SU1067228A1 - Паротурбинна установка - Google Patents

Abstract

1. ПАРОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА , содержаща  переключающий клапан. и трубопровод свежего пара, подключенный к турбине высокого давлени  с регулирующей ступенью и двух русной проточной 1астью, на входе первого из  русов которой размещена улитка с патрубком подвода пара, а патрубок отвода пара этого  руса сообщен трубопроводом-ресивером с турбиной низкого давлени , при этом патрубок отвода пара второго  руса подключен к патрубку подвода пара первого  руса, отличающа с   тем, что, с целью уменьшени  веса и габаритов, повышени  экономичности и маневренности, улитка снабжена запорным органом, а переключающий клапан установлен на трубопроводе-ресивере . 2.Установка по п. 1, отличающа с  тем, что она снабжена дополнительным трубопроводомресивером , вход второго  руса снабжен дополнительной улиткой с патрубком подвода пара, и запорным органом , патрубок отвода пара первого  руса подключен к патрубку подвода пара дополнительной улитки через а переключающий клапан, дополнительно сл установленный на дополнительном трубопроводе-ресивере, а последний подключен к турбине низкого давлени . 3.Установка по п. 1, отличающа с  тем, что патрубок подвода пара основной улитки- подключен к трубопроводу свежего пара. 4.Установка по пп. 2 и 3, о ту л и чающа  с   тем, что патрубок подвода пара дополнительной vj улитки подключен к трубопроводу P свежего пара. S5 х

Description

Изобретение относитс  к турбиностроению и может-быть использовано ; в составе паротурбинных установок большой мощности различного типа .и назначени , в частности транспортных (судовых) энергетических установок , например пассажирских судов, отличающихс  широким спектром .режи-г мов работы.

Известна паротурбинна  установка со специальными ступен ми малых ходов, расположенными в корпусе . высокого давлени  между регулировочным колесом и ступен ми полного хода, обводи мыми на режиме полного хода (внутренний или внешний обвод), и включаемыми в работу лишь на малых ходах Cll.

Такое конструктивное исполнение паровой турбины, имеет существенные недостатки: увеличенна  длина ротора , привод ща  к заметному увеличению осевого габарита и веса агрегата; дл  обеспечени  запаса по критическому числу оборотов ротора в . этом случае необходимо увеличивать ,диаметры шеек ротора, что приводит к большим протечкам через диафрагменные уплотнени  и увеличенным утечкам через концевые уплотнени ; необходимость сокращени  числа ступеней в группах приводит к снижению экономичности, турбины на всех режимах; невозможность обеспечени  большого набора режимов без дросселировани  пара, которое  вл етс  одним из наименее экономичнык способов регулировани 5 потери мощности на трение и вентил цию в обводных ступен х малых ходов дополнительно снижают экономичность полных ходов; низка  окружна  скорость, уменьшенный диаметр облопатыван   ступеней малого хода снижают эффективность работы этих ступеней на режимах долевых нагрузок.

Известна также паротурбинна  установка , в паровом турбоагрегате которой, содержащем корпуса высокого , и низкого давлени , турбина высоКого давлени  выполнена двухпроточной , один из протоков которой образован ступен ми малого хода, другой ступен ми полного хода. I

Такое конструктивное исполнение

турбоагрегата обеспечивает некоторую гибкость системы управлени , расширение набора режимов без дросселировани  пара и работу обоих протоков на всех режимах одновременно (параллельно - на режиме полного хода или последрватель но -: на малых ходах). Тем самым исключаютс  потери мощности на трение и вентил циЕО в ступен х малых ходов 21.

Недостатками этой паротурбинной Установки  вл ютс  увеличенна  длина ротора и вызванные этим указанные ранее конструктивные ограниче- НИН, ведущие к снижению экономичности работы турбины высокого давлени  и турбоагрегата; трудность обес5 печени  равномерного теплового состо ни  турбины, привод ща  к тепловым деформаци м и соответственно к снижению .маневренности всего агрегата; дополнительные потери, обус0 ловленные перетечкой -пара через промежуточную диафрагму между протоками .

Известна паротурбинна  установка , содержаща  переключающий клапан,

5 трубопровод свежего пара, подключенный к турбине высокого давлени  с регулирующей ступенью и двух русной проточной частью, на входе первого  руса которой размещена

0 улитка с патрубком подвода пара, а патрубок отвода пара этого  руса сообщен трубопроводом-ресивером с турбиной низкого давлени , при этом патрубок отвода пара вто5 рого  руса подключен-к патрубку подвода пара Г31.

