RU2685162C1 - Two-level stage with detachable fork blade - Google Patents

Two-level stage with detachable fork blade Download PDF

Info

Publication number
RU2685162C1
RU2685162C1 RU2018127858A RU2018127858A RU2685162C1 RU 2685162 C1 RU2685162 C1 RU 2685162C1 RU 2018127858 A RU2018127858 A RU 2018127858A RU 2018127858 A RU2018127858 A RU 2018127858A RU 2685162 C1 RU2685162 C1 RU 2685162C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stage
nozzle
tier
diaphragm
blades
Prior art date
Application number
RU2018127858A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Аркадий Ефимович Зарянкин
Сергей Константинович Осипов
Владислав Игоревич Крутицкий
Михаил Андреевич Черкасов
Иван Павлович Лавырев
Тарас Леонидович Шибаев
Михаил Юрьевич Степанов
Дмитрий Сергеевич Кшесинский
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority to RU2018127858A priority Critical patent/RU2685162C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2685162C1 publication Critical patent/RU2685162C1/en

Links

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
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to the field of power engineering and is intended to increase efficiency of double-level steps used as the penultimate stages in low-pressure cylinders (LPC) of condensation turbines. In the two-level stage for the low-pressure cylinder of the powerful condensing steam turbine, containing the diaphragm, the bottom level lower row nozzle assembly, nozzle apparatus of upper tier, partition of nozzle apparatus, working apparatus of lower tier, working device of upper tier, partition of working device, according to invention, working blades of two-level stage are made in form of permanent fork blades, and in diaphragm in front of steam inlet into nozzle grid profiles of upper tier two-tier stage distribution grid is located, formed by a system of annular conical contours with radial pitch l=(7°)⋅l/α, where l– length of nozzle blades at inlet to nozzle profile grid, and angle α is angle of inclination of peripheral contour of nozzle assembly to longitudinal axis of step, and angles of inclination of tapered outlines to lengthwise axis of step β, which decrease from periphery to root by following law β=α-(7+i), where i is number of conic outline at its counting from peripheral contour of diaphragm.EFFECT: technical result consists in improvement of efficiency and reliability of operation of double-stage LPC stages with sesquialteral exhausts.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и призвано повысить экономичность двухъярусных ступеней, используемых в качестве предпоследних ступеней в цилиндрах низкого давления конденсационных турбин.The invention relates to the field of power engineering and is designed to improve the efficiency of the two-tier stages, used as the penultimate stages in low-pressure cylinders of condensing turbines.

Известна двухъярусная ступень осевой турбомашины A.M. Репина [1] (Патент RU №2072428, опубл. 27.01.1997, МПК F01D 1/04) содержащая диафрагму с двухъярусным сопловым аппаратом и двухъярусное рабочее колесо, облопачивание которого выполнено в два радиальных ряда с промежуточным цельным кольцом между рядами, лопатки внутреннего ряда с помощью усиленных полок-фланцев соединены сваркой с промежуточным кольцом, а лопатки внешнего ряда, выполненные из прочных легких материалов, установлены на промежуточном кольце.Known bunk stage axial turbomachine A.M. Repin [1] (RU Patent No. 2072428, publ. 01/27/1997, IPC F01D 1/04) containing a diaphragm with a two-tier nozzle apparatus and a two-tier impeller, the blading of which is made in two radial rows with an intermediate one-piece ring between the rows, internal-row blades using reinforced flange shelves are welded to the intermediate ring, and the blades of the outer row, made of durable lightweight materials, are mounted on the intermediate ring.

