RU2793874C1 - Steam turbine plant with cooling of the elements of the low-pressure cylinder flow path in low-flow modes - Google Patents

Steam turbine plant with cooling of the elements of the low-pressure cylinder flow path in low-flow modes Download PDF

Info

Publication number
RU2793874C1
RU2793874C1 RU2022115983A RU2022115983A RU2793874C1 RU 2793874 C1 RU2793874 C1 RU 2793874C1 RU 2022115983 A RU2022115983 A RU 2022115983A RU 2022115983 A RU2022115983 A RU 2022115983A RU 2793874 C1 RU2793874 C1 RU 2793874C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steam
supply pipeline
cooling
low
condensate
Prior art date
Application number
RU2022115983A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Юрьевич Евдокимов
Константин Михайлович Усачев
Алексей Михайлович Тюхтяев
Юрий Владимирович Гусев
Original Assignee
Акционерное общество "Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (АО "Силовые машины")
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (АО "Силовые машины") filed Critical Акционерное общество "Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (АО "Силовые машины")
Application granted granted Critical
Publication of RU2793874C1 publication Critical patent/RU2793874C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: steam turbine plant includes a steam turbine containing a low-pressure cylinder with a steam inlet pipe and a flow path in which a rotor with working blades, diaphragms with guide vanes and an exhaust pipe are placed. At least one diaphragm is equipped with hollow guide vanes and a rim with an annular chamber, each hollow guide vane having at least one inner cavity with cooling wet steam outlet channels connecting the inner cavity with the flow path. The inner cavity is made at a height of 0.15-0.25 of the height of each hollow guide vane in its peripheral zone from the trailing edge side, and the channels for releasing the cooling wet steam are made in the form of through slots. The annular chamber is in communication with at least two pipelines of cooling wet steam, each of which has a straight section at the inlet to the annular chamber, while the length of the straight section is from three to six diameters of the specified pipeline. A mixer is installed at the junction of the beginning of each straight section with the corresponding steam supply pipeline and condensate supply pipeline. The steam supply pipeline is connected to the steam inlet, and the condensate supply pipeline is connected to the main condensate pipeline.
EFFECT: increased operational reliability of the steam turbine plant due to effective cooling of the elements of the low-pressure cylinder flow path in low-flow modes in order to prevent unacceptable deformations of these elements, as well as an unacceptable decrease in the strength properties of their material and, accordingly, extend the service life of diaphragms and rotor blades.
2 cl, 5 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области энергомашиностроения, в частности, паротурбиностроения, и может быть использовано при проектировании и модернизации проточных частей цилиндров низкого давления паровых турбин тепловых и атомных станций.The proposed technical solution relates to the field of power engineering, in particular, steam turbine building, and can be used in the design and modernization of the flow parts of low-pressure cylinders of steam turbines of thermal and nuclear power plants.

Актуальной задачей паротурбиностроения в настоящее время является повышение надежности работы элементов проточных частей цилиндров низкого давления паровых турбин, в том числе диафрагм, рабочих лопаток, роторов, выхлопных патрубков, корпусов подшипников. При работе паровой турбины существенной технической проблемой является перегрев указанных элементов на малорасходных режимах. Малорасходным режимом является режим с малым расходом пара через проточную часть, недостаточным для отвода тепла, выделяемого в процессе вентиляционной работы рабочих лопаток. Перегрев направляющих лопаток может привести к недопустимому снижению их прочности с возможным увеличением прогиба диафрагм и возникновением трещин в лопатках, особенно в сварных швах при сварной конструкции лопаток. Перегрев рабочих лопаток может привести к недопустимым удлинениям с уменьшением радиальных зазоров и возможным задеванием о статор, снижению механических свойств рабочих лопаток, ослаблению крепления элементов пассивной противоэрозионной защиты рабочих лопаток (при их наличии), снижению надежности демпферных связей и, соответственно, ухудшению вибрационного состояния рабочих лопаток. Перегрев роторов может привести к их погибам, а также к перегреву подшипников и изменению эксплуатационных свойств турбинного масла. Перегрев выхлопных патрубков может привести к их недопустимым деформациям вплоть до задевания о рабочие лопатки, недопустимому повышению температуры машинного зала, нагреву корпусов подшипников, ведущему к их деформации с возможным изменением зазоров между ротором и масляными уплотнениями и изменению эксплуатационных свойств турбинного масла.An urgent task of steam turbine engineering at present is to increase the reliability of the elements of the flow parts of low-pressure cylinders of steam turbines, including diaphragms, rotor blades, rotors, exhaust pipes, and bearing housings. During the operation of a steam turbine, a significant technical problem is overheating of these elements in low-flow modes. A low-flow mode is a mode with a low steam flow through the flow path, insufficient to remove the heat generated during the ventilation operation of the rotor blades. Overheating of the guide vanes can lead to an unacceptable decrease in their strength with a possible increase in the deflection of the diaphragms and the occurrence of cracks in the blades, especially in welds in the welded design of the blades. Overheating of the rotor blades can lead to unacceptable elongations with a decrease in radial clearances and possible rubbing against the stator, a decrease in the mechanical properties of the rotor blades, a weakening of the fastening of the elements of passive anti-erosion protection of the rotor blades (if any), a decrease in the reliability of damper connections and, accordingly, a deterioration in the vibration state of the rotor blades. shoulder blades. Overheating of the rotors can lead to their death, as well as to overheating of the bearings and a change in the performance properties of the turbine oil. Overheating of the exhaust pipes can lead to their unacceptable deformations, up to rubbing against the rotor blades, an unacceptable increase in the temperature of the engine room, heating of the bearing housings, leading to their deformation with a possible change in the gaps between the rotor and oil seals and a change in the operational properties of turbine oil.

