SU1096380A1 - Цилиндр низкого давлени теплофикационной паровой турбины - Google Patents

Abstract

1. ЦИЛИНДР НИЗКОГО ДАВЛЕНИЙ ТЕПЛОФИКАЦИОННОЙ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ, содержащий регулирующий орган на входе в виде поворотного кольца с основныьад и дополнительными пароподвод щими каналами и диафрагмы, во внутреннем ободе которой размещена кольцева  вод на  камера, сообщенна  каналом с межвенцевым зазором в корневой зоне рабочих лопаток, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности охлаждени , цилиндр снабжен лопаточным радиальным распылителем, установленным в межвенцевом зазоре на диске рабочего колеса, а кольцева  вод на  камера сообщена с входом распылител .S

Description

У

со

w

2, Цилиндр по п. 1, о т л и ч а ищ ий с   тем,что входные KpONtKH рас-пылител  расположены равномерно по

окружности, а выходные - у входных кромок рабочих лопаток со стороны их вогнутой поверхности;

Изобретение относитс  к энергетике , более конкретно к конструкции цилиндров низкого давлени  (ЦНД) теп лофикационных паровых турбин и может быть использовано дл  повышени  их надежности, Известен ЦНД паровой теплофикацио ной турбины с устройством дл  подготовки охлаждающего пара вынесенным за пределы парового тракта турбины С Однако в турбинах с этим устройст вом при охлаждении ЦНД паровод ной (как наиболее эффективной) смесью охлаждающий поток вследствие сепарации капель на направл ющих лопатка; первой ступени ЦНД образует развитое пленочное течение, которое в кромочных следах лопаток формирует крупные капли, вызывающие эрозионный износ входных кромок рабочих лопаток, а поскольку подвод охлаждающей смеси к рабочим лопаткам осуществл етс  по всей длине входной кромки, наиболее сильному износу подвергаютс  периферийные сечени  как имеющие большую окружную скорость, cлe : oвaтeльнo и большую скорость соударени  с капл ми . Кроме того, подвод охлаждающей смеси по всей высоте лопаток при малых по сравнению с нoминaльны ш расходах пара предопредел ет течение преимущественно в периферийной зоне, что обуславливает неравномерность ох лаждени  проточной части ЦНД, Известен также ЦНД теплофикационной паровой турбины, содержащий регу лирующий орган на входе в виде поворотного кольца с основными и дополни тельными пароподвод Ецими каналагути и цифрограммы, во внутреннем ободе которой размещена кольцева  вод на  камера, сообщенна  каналом с межвеицевым зазором в корневой зоне рабочи лопаток с 2 . Недостаток известного ЦНД - низка эффективность охлаждени  проточной части ЦНД, Цель изобретени  - повьш.е.ние эффективности охлаждени . Указанна  цель достигаетс  тем, что ЦНД теплофикационной паровой тур бины, содержащий регулирующий орган на входе в виде поворотного кольца с основными и дополнительными пареподвод щими каналами и диафрагмы, во внутреннем ободе которой размещена кольцева  вод на  , сообщенна  каналом с межвенцевым зазором в корневой , зоне рс1бочих лопаток, снабжен лопаточным радиальным распылителем , установленным в межвенцевом зазоре на диске рабочего колеса, а кольцева  вод на  камера сообщена с входом распылител . При этом входные кромки распылител  расположены равномерно по окружности, а выходные у входных кромок рабочих лопаток со стороны их вогнутой поверхности, На фиг, 1 прещставлена паровпускна  часть ЦНД и первых ступеней, продольный разрез; на фиг, 2 - узел 1 нафиг. 1; на фиг, 3 - вид по стрелке А на фиг, 2; на фиг, 4 - сечение Б-Б на фиг. 2, ЦНД теплофикационной паровой турбины содержит регулирующий орган на входе в виде поворотного кольца, состо щего из наружного обода 1, дросселей 2 и внутреннего обода 3 и диафрагмы , В корневой части дросселей 2 выполнены дополнительные пароподвод щие кана.