down: Implications on low pressure steam turbine design and efficiency | |
CN214660397U (zh) | 双低压缸汽轮机低负荷运行时提升供热抽汽参数的装置 | |
CN109653811A (zh) | 热电联产机组采用旁路供热方式深度调峰的控制方法 | |
CN111042879A (zh) | 一种高中压缸分缸切除的宽负荷高效汽轮机组 | |
JP2019214975A (ja) | ボイラ給水ポンプ駆動用タービンの駆動システム | |
JP6603526B2 (ja) | 蒸気タービン設備と蒸気タービン設備の運転方法 | |
CN109404069B (zh) | 汽轮机回热系统 | |
CN102562194B (zh) | 蒸汽驱动的动力设备 | |
Mrzljak et al. | Energy (isentropic) analysis of three-cylinder steam turbine with re-heating | |
Zaryankin et al. | Nozzle steam distribution with a remote mixing chamber | |
Yang et al. | Peak load regulating capability and economic benefit analysis of industrial heating steam system upgrading for cogeneration units | |
KR101098662B1 (ko) | 엔진 시스템 | |
FI129529B (en) | Arrangements for the supply of energy | |
Radin | The influence of the type of steam distribution in steam turbines of combined-cycle plants on the effectiveness of their operation | |
MX2019007623A (es) | Planta generadora con sistema de aire de admision de turbina de gas. | |
SU1071035A2 (ru) | Способ работы теплофикационной влажно-паровой турбины |