Решением вышеуказанной технической проблемы является разработка конструкции паротурбинной установки с эффективным охлаждением элементов проточной части цилиндра низкого давления паровой турбины на малорасходных режимах.The solution to the above technical problem is the development of the design of a steam turbine plant with efficient cooling of the elements of the flow path of the low-pressure cylinder of the steam turbine in low-flow modes.

Известно изобретение «Выхлопной патрубок паровой турбины» (патент РФ№2290516; F01D 25/30; дата публикации 27.12.2006 г.). Данное решение направлено на повышение надежности и экономичности цилиндра низкого давления на малорасходных режимах за счет эффективного охлаждения последней ступени и выхлопного патрубка. Паровая турбина содержит цилиндр низкого давления с проточной частью и выхлопным патрубком. В проточной части размещен ротор с рабочими лопатками и диафрагма с направляющими лопатками. Выхлопной патрубок включает расположенный за рабочими лопатками коллектор, подключенный к источнику охлаждающего пара и сообщенный с проточной частью турбины кольцевой щелью, оснащенной направляющим аппаратом с лопатками. Применение данного технического решения обеспечивает охлаждение последней ступени проточной части турбины и выхлопного патрубка при помощи образования кольцевой струи с критической скоростью истечения из направляющего аппарата.Known invention "Exhaust pipe of a steam turbine" (RF patent No. 2290516; F01D 25/30; publication date 27.12.2006). This solution is aimed at improving the reliability and efficiency of the low-pressure cylinder in low-flow modes due to efficient cooling of the last stage and the exhaust pipe. The steam turbine contains a low-pressure cylinder with a flow path and an exhaust pipe. In the flow part there is a rotor with working blades and a diaphragm with guide vanes. The exhaust branch pipe includes a collector located behind the working blades, connected to a source of cooling steam and communicated with the flow path of the turbine by an annular slot equipped with a guide vane with blades. The use of this technical solution provides cooling of the last stage of the flow part of the turbine and the exhaust pipe by forming an annular jet with a critical outflow velocity from the guide vane.

Недостатком данного технического решения является то, что периферийная часть комплекта рабочих лопаток и выхлопного патрубка расположены на значительном удалении от кольцевой щели с направляющим аппаратом, что может привести к недостаточно эффективному охлаждению этих элементов.The disadvantage of this technical solution is that the peripheral part of the set of rotor blades and the exhaust pipe are located at a considerable distance from the annular gap with the guide vane, which can lead to insufficient cooling of these elements.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому техническому решению по совокупности существенных признаков и выбранным в качестве прототипа, является изобретение «Энергетическая паротурбинная установка, имеющая паровую турбину, и способ охлаждения паровой турбины в режиме вентиляции» (патент ЕР 0929736; F01D 5/18, F01D 9/02, F01D 25/08, F01D 25/12, F01K 7/22, F01K 13/02; дата публикации 12.11.2003 г.). Паротурбинная установка включает паровую турбину, содержащую цилиндр низкого давления с паровпускным патрубком и проточной частью, в которой размещен ротор с рабочими лопатками, диафрагмы с направляющими лопатками и выхлопной патрубок. По меньшей мере одна диафрагма снабжена полыми направляющими лопатками и ободом с кольцевой камерой. Каждая полая направляющая лопатка имеет по меньшей мере одну внутреннюю полость с каналами для выпуска охлаждающего влажного пара, соединяющими внутреннюю полость с проточной частью. Внутренняя полость выполнена сквозной по всей высоте направляющей лопатки. Каналы для выпуска охлаждающего влажного пара выполнены в виде отверстий круглой или эллиптической формы. Кольцевая камера соединена с трубопроводом подачи охлаждающего влажного пара, соединенным с трубопроводом подачи пара и трубопроводом подачи конденсата. Оба последних трубопровода соединены с емкостью для конденсата. Изобретение направлено на охлаждение паровой турбины в режиме вентиляции (малорасходном режиме).The closest technical solution to the proposed technical solution in terms of essential features and selected as a prototype is the invention "Power steam turbine plant with a steam turbine and a method for cooling a steam turbine in ventilation mode" (patent EP 0929736; F01D 5/18, F01D 9 /02, F01D 25/08, F01D 25/12, F01K 7/22, F01K 13/02; publication date 11/12/2003). The steam turbine plant includes a steam turbine containing a low-pressure cylinder with a steam inlet pipe and a flow path in which a rotor with working blades, diaphragms with guide vanes and an exhaust pipe are placed. At least one diaphragm is provided with hollow guide vanes and a rim with an annular chamber. Each hollow guide vane has at least one inner cavity with cooling wet steam outlet channels connecting the inner cavity with the flow path. The inner cavity is made through the entire height of the guide vane. Channels for the release of cooling wet steam are made in the form of round or elliptical holes. The annular chamber is connected to a cooling wet steam supply pipeline connected to a steam supply pipeline and a condensate supply pipeline. The last two pipelines are connected to the condensate tank. The invention is directed to cooling a steam turbine in ventilation mode (low-flow mode).

