RU33162U1 - Узел подачи пара на уплотнение рабочих цилиндров турбомашины - Google Patents

Description

,,f.f/S,

МПК 7: FOID 5/00; 11/10

Узел подачи пара на уплотнепия рабочих цилиндров

Предлагаемая полезная модель относится к области энергомашиностроения конкретно, турбостроения, в частности к устройству, обеспечивающему пуск и остановку паровых турбомашин, как при нормальной эксплуатации, так и в аварийных ситуациях или в период ремонтных работ, а именно к конструкции узла подачи пара на уплотнения рабочих цилиндров турбомашины.

Большое значение для обеспечения длительной и надежной работы паровых турбомашин имеет обеспечение соблюдения правильного осушествления режимов пуска и остановки. Как правило, из-за нарушения упомянутых режимов при эксплуатации турбоустановки возможно появление как скрытых повреждений деталей и узлов турбомашины, которые впоследствии могут привести к серьезным авариям, так и явно наблюдаемых повреждений, таких, например, как погибы роторов, повреждение дисков роторов и рабочих лопаток турбомашины и т. д.. Указанные нарушения приводят к необходимости проведения внеплановых ремонтов турбомашины, простоям энергетических блоков с серьезными экономическими потерями для электростанций.

Пусковые операции на турбомашине и турбоустановке начинают, обычно, с плавного прогрева оборудования и уплотнений концевых и внутренних рабочих цилиндров турбомашины с целью последующего набора вакуума. В этом случае большое значение имеет устройство узла подачи пара на уплотнения рабочих цилиндров турбомашины, которое должно обеспечивать при пусках турбомашины из различных тепловых состояний плавность прогрева передних концевых уплотнений цилиндров высокого и среднего давления турбомашины (далее ЦВД и ЦСД, соответственно) и которое должно исключать возможность подачи горячего пара с температурой более 200 °С на уплотнения цилиндра низкого давления (ЦПД) при любых режимах работы турбомашины.

Известно устройство узла подачи пара на уплотнения рабочих цилиндров турбины, включаюшее два, «холодный и «горячий коллекторы подвода пара, соединенные трубопроводами с камерами передних концевых уплотнений ЦВД и ЦСД,

турбомашины

причем «холодный коллектор с температурой пара около 200 °С используется для подачи пара на уплотнения ЦНД турбины мощностью 800 МВт или на уплотнения ЦНД и заднего концевого уплотнения ЦСД для турбины мощностью 300 МВт, а «горячий коллектор с температурой пара 400 °С служит для подачи пара на уплотнения ЦВД и ЦСД паровой турбины мощностью 800 МВт или на переднее концевое уплотнение ЦСД турбины мощностью 300 МВт. (Огурцов А. П., Рыжков В. К., «Паровые турбины сверхкритических параметров ЛМЗ, М., Энергоатомиздат, 1991 г., стр. 330, рис. 15.1.,б)

Однако применение известного устройства приводит к возникновению ряда отрицательных явлений и в частности, к возникновению недопустимой разницы температур между верхом и низом корпусов рабочих цилиндров в режимах пуска и останова. В конечном итоге последнее приводит к значительным температурным напряжениям и как следствие, к снижению надежности, маневренности и экономичности работы турбины.

Известно устройство узла подачи пара на уплотнения рабочих цилиндров турбомащины, с так называемым «самоуплотнением, принятое за прототип и включающее два «холодный и «горячий коллектора, соединенные между собой трубопроводом снабженным задвижкой с электроприводом, байпасной линией, регулятором давления, регулирующим клапаном, дроссельной щайбой, дренажными линиями, при чем «холодный коллектор соединен с деаэратором или с коллектором пара для собственных нужд при пусках энергоблока, а подача пара в горячий коллектор предусматривается только при операциях пуска турбины из горячего состояния при увеличении частоты вращения роторов и при низких нагрузках после сброса нагрузки на турбине до нагрузки собственных нужд. (Огурцов А. П., Рыжков В. К., «Паровые турбины сверхкритических параметров ЛМЗ, М., Энергоатомиздат, 1991 г., стр. 330, рис. 15.2.,а)

Известное устройство узла подачи пара, принятое за прототип, обладает большей универсальностью и экономичностью по сравнению с упомянутым аналогом, однако не решает поставленную заявителем ниже техническую задачу.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является разработка такого устройства узла подачи пара на уплотнения рабочих цилиндров турбомашины, которое позволяет повысить надежность и экономичность работы турбомашины, а также упростить компоновку узла подачи пара на уплотнения, уменьшить его стоимость и стоимость пусконаладочных работ указанного узла, повысить к.п.д.

турбомашины и тем самым обеспечить существенное улучшение эксплуатационных технико-экономических показателей энергоблока в пелом.