Такое техническое решение предназначено дл  использовани  в па-: .ротурбинных установках с промежуQ точным перегревом пара, поэтому отключение по пару одного.из  русов при работе другого не предусматриваетс , а их работа параллельным потоком пара одинаковых параметров вообще невозможна. Без существенных изменений данна  установка не может быть использована в составе парового турбоагрегата с широким спектром режимов работы.

0 Цель изобретени  - уменьшение веса и габаритов, повышение экономичности и маневренности.

Указанна  цель достигаетс  тем, 4Td в паротурбинной установке, содер5 жащей переключающий клапан и трубопровод свежего пара, подключенный к турбине высокого давлени  с регулирующей ступенью и двух русной проточной частью, на входе первого из  русов которой размещена улитка с патрубком, подвода пара, а патрубок отвода пара этого  руса сообщен трубопроводом-ресивером с турбиной ; низкого давлени , при этом патрубок отвода пара второго  руса подключен к патрубку подвода пара первого  руса , улитка снабжена запорным органом , а переключающий клапан установлен на трубопроводе-ресивере.

Установка снабжена дополнительным

0 трубопроводом-ресивером, вход второго  руса снабжен дополнительной улиткой с патрубком подвода пара и запорным органом, патрубок бтвода пара первого  руса подключен к пат5 рубку подвода пара дополнительной

улитки через переключающий клапан, дополнительно установленный на допонительном трубопроводе-ресивере, а последний подключен к турбине.низкого давлени , при этом патрубок подвода пара основной улитки подключен к трубопроводу свежего пара, а патрубок подвода пара дополнительной улитки подключен к трубопроводу свежего пара.

На фиг. 1 представлена принципиальна  схема установки с одной улиткой ; на фи г. 2 то же, с двум  улитками; на фиг. 3 - сечение А-Л на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - пример вьтол нени  запорного органа в идё поворотной диафрагмы/ на фиг. 6 - турбина высокого давлени , продольный ра рез.

Паротурбинна  установка (фиг. 1) содержит Трубопровод 1 свежего пара с установленным на нем маневровым устройством (главный стопорный клапан ) 2 и сопловыми клапанами 3 и подключенным к турбине 4 высокого давлени  (ТВД) с .регулирующей ступенью 5 и двух русной проточной Частью, на входе первого (например, нижнего)  руса 6 которой размеще.на улитка 7 с патрубком 8 подвода пара, а патру бок 9 отвода пара этого  руса 6 ссюбщен тру.бопро во домресивером Юс турбиной 11 низкого давлени  (.ТНД). Патрубок 12 отвода пара второго  руса 13 (например, верхнего) подключен через переключающий клапан 14 трубопроводом 15 к патрубку 8 подвода пард, а последний трубопроводом 16 через обводной 17 сообщен с трубопроводом 1 свежего пара. Улитка 7имеет окно 18, в koTopOM установлен запорный орган (клапан) 19.

Установка (фиг. 2) снабжена дополнительным трубопроводом-р.есивером 20, а на входе второго (верхнего )  руса 13 установлена дополнительна  улитка 21 с патрубком 22 подвода пара в окне .23 которой установлен запорный орган (клапан) 24. Патрубок 9 отвода пара первого  руса 6 подключен к патрубку 22 подвода пара дополнительной улишки 21 через дополнительный переключающий клапан 25, котогадй трубопроводом 26 подключен к патрубку 22 подвода па .ра, а последний трубопроводом 27 через обводной клапан 28 сообщен с трубопроводом 1 свежего пара.

Из условий компоновки установку, в целом патрубки 8 и 22 подвода пара , окна 18 и 23 с запорными клапанами 19 и 24 .разнесены по окружности (фиг. 3 и 4). Этим достигдетс  также компактность сочетани  улиток 7 и 21 дл  подвода пара в

двух русную проточную часть. О той же целью число ступеней во втором (верхнем)  русе 13 может выполн т.ьс  меньше, чем в первом (нижнем)  русе б. Конструктивное исполнение запорных клапанов и их размещение в ТВД 4 осуществлено по примеру известных конструкций (фиг. 6). Здесь приведен пример исполнени  ТВД 4 с одним патрубком 22 подвода пара в двух русную проточную часть. В отличие от рассмотренной схемы (фиг. 1) патрубок 22 подвода пара с улиткой 21, окнами-23 и запорным клапаном 24 подключен к верхнему  русу 13 двух русной проточной части.