При работе на малорасходном режиме за счет распыления конденсата в потоке подводимого пара создается поток охлаждающего влажного пара, который через кольцевую камеру, сквозные внутренние полости и каналы для выпуска охлаждающего влажного пара в направляющих лопатках подается в проточную часть в виде охлаждающей пленки для регулируемого охлаждения паровой турбины.When operating in low-flow mode, due to the spraying of condensate in the flow of supplied steam, a flow of cooling wet steam is created, which is fed through the annular chamber, through internal cavities and channels for the release of cooling wet steam in the guide vanes into the flow path in the form of a cooling film for controlled cooling of the steam turbine .

Недостатком данного решения является то, что внутренние полости в направляющих лопатках выполнены сквозными, что может приводить к непроизводительной с точки зрения охлаждения циркуляции охлаждающего влажного пара в сквозных внутренних полостях направляющих лопаток и кольцевой камере обода диафрагмы, а также то, что вдув охлаждающего влажного пара через каналы для выпуска охлаждающего влажного пара в виде круглых или эллиптических отверстий не создает сплошной охлаждающей завесы, что снижает эффективность охлаждения элементов проточной части цилиндра низкого давления на малорасходных режимах.The disadvantage of this solution is that the internal cavities in the guide vanes are made through, which can lead to unproductive from the point of view of cooling circulation of the cooling wet steam in the through internal cavities of the guide vanes and the annular chamber of the diaphragm rim, as well as the fact that the blowing of the cooling wet steam through channels for the release of cooling wet steam in the form of round or elliptical holes does not create a continuous cooling curtain, which reduces the cooling efficiency of the elements of the low-pressure cylinder flow path in low-flow modes.

Также недостатком данного решения является то, что охлаждающий влажный пар подводится по одному трубопроводу подачи охлаждающего влажного пара, что не обеспечивает заполнение охлаждающим влажным паром кольцевой камеры обода по всей окружности и, соответственно, не обеспечивает подачу указанного пара к сквозным внутренним полостям и каналам для выпуска охлаждающего влажного пара направляющих лопаток, находящихся на значительном удалении от трубопровода подачи охлаждающего влажного пара. Указанный недостаток значительно снижает эффективность охлаждения элементов проточной части цилиндра низкого давления на малорасходных режимах.Also, the disadvantage of this solution is that the cooling wet steam is supplied through one pipeline for supplying cooling wet steam, which does not ensure that the annular chamber of the rim is filled with cooling wet steam along the entire circumference and, accordingly, does not provide the supply of the specified steam to the through internal cavities and channels for the release cooling wet steam guide vanes located at a considerable distance from the cooling wet steam supply pipeline. This drawback significantly reduces the cooling efficiency of the elements of the low-pressure cylinder flow path in low-flow modes.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эксплуатационной надежности паротурбинной установки за счет эффективного охлаждения элементов проточной части цилиндра низкого давления на малорасходных режимах в целях предотвращения недопустимых деформаций данных элементов, а также недопустимого снижения прочностных свойств их материала и, соответственно, продления срока службы диафрагм и рабочих лопаток.The technical result, to which the claimed invention is directed, is to increase the operational reliability of a steam turbine plant by effectively cooling the elements of the low-pressure cylinder flow path in low-flow modes in order to prevent unacceptable deformations of these elements, as well as an unacceptable decrease in the strength properties of their material and, accordingly, extending the life of diaphragms and rotor blades.