Основной недостаток данного технического решения заключается в сложности изготовления рабочих лопаток предлагаемой двухъярусной ступени и низких прочностных характеристиках, поскольку единый толстый промежуточный бандаж с глубокими пазами для хвостовиков лопаток верхнего яруса трудно (почти невозможно) скрепить с лопатками нижнего яруса.The main disadvantage of this technical solution lies in the complexity of manufacturing working blades of the proposed bunk stage and low strength characteristics, since a single thick intermediate bandage with deep grooves for the shanks of the blades of the upper tier is difficult (almost impossible) to bond with the blades of the lower tier.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является двухъярусная ступень Карла Баумана [2] (А.В. Щегляев, Паровые турбины Энергоатом издательство Москва 1993), установленная на отечественной турбине К-200-130, содержащая диафрагму, сопловой аппарат нижнего яруса двухъярусной ступени, сопловой аппарат верхнего яруса, перегородку соплового аппарата, рабочий аппарат нижнего яруса, рабочий аппарат верхнего яруса, перегородку рабочего аппарата.Closest to the technical nature of the claimed invention is a bunk tier of Karl Bauman [2] (AV Scheglyaev, Steam turbines Energoatom publishing house Moscow 1993), installed on the domestic turbine K-200-130, containing a diaphragm, nozzle apparatus of the lower tier of the two-tier stage , nozzle apparatus of the upper tier, partition of the nozzle apparatus, working apparatus of the lower tier, working apparatus of the upper tier, partition of the working apparatus.

Основной недостаток состоит в низкой экономичности двухъярусной ступени Баумана из-за недопустимо большой перекрыши Δl между вершиной рабочих лопаток предшествующей ступени и входом в сопловой аппарат верхнего яруса ступени Баумана, составляющей около 35% от высоты соплового аппарата верхнего яруса ступени, а также большой веерности рабочих решеток.The main disadvantage is low profitability of the Bauman’s two-tier stage due to the unacceptably large overlap of Δl between the top of the working blades of the previous stage and the entrance to the nozzle apparatus of the upper tier of the Bauman stage, which is about 35% of the height of the nozzle apparatus of the upper tier of the stage, as well as the large fan speed of the working gratings .

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в уменьшении потерь энергии в ступени, связанных с наличием перекрыши на входе в ступень и потерь энергии, связанных с веерностью лопаток последней ступени.The technical problem solved by the invention, is to reduce energy losses in the stage associated with the presence of overlap at the entrance to the stage and energy losses associated with the fan of the blades of the last stage.

Технический результат, возникающий с применением предлагаемого изобретения, заключается в повышении эффективности и надежности работы двухъярусных ступеней ЦНД с полуторными выхлопами и достигается тем, что в известной двухъярусной ступени для цилиндра низкого давления мощной конденсационной паровой турбины, содержащей диафрагму, сопловой аппарат нижнего яруса двухъярусной ступени, сопловой аппарат верхнего яруса, перегородку соплового аппарата, рабочий аппарат нижнего яруса, рабочий аппарат верхнего яруса, перегородку рабочего аппарата, согласно изобретению, рабочие лопатки двухъярусной ступени выполнены в виде неразъемных вильчатых лопаток, а в диафрагме перед входом пара в сопловую решетку профилей верхнего яруса двухъярусной ступени расположена распределительная решетка, образованная системой кольцевых конических обводов с радиальным шагом li=(7°)l0/α, где l0 - длина сопловых лопаток на входе в сопловую решетку профилей, а угол α - угол наклона периферийного обвода соплового аппарата к продольной оси ступени, и углами наклона конусных обводов к продольной оси ступени βi, которые уменьшаются от периферии к корню по следующему закону βi=α-(7+i), где i - номер конического обвода при отсчете его от периферийного обвода диафрагмы.The technical result arising from the application of the present invention is to improve the efficiency and reliability of the two-tier stages of the low pressure cylinder with one-and-a-half exhausts and is achieved by the fact that in the well-known two-tier stage for a low-pressure cylinder a powerful condensation steam turbine containing a diaphragm, a nozzle apparatus of the lower tier two-tier stage nozzle apparatus of the upper tier, partition of the nozzle apparatus, working apparatus of the lower tier, working apparatus of the upper tier, partition of the worker Paratov according to the invention, the rotor blades bunk stage are formed as cohesive fork blades, and in the diaphragm in front of steam in nozzle array profiles upper tier bunk stage located distributing grille formed by a system of annular conical contours with a radial step l i = (7 °) l 0 / α, where l 0 is the length of the nozzle vanes at the entrance to the nozzle lattice of the profiles, and the angle α is the angle of inclination of the peripheral bypass of the nozzle apparatus to the longitudinal axis of the step, and the angles of inclination of the conical circumferences to the longitudinal axis steps β i , which decrease from the periphery to the root according to the following law β i = α- (7 + i), where i is the number of the conical bypass when it is read from the peripheral bypass of the diaphragm.