Для достижения желаемого технического результата в предлагаемом устройстве узла подачи пара на уплотнения рабочих цилиндров турбомашины, включающем два «холодный и «горячий коллектора, трубопроводы, снабженные байпасной линией, регуляторами давления, задвижками, регулирующими клапанами, дроссельной шайбой, а также дренажными линиями, «холодный коллектор соединяют линией, оборудованной дроссельной шайбой, с участком трубопровода подачи пара в «горячий коллектор и расположенным между задвижкой с электроприводом и регулирующим клапаном подачи пара в «горячий коллектор, а трубопровод подачи пара в «холодный коллектор соединяют посредством трубопровода, дополнительно оборудованного задвижкой с электроприводом и обратным клапаном, с участком трубопровода подачи пара в «горячий коллектор, расположенным между задвижкой с электроприводом и регулирующим клапаном подачи пара в «горячий коллектор.

При исследовании отличительных признаков предлагаемой конструкции не выявлено каких-либо известных или аналогичных технических решений, позволяющих рещить поставленную заявителем техническую задачу. Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что заявитель не обнаружил известных технических рещений, характеризующихся признаками, тождественными или эквивалентными вышеуказанным признакам заявленной полезной модели, что, позволило выявить совокупность существенных, отличительных признаков по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, в предлагаемом устройстве и изложенных ниже, в формуле.

Следовательно, заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна полезной модели.

Предлагаемое устройство узла подачи пара на уплотнения рабочих цилиндров турбомашины представлено на фигуре.

В частности показаны: два «холодный 1 и «горячий 2 коллектора подачи пара на уплотнения турбомашины, регулирующий клапан 3 подачи пара в «холодный коллектор 1, регулирующий клапан 4 подачи пара в «горячий коллектор 2, регулирующий клапан 5 отвода пара из «горячего коллектора 2 в конденсатор пара уплотнений (КПУ),

задвижка с электроприводом 6 и обратный клапан 7, установленные на линии, соединяющей трубопровод подачи пара в «холодный коллектор 2 с участком трубопровода подачи пара в «горячий коллектор 2, расположенным между задвижкой с электроприводом 8 и регулирующим клапаном 4, дроссельная щайба 9, вентиль 10 с электроприводом, установленный на линии подачи пара в «холодный коллектор, дренажный вентиль 11, служащий для прогрева трубопровода подачи пара в «холодный коллектор 1 перед включением в работу узла подачи пара на уплотнения цилиндров турбомащины перед ее пуском, дренажный вентиль 12, служащий для прогрева трубопровода подачи пара в «горячий коллектор 2 перед включением в работу узла подачи пара на уплотнения цилиндров турбомащины перед ее пуском.

Узел подачи пара на уплотнения рабочих цилиндров турбомащины при пуске из холодного состояния (температура металла наиболее горячей части турбомашины не более 150 °С) работает следующим образом:

1.Состояние арматуры перед пуском турбомащины: три задвижки с ручным приводом, указанные на фигуре, находятся в полностью открытом состоянии; вся остальная арматура, указанная на фигуре, регулирующая и запорная - находится в полностью закрытом состоянии.

2.Подают пар из деаэратора или из коллектора собственных нужд с давлением пара 6 кг/см и температурой 160-200 °С в трубопровод подачи пара к «холодному коллектору при этом начинает увеличиваться давление в указанном трубопроводе перед задвижкой 10, а сам указанный трубопровод начинает прогреваться за счет тепла конденсирующегося в нем пара. Для удаления конденсата и ускорения прогрева трубопровода открывают дренажный вентиль 11. После увеличения температуры пара перед задвижкой 10 до 150 °С, трубопровод считается прогретым.

3.Включают валоповоротное устройство турбомащины. Открывают полностью вентили 6 и 10, включают в работу регуляторы давлений в «холодном 1 и «горячем 2 коллекторах подачи пара на уплотнения турбомащины, которые открывают соответственно регулирующий клапан 3 и регулирующий клапан 4 для поддержания заданного давления в соответствующем коллекторе 1 и 2. При этом в «холодный коллектор 1 пар поступает через открытый регулирующий клапан 3 и через дроссельную щайбу 9, а в «горячий коллектор 2 пар поступает через открытый регулирующий клапан 4, причем вентиль 8 пока находится в полностью закрытом положении После повыщения

давления в «холодном коллекторе 1 до номинальной величины (1,1-1,2 кг/см) дренажный вентиль 11 - закрывают.

4.Подают пар из коллектора собственных нужд с давлением нара 11-12 кг/см и температурой 250-350 °С в трубопровод подачи пара к «горячему коллектору при этом начинает увеличиваться давление в указанном трубопроводе перед задвижкой 8, а сам указанный трубопровод начинает прогреваться за счет тепла конденсирующегося в нем пара. Для удаления конденсата и ускорения прогрева трубопровода открывают вентиль 12. После увеличения температуры пара перед задвижкой 8 до 250 °С трубопровод считается прогретым.