Для достижения, указанного выше технического результата паротурбинная установка включает паровую турбину, содержащую цилиндр низкого давления с паровпускным патрубком и проточной частью, в которой размещен ротор с рабочими лопатками, диафрагмы с направляющими лопатками и выхлопной патрубок. По меньшей мере одна диафрагма снабжена полыми направляющими лопатками и ободом с кольцевой камерой, причем каждая полая направляющая лопатка имеет по меньшей мере одну внутреннюю полость с каналами для выпуска охлаждающего влажного пара, соединяющими внутреннюю полость с проточной частью, а кольцевая камера сообщена с трубопроводом подачи охлаждающего влажного пара, соединенным с трубопроводом подачи пара и трубопроводом подачи конденсата.To achieve the above technical result, the steam turbine plant includes a steam turbine containing a low-pressure cylinder with a steam inlet pipe and a flow path in which a rotor with working blades, diaphragms with guide vanes and an exhaust pipe are placed. At least one diaphragm is provided with hollow guide vanes and a rim with an annular chamber, wherein each hollow guide vane has at least one internal cavity with channels for releasing cooling wet steam connecting the internal cavity with the flow path, and the annular chamber is in communication with the cooling water supply pipeline. wet steam connected to the steam supply pipeline and the condensate supply pipeline.

При этом, согласно заявляемому изобретению, внутренняя полость выполнена на высоте 0,15-0,25 высоты каждой полой направляющей лопатки в ее периферийной зоне со стороны выходной кромки, а каналы для выпуска охлаждающего влажного пара выполнены в виде сквозных щелей.At the same time, according to the claimed invention, the internal cavity is made at a height of 0.15-0.25 of the height of each hollow guide vane in its peripheral zone from the trailing edge, and the channels for the release of cooling wet steam are made in the form of through slots.

Кольцевая камера сообщена по меньшей мере с двумя трубопроводами охлаждающего влажного пара, каждый из которых имеет прямой участок на входе в кольцевую камеру, при этом длина прямого участка составляет от трех до шести диаметров указанного трубопровода.The annular chamber is in communication with at least two pipelines of cooling wet steam, each of which has a straight section at the inlet to the annular chamber, while the length of the straight section is from three to six diameters of the specified pipeline.

В месте соединения начала каждого прямого участка с соответствующими трубопроводом подачи пара и трубопроводом подачи конденсата, установлен смеситель.A mixer is installed at the junction of the beginning of each straight section with the corresponding steam supply pipeline and condensate supply pipeline.

Трубопровод подачи пара соединен с паровпускным патрубком, а трубопровод подачи конденсата соединен с трубопроводом основного конденсата.The steam supply pipeline is connected to the steam inlet, and the condensate supply pipeline is connected to the main condensate pipeline.

Смеситель выполнен в виде корпуса круглого сечения с концентрично установленным внутри него сужающимся соплом с отверстиями для впрыска конденсата, равномерно расположенными по окружности сопла.The mixer is made in the form of a body of circular cross section with a tapering nozzle concentrically mounted inside it with holes for condensate injection evenly spaced around the circumference of the nozzle.

Выполнение внутренней полости на высоте 0,15-0,25 высоты каждой полой направляющей лопатки в ее периферийной зоне со стороны выходной кромки, позволяет избежать избыточной потери вдуваемого охлаждающего влажного пара, в отличие от сквозных внутренних полостей направляющих лопаток в прототипе, где возможна паразитная циркуляция охлаждающего пара. Выполнение внутренней полости на определенной высоте соответствует полученным расчетным путем оптимальным значениям расхода охлаждающего пара для уменьшения расхода пара и конденсата и повышения эффективности охлаждения элементов проточной части.The execution of the internal cavity at a height of 0.15-0.25 of the height of each hollow guide vane in its peripheral zone from the trailing edge, allows you to avoid excessive loss of injected cooling wet steam, in contrast to the through internal cavities of the guide vanes in the prototype, where parasitic circulation is possible cooling steam. The execution of the internal cavity at a certain height corresponds to the calculated optimal values of the flow rate of the cooling steam to reduce the flow rate of steam and condensate and increase the efficiency of cooling the elements of the flow path.

Выполнение каналов для выпуска охлаждающего влажного пара в виде сквозных щелей, позволяет обеспечить при работе на малорасходных режимах сплошную коническую зону, подвергаемую охлаждению, что позволяет избежать повышения температуры материала диафрагмы, рабочих лопаток, ротора, выхлопного патрубка, корпуса подшипника выше допустимой и предотвратить деформации данных элементов, а также недопустимое снижение прочностных свойств их материала.The execution of channels for the release of cooling wet steam in the form of through slots allows for a continuous conical zone subjected to cooling when operating in low-flow modes, which avoids an increase in the temperature of the diaphragm material, rotor blades, rotor, exhaust pipe, bearing housing above the permissible value and prevents data deformation elements, as well as an unacceptable decrease in the strength properties of their material.