Кроме того, в двухъярусной ступени для цилиндра низкого давления мощной конденсационной паровой турбины радиальные ребра, связывающие между собой кольцевые конические обводы, выполнены перфорированными.In addition, in a two-tier stage for a low-pressure cylinder of a powerful condensing steam turbine, the radial fins connecting the annular conical bypass are perforated.

На фиг. 1 представлен продольный разрез двухъярусной ступени с неразъемной вильчатой лопаткой. На фиг. 2 для справки приведена аксонометрия двухъярусного рабочего колеса, входящего в состав предлагаемой двухъярусной ступени.FIG. 1 shows a longitudinal section of a two-tier stage with a one-piece forked spatula. FIG. 2 for reference is an axonometric view of a two-tier impeller, which is part of the proposed two-tier stage.

Двухъярусная ступень с неразъемной вильчатой лопаткой, представленная на фиг. 1 содержит: сопловой аппарат верхнего яруса 1, сопловый аппарат нижнего яруса 2, рабочие лопатки нижнего яруса 3, сплошную перегородку 4, отделяющую рабочие лопатки нижнего яруса двухъярусной ступени от рабочих лопаток верхнего яруса, перегородку соплового аппарата двухъярусной ступени 5, вильчатые лопатки верхнего яруса 6, диафрагму ступени Баумана 7, перфорированные радиальные ребра 8, кольцевые конические обводы 9, периферийный обвод двухъярусной ступени 10.A bunk stage with an integral fork with a fork, shown in FIG. 1 contains: a nozzle apparatus of the upper tier 1, a nozzle apparatus of the lower tier 2, working blades of the lower tier 3, a solid partition 4 separating the working blades of the lower tier of a two-tier step from the working blades of the upper tier, a partition of the nozzle apparatus of a two-tier step 5, forked blades of the upper tier, a partition of the nozzle apparatus of the two-tier step 5, forked blades of the upper tier , diaphragm of Bauman stage 7, perforated radial ribs 8, annular conical contours 9, peripheral contour of bunk stage 10.

Начиная с периферийного обвода двухъярусной ступени 10, расположенного под углом а к продольной оси ступени, первый конический обвод распределительной решетки выполнен с углом, равным углу β, уменьшенному на 7°. Каждый последующий конический обвод выполняется с углом, уменьшенным на 7° относительно выше расположенного ребра.Starting from the peripheral bypass of the two-tier stage 10, located at an angle a to the longitudinal axis of the stage, the first conical bypass of the distribution grid is made with an angle equal to the angle β, reduced by 7 °. Each subsequent conical bypass is performed with an angle reduced by 7 ° relative to the edge located above.

Указанное снижение угла конусности для каждого последующего конического обвода на 7° принято из условия обеспечения безотрывного течения пара во всех, образованных соседними коническими обводами, кольцевых диффузорных каналах распределительной решетки.The specified reduction in the angle of taper for each subsequent conical bypass by 7 ° is taken from the condition for ensuring the continuous flow of steam in all the annular diffuser channels of the distribution grid formed by the adjacent conical bypass.

Для принятого шага углов (Δβ=7°) получим, что число конических обводов п в решетке должно равняться целому от деления угла на угловой шаг Δβ. То есть n=α/7. При этом условии и равномерном расположении колец по высоте l0 (l0 - высота входного сечения в сопловой аппарат верхнего яруса расстояние между коническими обводами 9 будет равно li=l0/n=7⋅l0/α.For the adopted angular pitch (Δβ = 7 °), we obtain that the number of conical contours n in the lattice should be equal to the integer by dividing the angle by the angular step Δβ. That is, n = α / 7. Under this condition and a uniform arrangement of the rings, the height l 0 (l 0 is the height of the inlet section in the nozzle apparatus of the upper tier; the distance between the conical rims 9 will be l i = l 0 / n = 7⋅l 0 / α.