5.Во время набора вакуума на турбомашине, увеличения частоты вращения роторов турбомашины до номинальной величины и увеличения нагрузки на турбомашине, регулятор давления «холодного коллектора 1 с помощью регулирующего клапана 3 поддерживает заданное в коллекторе 1 давление. При этом регулятор давления «горячего коллектора 2 с помощью регулирующего клапана 4 поддерживает заданное давление в коллекторе 2 уменьщая величину открытия регулирующего клапана 4 по мере увеличения нагрузки на турбомашине ввиду имеющегося «самоуплотнения схемы. При увеличении температуры корпуса ЦВД или ЦСД до 250 °С в результате увеличения нагрузки на турбомашине, закрывают полностью вентиль 6, открывают полностью вентиль 8 и закрывают полностью вентиль 12 в указанной последовательности. После указанного последнего переключения схемы подачи пара на уплотнения турбомащины, в «холодный коллектор 1 будет поступать часть пара из коллектора собственных нужд с давлением 10-12 кг/см через дроссельную шайбу 9, а остальная часть пара из коллектора собственных нужд с давлением 6 кг/см, причем часть пара, проходящая через дроссельную щайбу 9 обеспечивает прогрев трубопровода подачи пара к «горячему коллектору до регулирующего клапана 4.

6.При дальнейшем увеличении нагрузки на турбомашине регулирующий клапан 4 полностью закрывается и для поддержания заданного давления в «горячем коллекторе 2 при еще большем увеличении нагрузки на турбомашине - открывается регулирующий клапан 5 по команде регулятора давления в «горячем коллекторе 2.

С целью повышения надежности работы рассматриваемого узла подачи пара на уплотнения рабочих цилиндров турбомашины необходимо соблюдение следующих условий:

t)

Если температура наиболее горячей части цилиндра турбомашины меньше 150 °С, то накладывается запрет на открытие задвижки 8.

Если температура наиболее горячей части цилиндра турбомашины больше 150 °С, то накладывается запрет на открытие задвижки 6.

Если открыт регулирующий клапан 4, то регулируюш;ий клапан 5 должен быть закрыт.

Если нагрузка на турбомашине меньше заданной, то регулирующий клапан 5 должен быть закрыт.

Если открыта задвижка 8, то задвижка 6 должна быть закрыта в обязательном порядке.

Выполненные конструктивные изменения узла подачи пара за счет того, что пар, протекающий через шайбу 9 замещает часть пара, протекающего через регулирующий клапан 3, а замещенная часть пара протекая через проточную часть турбомащины, способствует выработке дополнительной энергии, и поступает в подогреватель низкого давления, предшествующий КПУ, позволяют обеспечить заметное повышение мощности и улучщить технико- экономические показатели работы турбомашины и энергоблока в целом.

В результате отсутствия в предлагаемом устройстве непосредственного «холодного и «горячего коллекторов подачи пара на уплотнения турбомашины, исключается возможность подачи пара с высокой температурой из «горячего коллектора в «холодный коллектор при работе турбины, например, из-за невозможности закрытия задвижки в результате возникшего дефекта в указанной задвижке, соединяющей указанные коллекторы. Этим обеспечивается повышение надежности работы турбомащины по сравнению с известными устройствами узла подачи пара на уплотнения рабочих цилиндров турбомашины.

Ввиду того, что трубопровод подачи пара в «холодный коллектор соединяется линией, которая дополнительно оборудована задвижкой с электроприводом и обратным клапаном, с участком подачи пара в «горячий коллектор, расположенным между задвижкой с электроприводом и регулирующим клапаном подачи пара в «горячий коллектор, обеспечивается улучшенная компоновка узла подачи пара на уплотнения рабочих цилиндров турбомашины и как следствие снижается стоимость его изготовления и стоимость пусконаладочных работ.

, b

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании полезной модели следующей совокупности условий:

-средство, воплощающее предлагаемое устройство при его осуществлении, предназначено для использования в области энергомашиностроении, а именно турбостроения;

для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте ниже приведенной формулы, подтверждается возможность его осуществления с помощью приведенных в описании заявки средств и методов;

-предлагаемое устройство, при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно, позволяет повысить надежность и экономичность работы турбомашины, а также упростить компоновку узла подачи пара на уплотнения, уменьшить его стоимость и стоимость пусконаладочных работ указанного узла, повысить к.п.д. турбомашины и тем самым обеспечить существенное улучщение эксплуатационных технико-экономических показателей энергоблока в целом.

Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности полезной модели промышленная нрнменимость.

Claims (1)

1. Узел подачи пара на уплотнения рабочих цилиндров турбомашины, включающий два ("холодный" и "горячий") коллектора, трубопроводы, снабженные байпасной линией, задвижками, регуляторами давления, регулирующими клапанами, дроссельной шайбой, а также дренажными линиями, отличающийся тем, что "холодный" коллектор соединяют линией, оборудованной дроссельной шайбой, с участком трубопровода подачи пара в "горячий" коллектор, расположенным между задвижкой с электроприводом и регулирующим клапаном подачи пара в "горячий" коллектор, а трубопровод подачи пара в "холодный" коллектор соединяют посредством трубопровода, дополнительно оборудованного задвижкой с электроприводом и обратным клапаном, с участком трубопровода подачи пара в "горячий" коллектор, расположенным между задвижкой с электроприводом и регулирующим клапаном подачи пара в "горячий" коллектор.