Сообщение кольцевой камеры по меньшей мере с двумя трубопроводами охлаждающего влажного пара, каждый из которых имеет прямой участок на входе в кольцевую камеру, обеспечивает равномерное распределение подводимого охлаждающего влажного пара по кольцевой камере обода диафрагмы, подачу охлаждающего влажного пара во внутренние полости всех направляющих лопаток, что повышает эффективность охлаждения элементов проточной части цилиндра низкого давления. Наличие прямых участков трубопроводов подачи охлаждающего влажного пара между местом присоединения смесителей к указанным трубопроводам и входом в кольцевую камеру обода, обеспечивает гарантированное смешение пара и конденсата для получения охлаждающего влажного пара требуемых параметров (температуры и дисперсности). Значение длины прямых участков от трех до шести диаметров трубопроводов подачи охлаждающего влажного пара определяется расчетным путем из соображений необходимости обеспечения равномерности указанных параметров охлаждающего пара.The communication of the annular chamber with at least two pipelines of cooling wet steam, each of which has a straight section at the inlet to the annular chamber, ensures uniform distribution of the supplied cooling wet steam along the annular chamber of the diaphragm rim, supply of cooling wet steam to the internal cavities of all guide vanes, which increases the cooling efficiency of the elements of the low-pressure cylinder flow path. The presence of straight sections of pipelines for supplying cooling wet steam between the place where the mixers are connected to these pipelines and the entrance to the annular chamber of the rim provides guaranteed mixing of steam and condensate to obtain cooling wet steam of the required parameters (temperature and dispersion). The value of the length of straight sections from three to six diameters of pipelines for supplying cooling wet steam is determined by calculation from the considerations of the need to ensure the uniformity of the specified parameters of the cooling steam.

Установка смесителя в месте соединения начала каждого прямого участка с соответствующими трубопроводом подачи пара и трубопроводом подачи конденсата предназначена для подготовки охлаждающего влажного пара и последующей его подачи в кольцевую камеру обода диафрагмы.Installing a mixer at the junction of the beginning of each straight section with the corresponding steam supply pipeline and condensate supply pipeline is designed to prepare cooling wet steam and its subsequent supply to the annular chamber of the diaphragm rim.

Для эффективного и равномерного перемешивания пара и конденсата смеситель выполнен в виде корпуса круглого сечения с концентрично установленным внутри него сужающимся соплом с отверстиями для впрыска конденсата, равномерно расположенными по окружности сопла.For efficient and uniform mixing of steam and condensate, the mixer is made in the form of a body of circular cross section with a tapering nozzle concentrically mounted inside it with holes for condensate injection evenly spaced around the circumference of the nozzle.

Таким образом, предлагаемая конструкция паротурбинной установки в раскрытой выше совокупности существенных признаков позволяет обеспечить повышение ее эксплуатационной надежности за счет эффективного охлаждения на малорасходных режимах таких элементов, как диафрагма, рабочие лопатки, ротор, выхлопной патрубок, корпус подшипника, размещенных в проточной части цилиндра низкого давления, в целях предотвращения недопустимых деформаций данных элементов, а также недопустимого снижения прочностных свойств их материала и, соответственно, продления срока службы диафрагм и рабочих лопаток.Thus, the proposed design of a steam turbine plant in the set of essential features disclosed above makes it possible to increase its operational reliability due to effective cooling in low-flow modes of such elements as a diaphragm, rotor blades, a rotor, an exhaust pipe, a bearing housing, located in the flow path of a low-pressure cylinder , in order to prevent unacceptable deformations of these elements, as well as an unacceptable decrease in the strength properties of their material and, accordingly, extend the service life of diaphragms and rotor blades.

Представленные графические материалы содержат пример конкретного выполнения паротурбинной установки с охлаждением элементов проточной части цилиндра низкого давления на малорасходных режимах.The presented graphic materials contain an example of a specific implementation of a steam turbine plant with cooling of the elements of the low-pressure cylinder flow path in low-flow modes.

На фиг. 1 представлена часть принципиальной тепловой схемы паротурбинной установки; на фиг. 2 - вид проточной части цилиндра низкого давления в меридиональной плоскости, на фиг. 3 - главный вид диафрагмы с присоединенными к ней трубопроводами, на фиг. 4 - сечение А-А направляющей лопатки в горизонтальной плоскости в месте расположения внутренней полости, на фиг. 5 - выносной элемент Б, на котором показан смеситель.In FIG. 1 shows part of the schematic thermal diagram of a steam turbine plant; in fig. 2 is a view of the flow path of a low-pressure cylinder in the meridional plane, in Fig. 3 is a main view of the diaphragm with piping attached to it, FIG. 4 - section A-A of the guide vane in the horizontal plane at the location of the internal cavity, in Fig. 5 - remote element B, which shows the mixer.