Вильчатая лопатка отличается от рабочей лопатки Баумана прототипа тем, что на одном пере нижнего яруса 3, на перегородке 4 располагаются два пера рабочих лопаток верхнего яруса 6. Аксонометрия указанной вильчатой лопатки представлена на фиг. 2.The fork blade differs from the working blade of the Bauman prototype in that on one feather of the lower tier 3, on the partition 4, there are two feathers of the working blades of the upper tier 6. Axonometry of the said fork of the blade is shown in FIG. 2

Двухъярусная ступень с неразъемной вильчатой лопаткой работает следующим образом. Пар подводится к сопловым аппаратам верхнего и нижнего ярусов с одинаковыми начальными параметрами из предстоящей ступени, где происходит преобразование потенциальной энергии пара в кинетическую энергии, причем пар вышедший из предстоящей ступени первоначально взаимодействует с распределительной решеткой. Указанная распределительная решетка воспринимает поток из верхней части рабочих лопаток предшествующей ступени с нулевой перекрышей и далее по кольцевым каналам, образованными коническими поверхностями, равномерно распределяются по всей высоте соплового аппарата верхнего яруса двухъярусной ступени, полностью исключая потери от перекрыши. Пар вышедший из каналов сопловой решетки предлагаемой двухъярусной ступени направляется в каналы двухъярусного рабочего колеса, образованного «вильчатыми» рабочими лопатками, благодаря которым удается достичь практически полное снижение потерь энергии от веерности решетки.Bunk stage with a one-piece forked blade works as follows. The steam is supplied to the nozzle apparatus of the upper and lower tiers with the same initial parameters from the upcoming stage, where the potential energy of the steam is converted to kinetic energy, and the steam that has gone out from the upcoming stage initially interacts with the distribution grid. The specified distribution grid perceives the flow from the upper part of the working blades of the previous stage with zero overlap and further along the annular channels formed by conical surfaces, are evenly distributed over the entire height of the nozzle apparatus of the upper tier of the two-tier stage, completely eliminating the overlap losses. The steam coming out of the channels of the nozzle grille of the proposed two-tier stage is directed to the channels of the two-tier impeller formed by “forked” blades, thanks to which it is possible to achieve an almost complete reduction in energy losses from the fan grid.

Список литературыBibliography

1. Патент RU №2072428, опубл. 27.01.1997, МПК F01D 1/041. Patent RU No. 2072428, publ. 01/27/1997, IPC F01D 1/04

2. А. В. Щегляев, «Паровые турбины», издательство «Энергоатом», Москва, 19932. A. V. Scheglyaev, “Steam turbines”, Energoatom publishing house, Moscow, 1993

Claims (2)

1. Двухъярусная ступень для цилиндра низкого давления мощной конденсационной паровой турбины, содержащая диафрагму, сопловой аппарат нижнего яруса двухъярусной ступени, сопловой аппарат верхнего яруса, перегородку соплового аппарата, рабочий аппарат нижнего яруса, рабочий аппарат верхнего яруса, перегородку рабочего аппарата, отличающаяся тем, что рабочие лопатки двухъярусной ступени выполнены в виде неразъемных вильчатых лопаток, а в диафрагме перед входом пара в сопловую решетку профилей верхнего яруса двухъярусной ступени расположена распределительная решетка, образованная системой кольцевых конических обводов с радиальным шагом li=(7°)⋅l0/α, где l0 - длина сопловых лопаток на входе в сопловую решетку профилей, а угол α - угол наклона периферийного обвода соплового аппарата к продольной оси ступени, и углами наклона конусных обводов к продольной оси ступени βi, которые уменьшаются от периферии к корню по следующему закону βi=α-(7+i), где i - номер конического обвода при отсчете его от периферийного обвода диафрагмы.1. Bunk stage for a low pressure cylinder of a powerful condensation steam turbine containing a diaphragm, a nozzle apparatus of the lower tier, a bunk stage, a nozzle apparatus of the upper tier, a partition of the nozzle apparatus, a working apparatus of the lower tier, a working apparatus of the upper tier, a partition of the working apparatus, characterized in that the blades of the bunk stage are made in the form of one-piece forked blades, and in the diaphragm before the steam enters the nozzle bar of the profiles of the upper tier of the bunk stage, the wife is a distribution grid formed by a system of annular conical contours with a radial pitch l i = (7 °) ⋅l 0 / α, where l 0 is the length of nozzle vanes at the entrance to the nozzle grid of profiles, and the angle α is the angle of inclination of the peripheral bypass of the nozzle apparatus to the longitudinal axis of the stage, and the angles of inclination of the conical contours to the longitudinal axis of the stage β i , which decrease from the periphery to the root according to the following law β i = α- (7 + i), where i is the number of the conical bypass when reading it from the peripheral bypass of the diaphragm. 2. Двухъярусная ступень для цилиндра низкого давления мощной конденсационной паровой турбины по п. 1, отличающаяся тем, что радиальные ребра, связывающие между собой кольцевые конические обводы, выполнены перфорированными.2. A two-tier stage for a low-pressure cylinder of a powerful condensing steam turbine according to claim 1, characterized in that the radial fins connecting the annular conical circumferences are perforated.
RU2018127858A 2018-07-30 2018-07-30 Two-level stage with detachable fork blade RU2685162C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018127858A RU2685162C1 (en) 2018-07-30 2018-07-30 Two-level stage with detachable fork blade