Запорный орган 19 улитки 7 может быть также выполнен в виде поворотно диафрагмы (фиг. 5) по примеру извесных диафрагм регулируемых отборов. В качестве переключающих клапанов 14 и 25 могут быть использованы известные конструктивные решени .

При проектировании проточных частей турбин данной установки не по в л етс  никаких дополнительных ограничений по сравнению с услови ми проектировани  известных конструктивных решений. Основные принципы проектировани , предусматривающие возможность получени  требуемых характеристик

турбоагрегата в целом и высоких значений его КПД на различных режимах , изЛа..гаютс  в литературе tl3 и С21. При этом следует заметить, что проточные части каждого из  русов 6 и 13 на номинальном (базо-вом ) режиме могут рассчитыватьс  на различные расходы, т.е. выполн тьс  с различной пропускной способностью , а также с различными начальными параметрами на входе.

Паротурбинна  установка в зависимости от положени -клапанов, работает следуюпу1м образом.

При закрытых обводных клапанах 17 и 28 (или их отсутствии) свежий пар по трубопроводу 1 свежего пара от маневрового устройства 2 через сопловые клапаны 3 (или помимо них) поступает в регулирующую ступень 5 и далее через окна.18 и 23 при соответствующем открытии запорных клапанов 19 и 24 в  русы б и 13 двух русной проточной части ТВД 4. Из ТВД 4 через также соответственно открь1тые переключающие клапаны 14 и 25 и трубопроводы-ресиверы 10 и:20 пар подводитс  в ТНД 11. При этом в зависимости от положени  запорных клапанов 19 и 24 и переключающих клапанов 14 и 25 осуществл ютс  различные режимы работы установки в целом.

Режим А. Запорные клапаны 19 и 24 открыты, переключающие клапаны /f4 и 25 в положении Х. Пар одинако

вых параметров через окна 18 и 23 поступает в улитки 7 и 21, затем параллельным потоком - в нижний и верхний  русы 6 и 13 двух русной проточной части. После расширени  в ТВД 4 по патрубкам 9 и 12 отвода пара, переключающим клапанам 14 и 25 и трубопроводам-ресиверам 10 и 20 пар подводитс  в ТНД 11.

Режим Б. Запорный клапан 24 открыт , запорный клапан 19 закрыт, дополнительный переключающий клапан 25 в положении О. , переключающий клатпан 14 в положении 5 . Пар через , окна 23 поступает вдополнительную улитку 21, з-атем расшир етс  во втором (верхнем)  русе 13- и отводитс  по патрубку- 12, далее через переключающий-клапан 14, трубопровод 15 возвращаетс  в ТВД 4. По патрубку 8 подвода пар через улитку 7 поступает в нижний  рус 6, где после расширени  отводитс  по патрубку 9 из ТВД. 4 и через дополнительный переключающий клапан 25 по трубопровсдам-ресиверам 10 и 20 направл етс  дл  расширени  в ТНД 11.

.Режим В. Запорный клапан 24, закрыт ,, запорный клапан 19 открыт, .клапан 25 в положении 5 , переклго- . чающий клапан 14 в положении А- . Ра бота установки осуществл етс  аналогично режиму Б с последовательным расширением-пара в  русах 6 и 13 двудвух русной проточйой части. Отличие состоит в том, что сначала.расширение осуществл етс  в нижнем  русе б , а затем - в верхнем  русе 13. . , Рехшм Г. Запорный .клад1ан 24 открыт , запорный клапан 19 закрыт, переключающие клапаны. 14 и 25 в положении А . Пар через окно 23 поступает в дополнительную улитку 21., зазатем расшир е.тс  в верхнем  русе 13 и отводитс  по патрубку 12 .далее через переключающий клайан 14, трубопровод-ресивер 10 направл етс  в ТНД 11. Нижний  рус б практически не участвует в выработке полезной механической энергии.

Режим Д. Запорный клапан 24 закрыт, запорный клапан 19 открыт, переключающие клапаны 14 и 25, в положении а. . Работа агрегата осуществл етс  аналогично режиму Г. Отличие состоит в перемене ролей верхнего и нижнего  русов 13 и б в выработке полезной механической энергии ..

Работа турбоагрегата в группе режимов Л, Б и В идентична известным схемам регулировани  с параллельнопоследовательным током пара. Группа режимов Гид идентична схемам регулировани  с внутренним обводом |ступеней (турбин) малых ходов.