На фиг. 1 части принципиальной схемы паротурбинной установки схематично изображен только цилиндр низкого давления 1 с паровпускным патрубком 2 и выхлопным патрубком 3. Изображение является также применимым в схемах, в которых имеется несколько (один или больше) цилиндров низкого давления, а также цилиндр высокого давления и цилиндр среднего давления. Компоненты схемы связаны между собой соединительными трубопроводами. Паровпускной патрубок 2 соединен трубопроводом подачи пара 4 с трубопроводом конденсата 5, причем в месте соединения установлен смеситель 6, в свою очередь соединенный трубопроводом подачи охлаждающего влажного пара 7 с цилиндром низкого давления 1. Выхлопной патрубок 3 соединен с конденсатором 8, из которого конденсат конденсатным насосом 9 подается в трубопровод основного конденсата 10 паротурбинной установки, при этом часть конденсата подается по трубопроводу 5 к смесителю 6.In FIG. 1 of the schematic diagram of a steam turbine plant schematically shows only a low pressure cylinder 1 with a steam inlet pipe 2 and an exhaust pipe 3. The image is also applicable in schemes in which there are several (one or more) low pressure cylinders, as well as a high pressure cylinder and a medium pressure cylinder pressure. The circuit components are interconnected by connecting pipelines. The steam inlet pipe 2 is connected by a steam supply pipeline 4 to a condensate pipeline 5, and a mixer 6 is installed at the junction, which in turn is connected by a cooling wet steam supply pipeline 7 to a low pressure cylinder 1. The exhaust pipe 3 is connected to a condenser 8, from which the condensate is pumped 9 is supplied to the pipeline of the main condensate 10 of the steam turbine plant, while part of the condensate is supplied through the pipeline 5 to the mixer 6.

На фиг. 2 изображен цилиндр низкого давления 1 с проточной частью, в которой размещен ротор 11 с рабочими лопатками 12, диафрагма 13 с полыми направляющими лопатками 14, ободом 15 с кольцевой камерой 16, выхлопной патрубок 3, подшипник 17. В конкретном примере выполнения показана одна диафрагма 13. Количество диафрагм 13, снабженных полыми направляющими лопатками 14, определяется габаритами диафрагм 13 и рабочих лопаток 12 и, соответственно, уровнем опасности перегрева элементов проточных частей. Каждая полая направляющая лопатка 14 имеет одну внутреннюю полость 18 с сквозными щелями 19 для выпуска охлаждающего влажного пара, соединяющих внутреннюю полость 18 с проточной частью (см. фиг. 4). Внутренняя полость 18 выполнена на высоте h=0,15-0,25 высоты Н каждой полой направляющей лопатки 14 в ее периферийной зоне со стороны выходной кромки. Количество внутренних полостей 18 определяется необходимой эффективностью охлаждения, т.е. количеством охлаждающего пара, подводимого к диафрагме 13. Сквозные щели 19 имеют ширину и протяженность, расположение относительно обода 15, и выполняются в количестве, достаточном для создания сплошной конической зоны охлаждения за направляющими лопатками 14, обеспечивающей надежное охлаждение элементов проточной части. В конкретном примере выполнения показана одна сквозная щель 19.In FIG. 2 shows a low-pressure cylinder 1 with a flow part in which a rotor 11 with working blades 12, a diaphragm 13 with hollow guide vanes 14, a rim 15 with an annular chamber 16, an exhaust pipe 3, a bearing 17 are placed. In a specific embodiment, one diaphragm 13 is shown. The number of diaphragms 13 equipped with hollow guide vanes 14 is determined by the dimensions of the diaphragms 13 and rotor blades 12 and, accordingly, the level of danger of overheating of the elements of the flow parts. Each hollow guide vane 14 has one internal cavity 18 with through slots 19 for the release of cooling wet steam, connecting the internal cavity 18 with the flow part (see Fig. 4). The inner cavity 18 is made at a height h=0.15-0.25 height H of each hollow guide vane 14 in its peripheral zone from the trailing edge. The number of internal cavities 18 is determined by the required cooling efficiency, i. e. the amount of cooling steam supplied to the diaphragm 13. The through slots 19 have a width and length, location relative to the rim 15, and are made in an amount sufficient to create a continuous conical cooling zone behind the guide vanes 14, which ensures reliable cooling of the elements of the flow path. In a specific embodiment, one through slot 19 is shown.

Кольцевая камера 16 сообщена с двумя трубопроводами подачи охлаждающего влажного пара 7 (см. фиг. 3). Количество трубопроводов 7 определяется необходимостью равномерного подвода охлаждающего пара к сквозным щелям 19 всех направляющих лопаток 14. Каждый трубопровод подачи охлаждающего влажного пара 7 имеет прямой участок на входе в кольцевую камеру 16. Длина L прямого участка составляет от трех до шести диаметров D трубопровода 7. В месте соединения начала каждого прямого участка с соответствующими трубопроводом подачи пара 4 и трубопроводом подачи конденсата 5, установлен смеситель 6. Смеситель 6 выполнен в виде корпуса круглого сечения 20 с концентрично установленным внутри него сужающимся соплом 21 с отверстиями 22 для впрыска конденсата, равномерно расположенными по окружности сопла 21 (см. фиг. 5). Предлагаемая конструкция работает следующим образом.The annular chamber 16 is connected with two pipelines for supplying cooling wet steam 7 (see Fig. 3). The number of pipelines 7 is determined by the need for a uniform supply of cooling steam to the through slots 19 of all guide vanes 14. Each pipeline for supplying cooling wet steam 7 has a straight section at the inlet to the annular chamber 16. The length L of the straight section is from three to six diameters D of the pipeline 7. In at the junction of the beginning of each straight section with the corresponding steam supply pipeline 4 and the condensate supply pipeline 5, a mixer 6 is installed. The mixer 6 is made in the form of a round section body 20 with a tapering nozzle 21 concentrically installed inside it with holes 22 for condensate injection, evenly spaced around the circumference nozzle 21 (see Fig. 5). The proposed design works as follows.