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018127858A RU2685162C1 (en) 2018-07-30 2018-07-30 Two-level stage with detachable fork blade

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2685162C1 true RU2685162C1 (en) 2019-04-16

Family

ID=66168378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018127858A RU2685162C1 (en) 2018-07-30 2018-07-30 Two-level stage with detachable fork blade

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2685162C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU224739U1 (en) * 2023-11-23 2024-04-02 Акционерное общество "Силовые машины" - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (АО "Силовые машины") Steam turbine double diaphragm

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006038879A1 (en) * 2004-10-07 2006-04-13 Volvo Aero Corporation Gas turbine intermediate structure and a gas turbine engine comprising the intermediate structure
US20090226311A1 (en) * 2008-03-10 2009-09-10 General Electric Company Interface member for a power plant
RU139602U1 (en) * 2013-03-20 2014-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "ТурбоЗАР" TWO-TIER WORKING BLADE FOR STEAM TURBINES
RU2630817C1 (en) * 2016-11-21 2017-09-13 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Two-level stage of two-level low pressure cylinder

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006038879A1 (en) * 2004-10-07 2006-04-13 Volvo Aero Corporation Gas turbine intermediate structure and a gas turbine engine comprising the intermediate structure
US20090226311A1 (en) * 2008-03-10 2009-09-10 General Electric Company Interface member for a power plant
RU139602U1 (en) * 2013-03-20 2014-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "ТурбоЗАР" TWO-TIER WORKING BLADE FOR STEAM TURBINES
RU2630817C1 (en) * 2016-11-21 2017-09-13 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Two-level stage of two-level low pressure cylinder

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU224739U1 (en) * 2023-11-23 2024-04-02 Акционерное общество "Силовые машины" - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (АО "Силовые машины") Steam turbine double diaphragm

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9874221B2 (en) Axial compressor rotor incorporating splitter blades
US8757967B2 (en) Axial flow turbine
US7118331B2 (en) Stator vane assembly for a turbomachine
US9938984B2 (en) Axial compressor rotor incorporating non-axisymmetric hub flowpath and splittered blades
US9963973B2 (en) Blading
US8475125B2 (en) Shroud vortex remover
US20170114796A1 (en) Compressor incorporating splitters
CA2821142C (en) Axial compressor
RU2607986C2 (en) Turbomachine rotor and turbojet engine
RU2685162C1 (en) Two-level stage with detachable fork blade
US10451083B2 (en) Compressor
RU2630817C1 (en) Two-level stage of two-level low pressure cylinder
JP2017223218A (en) Impeller-mounted vortex spoiler
RU2673977C2 (en) Controlled convergence compressor flowpath for gas turbine engine
US10738624B2 (en) Rotor device of a turbomachine
US1601614A (en) Turbine
EA201200836A1 (en) RADIAL AXIAL HYDRO-TURBINE RADIATOR DEVICE OF THE WORKING WHEEL
RU185913U1 (en) Centrifugal compressor blade diffuser
JP5726236B2 (en) Diffuser for turbomachinery
RU2378516C2 (en) Steam turbine low-pressure two-row cylinder two-row stage
RU2693548C2 (en) Compressor blade of axial turbomachine with branches at base and on blade top and turbomachine comprising said blade
RU2499889C1 (en) Reduction method of dynamic stresses in rotating blades of turbine last stage
RU2611122C1 (en) Centrifugal pump runner
RU2605876C1 (en) Steam turbine diaphragm
RU2117773C1 (en) Steam-turbine exhaust pipe