При открытых обводных клапанах 17 и 28 работа турб.оагрегата осуществл етс  аналогично рассмотренной группе режимов Л, Б, В, Г и Д. Здесь дополнительно используютс  свойства схем регулировани  с внешним обводом. .

Е сочетании с сопловыми клапана-ми 3 дл  установки обеспечиваетс  принципиально неограниченный набор возможных комбинаций регулировани , включающий известные способы увеличени  экономичности переменных .режимов работы. Выбранный спектр режимов устанавливаетс  целесообразнотью в конкретных услови х проектировани .

Использование внешнего обв.ода (т.е. обводного клапана 17) .позвол ет дополнительно осуществл ть параллельную работу  русов б и 13 с различными параметрами на входе (открыты сопловой и обводной клапаны 3 и 17, запорный клапан 19 - закрыт ) И режим Д с внешним обводом регулирующей ступени .5 (сопловой клпан 3 закрыт), I

Паротурбинна  установка, ТВД 4 которой имеет один патрубок 8 или 2 подвоДапара к двух русной проточно части помимо регулирующей ступени 5 и один переключающий клапан 14 или 25, имеет более узкий спектр .режимо работы. Однако следует учитывать, чт(3 сокращение количества патрубков 9 и 22 подвода и переключающих клапанов 14 и 25 упрощает конструкцию и регулирование турбины, повышает е надежность.

Выполнение паровой турбины с обводными клапанами 17 и 28, соедин ющими патрубки подвода пара в двух русную проточную часть помимо регулирующей ступени непосредственно с маневровым устройством, дополнительно позвол ет использовать свойства схем с внешним обводом.

Применение в ТВД двух русной прточной части позвол ет выполнить турбину со сниженными массо-габариными показател ми и улучшенными маневренными качествами, примен ть развитые -проточные части, что приводит к повышению экономичности работы на всех режимах, снизить диаметры шеек ротора корпуса высокого давлени  и Teivi самым уменьшить протечки через диафрагменные и концевые уплотнени . Снабжение улиток патрубков подвода пара к двух русной проточной части помимо регулирующей ступени окнами с запорными органами и подсоединение патрубков отвода -пара к переключающим клапанам , соединенным трубопроводами с патрубками подвода пара в двух русную проточную часть и турбину

низкого давлени , обеспечивает возможность работы турбоагрегата с , отключением по пару одного из  русов при работе другого, с последовательным потоком пара в  русах и с параллельным потоком пара одигнаковых параметров. Подключение патрубков подвода пара к двух русМой проточной части через обводные клапаны к маневровому устройству позвол ет дополнительно использовать свойства схем регулировани 

с внешним обводом. В целом в сочетании с сопловыми клапанами обес .печиваютс  практически все необхо- . димые режимы работы турбины без дросселировани  пара и, таким образом , значительно повышаетс  его экономичность, особенно на долевых нагрузках. При этом на режимах . с параллельно-последовательным током пара ликвидируютс  значительные

0 по величине потери на трение и вентил цию .

шт

7ff

,:

14 М п {4/г ММ 15 iO

cpus.Z

фигЗ

б-S

/

/3

срие.

Claims (4)

1. ПАРОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА, содержащая переключающий клапан, и трубопровод свежего пара, подключенный к турбине высокого давления с регулирующей ступенью и двухярусной проточной Частью, на входе первого из ярусов которой размещена улитка с патрубком подвода пара, а патрубок отвода пара этого яруса сообщен трубопроводом-ресивером с турбиной низкого давления, при этом патрубок отвода пара второго яруса подключен к патрубку подвода пара первого яруса, отличающая с я тем, что, с целью уменьшения веса и габаритов, повышения экономич ности и маневренности, улитка снабжена запорным органом, а переключающий клапан установлен на трубопроводе-ресивере .

2. Установка по π. 1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным трубопроводомресивером, вход второго яруса снабжен дополнительной улиткой с патрубком подвода пара, и запорным органом, патрубок отвода пара первого яруса подключен к патрубку подвода пара дополнительной улитки через переключающий клапан, дополнительно установленный на дополнительном трубопроводе-ресивере, а последний подключен к турбине низкого давле ния.

3. Установка по п. чающаяся тем, подвода пара основной ключей к трубопроводу

4. Установка по пп

1, о т л ичто патрубок улитки- подсвежего пара,

2 и 3, о τπ и чающая с я тем, что патрубок подвода пара дополнительной улитки подключен к трубопроводу свежего пара.