На малорасходных режимах работы паротурбинной установки по двум трубопроводам подачи пара 4 от паровпускного патрубка 2 пар подается в смесители 6, в которых смешивается с конденсатом, подаваемым по трубопроводам подачи конденсата 5. На прямых участках трубопроводов подачи охлаждающего влажного пара 7 происходит гарантированное смешение пара и конденсата и, соответственно, приготовление охлаждающего влажного пара заданных параметров. Охлаждающий влажный пар поступает в кольцевую камеру 16 обода 15 диафрагмы 13 и далее, растекаясь в тангенциальном направлении, поступает во внутренние полости 18 направляющих лопаток 14, и далее через сквозные щели 19 в проточную часть, охлаждая диафрагму 13, рабочие лопатки 12, ротор 11, выхлопной патрубок 3 и предупреждая перегрев подшипника 17. Охлаждающий пар, пройдя охлаждаемые элементы, из выхлопного патрубка 3 поступает в конденсатор 8, преобразуется в конденсат, и далее поступает при помощи конденсатного насоса 9 в трубопровод основного конденсата 10.In low-flow modes of operation of a steam turbine plant, steam is supplied through two pipelines for supplying steam 4 from a steam inlet pipe 2 to mixers 6, in which it mixes with condensate supplied through pipelines for supplying condensate 5. On straight sections of pipelines for supplying cooling wet steam 7, a guaranteed mixing of steam and condensate occurs and, accordingly, the preparation of cooling wet steam of the given parameters. Cooling wet steam enters the annular chamber 16 of the rim 15 of the diaphragm 13 and then, spreading in the tangential direction, enters the internal cavities 18 of the guide vanes 14, and further through the through slots 19 into the flow part, cooling the diaphragm 13, rotor blades 12, rotor 11, exhaust pipe 3 and preventing overheating of the bearing 17. The cooling steam, having passed the cooled elements, from the exhaust pipe 3 enters the condenser 8, is converted into condensate, and then flows through the condensate pump 9 into the main condensate pipeline 10.

Claims (2)

1. Паротурбинная установка, включающая паровую турбину, содержащую цилиндр низкого давления с паровпускным патрубком и проточной частью, в которой размещен ротор с рабочими лопатками, диафрагмы с направляющими лопатками и выхлопной патрубок, при этом по меньшей мере одна диафрагма снабжена полыми направляющими лопатками и ободом с кольцевой камерой, причем каждая полая направляющая лопатка имеет по меньшей мере одну внутреннюю полость с каналами для выпуска охлаждающего влажного пара, соединяющими внутреннюю полость с проточной частью, а кольцевая камера сообщена с трубопроводом подачи охлаждающего влажного пара, соединенным с трубопроводом подачи пара и трубопроводом подачи конденсата, отличающаяся тем, что внутренняя полость выполнена на высоте 0,15-0,25 высоты каждой полой направляющей лопатки в ее периферийной зоне со стороны выходной кромки, а каналы для выпуска охлаждающего влажного пара выполнены в виде сквозных щелей, кольцевая камера сообщена по меньшей мере с двумя трубопроводами подачи охлаждающего влажного пара, каждый из которых имеет прямой участок на входе в кольцевую камеру, при этом длина прямого участка составляет от трех до шести диаметров указанного трубопровода, а в месте соединения начала каждого прямого участка с соответствующими трубопроводом подачи пара и трубопроводом подачи конденсата установлен смеситель, при этом трубопровод подачи пара соединен с паровпускным патрубком, а трубопровод подачи конденсата соединен с трубопроводом основного конденсата.1. A steam turbine plant, including a steam turbine, containing a low-pressure cylinder with a steam inlet pipe and a flow part in which a rotor with working blades, diaphragms with guide vanes and an exhaust pipe are placed, while at least one diaphragm is equipped with hollow guide vanes and a rim with an annular chamber, wherein each hollow guide vane has at least one internal cavity with channels for releasing cooling wet steam connecting the internal cavity with the flow path, and the annular chamber is in communication with a cooling wet steam supply pipeline connected to a steam supply pipeline and a condensate supply pipeline , characterized in that the inner cavity is made at a height of 0.15-0.25 of the height of each hollow guide vane in its peripheral zone from the trailing edge side, and the channels for releasing the cooling wet steam are made in the form of through slots, the annular chamber communicates at least with two pipelines for supplying cooling wet steam, each of which has a straight section at the inlet to the annular chamber, while the length of the straight section is from three to six diameters of the specified pipeline, and at the junction of the beginning of each straight section with the corresponding steam supply pipeline and supply pipeline condensate, a mixer is installed, while the steam supply pipeline is connected to the steam inlet pipe, and the condensate supply pipeline is connected to the main condensate pipeline. 2. Паротурбинная установка по п. 1, отличающаяся тем, что смеситель выполнен в виде корпуса круглого сечения с концентрично установленным внутри него сужающимся соплом с отверстиями для впрыска конденсата, равномерно расположенными по окружности сопла.2. Steam turbine plant according to claim. 1, characterized in that the mixer is made in the form of a body of circular cross section with a tapering nozzle concentrically mounted inside it with holes for condensate injection, evenly spaced around the circumference of the nozzle.
RU2022115983A 2022-06-10 Steam turbine plant with cooling of the elements of the low-pressure cylinder flow path in low-flow modes RU2793874C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2793874C1 true RU2793874C1 (en) 2023-04-07

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU225851U1 (en) * 2024-03-19 2024-05-08 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Steam turbine rotor with active erosion protection

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3306576A (en) * 1964-07-18 1967-02-28 Bbc Brown Boveri & Cie Arrangement for reducing steam condensation within steam turbines
SU1079861A1 (en) * 1982-02-25 1984-03-15 Предприятие П/Я А-3513 Device for cooling low-pressure cylinder of steam turbine
JPH06193408A (en) * 1992-12-24 1994-07-12 Hitachi Ltd Exhaust hood overheating prevention device for steam turbine
WO1998014692A1 (en) * 1996-09-30 1998-04-09 Siemens Aktiengesellschaft Steam turbine and process for cooling a steam turbine in ventilation operation
DE102009037411A1 (en) * 2009-08-13 2011-05-26 Siemens Aktiengesellschaft Erosion protection device for steam turbine stages
RU2467178C1 (en) * 2011-06-03 2012-11-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Moist-steam turbine nozzle blade cascade
WO2013090144A2 (en) * 2011-12-14 2013-06-20 Siemens Energy, Inc. Gas turbine engine exhaust diffuser including circumferential vane

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3306576A (en) * 1964-07-18 1967-02-28 Bbc Brown Boveri & Cie Arrangement for reducing steam condensation within steam turbines
SU1079861A1 (en) * 1982-02-25 1984-03-15 Предприятие П/Я А-3513 Device for cooling low-pressure cylinder of steam turbine
JPH06193408A (en) * 1992-12-24 1994-07-12 Hitachi Ltd Exhaust hood overheating prevention device for steam turbine
WO1998014692A1 (en) * 1996-09-30 1998-04-09 Siemens Aktiengesellschaft Steam turbine and process for cooling a steam turbine in ventilation operation
DE102009037411A1 (en) * 2009-08-13 2011-05-26 Siemens Aktiengesellschaft Erosion protection device for steam turbine stages
RU2467178C1 (en) * 2011-06-03 2012-11-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Moist-steam turbine nozzle blade cascade
WO2013090144A2 (en) * 2011-12-14 2013-06-20 Siemens Energy, Inc. Gas turbine engine exhaust diffuser including circumferential vane

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU225851U1 (en) * 2024-03-19 2024-05-08 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Steam turbine rotor with active erosion protection

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2151547B1 (en) Steam turbine and steam turbine plant system
US20040182085A1 (en) Combustion chamber
JP6399894B2 (en) Exhaust device and gas turbine
JP6888907B2 (en) gas turbine
EP2653659B1 (en) Cooling assembly for a gas turbine system
WO2016057112A1 (en) Centrifugal compressor diffuser passage boundary layer control
JP2012082822A (en) Inducer for gas turbine system
CN102042043A (en) Vortex chambers for clearance flow control
US20120201650A1 (en) Passive cooling system for a turbomachine
EP2596215B1 (en) A seal assembly for controlling fluid flow
EP2354449B1 (en) Method and apparatus for double flow steam turbine first stage cooling
EP3152405B1 (en) Turbine, power generation system and method of assembling the turbine
RU2793874C1 (en) Steam turbine plant with cooling of the elements of the low-pressure cylinder flow path in low-flow modes
US10480480B2 (en) Hydraulic turbine
US20200063561A1 (en) Steam turbine
JP2015113835A (en) Steam turbine and methods of assembling the same
US6676370B2 (en) Shaped part for forming a guide ring
RU2287072C2 (en) Gas turbine cooling air supply system
JP5055467B2 (en) Apparatus for injecting water or steam into working medium of gas turbine equipment
KR102697757B1 (en) Combustors, gas turbines, and gas turbine equipment
EP2613006A1 (en) Turbine assembly and method for reducing fluid flow between turbine components
KR101289613B1 (en) Shroud for a gas turbine
CN115427664A (en) Turbine housing cooling arrangement
EP3489466A1 (en) Gas turbine assembly
RU2375586C1 (en) Two-flow cylinder of steam turbine unit