Ы 4 пр моугольной или круглой Диафрагма включает наружный обод 5 г направл ющие лопатки 6 и внутренний обод 7, в котором выполнена кольцева  вод на  камера 8, сообщенна  линией 9 подвода с трубопроводом 10 подачи конденсата. Вод на  камера 8 сообщаетс  с межвенцевым зазором наклонными вод ными соплами (каналами) 11, На диске 12, несущем рабочие лопатки 13, в межвенцевом зазоре размещен лопаточный раД1 альный распылитель 14, содержащий входную камеру 15, лопатки 16 с радиальной выходной кромкой 17 и покрывающий диск 18. входные кромки 19 лопаток 16 расположены равномерно по окружности,, а вЕлходные размещены непосредственно у входных кромок 20 рабочик лопаток 13 со стороны их вогнутой поверхнос€и 21, Кольцева  вод на  камера 8 сообщена через сопла 11 с 13ХОДОМ 22 лопаточногО радиального распылител  14, Аналогичным образом выполнен и однопоточный ЦНД паровой турбины. Количество лопаток 16 определ етс  с одной стороны расходом конденсата на охлаждение ЦВД, а с другой - возможност м - компоновки распылител  . 14 в межвенцевом зазоре. При центробежном дроблении (распылении) жидкости размер капель  вл етс  функцией толщины жидкой пленки в зоне ев разрушени  (т.е. вблизи выходных кромок 17 лопаток 16) . Но при посто вных расходе и температуре конденсата , частоте вращени  ротора и наружном диаметре распылител  14 (а он не может быть больше диаметра корневых сечений рабочих лопаток 13) толщина пленки зависит только от длины периметра отрыва, т.е. - от суммарной длины вы-ходных кромок 17 лопаток 16, С учетом этого обсто тельства и известных функциональных св зей удельного расхода (расхода жидкости на единицу периметра отрыва) и размеров , образующихс  при центробежном дроблении капель, выбираетс  ко личество и ширина лопаток 16 распылител  14 , Положение канала 4 в дросселе 2 и его размер л (фиг. 2) завис т не только от расхода и параметров пода ваемого на охлаждение пара но .и от структурно-кинематических характери тик капельного потока, выход щего и распылител  14. ЦНД теплофикационной паровой турбины работает следующим образом. При малорасходных или теплофикационных режимах, когда регулирующий орган на входе в ЦНД закрыт от конденсатных или бустерных насосов (не показан), конденсат по линии 9 и трубопроводу 10 подаетс  в кольцевую вод ную камеру 8, откуда наклонными соплами 11 направл етс  во входную камеру 15 распылител  14. Наклон сопел 11 в сторону рабочих лопаток 13 и в сторону их вращени  обеспечивает благопри тный вход струй воды в каме ру 15 и растекание воды по ее поверх ности, Ок:азавшись в поле мощных цент робежных сил, вода перемещаетс  по входной камере 15 к входным кромкам 19 лопаток 16 и равномерно распредел етс  между лопатками 16. Сформировавшись в тонкий пленочный слой, вода перемещаетс  по наветренной поверхности лопаток 16 к их выходным р диально ориентированным кромкам 17 и приобретает окружную скорость, равную окружной скорости корневых сечений рабочих лопаток 13. По достижени выходных кромок 17 лопаток 16 пленка жидкости отрываетс  от них и дробитр  на капли (перва  ступень дроблени Поскольку окружна  составл юща  скорости капель на пор док и более превышает радиальную составл ющую, капли перемещаютс  от выходных кромок 17 лопаток 16 по спирали, направленной в сторону вращени  рабочих лопаток 13. Кольцевой поток пара, поступающий через дополнительные паропод вод щие каналы 4 закрытого регулирующего органа, подхватывает отрывающиес  от лопаток 16 капли и направл ет их между рабочими лопатками 13. При высоких скорост х парового потока, когда критический (максимально устойчивый ) размер капель может оказатьс  меньше размеров отрывающихс  от лопаток 16 капель, реализуетс  втора  аэродинамическа  ступень дроблени . Образованна  таким образом паровод на  смесь охлаждает рабочие лопатки 13 ЦНД. Поскольку механизм дроблени  жидкости центробежной силой обусловливает спектр капель, т.е. одновременное фop лиpoвaниe капель различных размеров, то их дальнейшее поведение в кольцевом потоке пара также будет равным. Капли, соответствующие мелкодисперсной части спектра, будут относительно легко увлекатьс  паровым потоком и их траектории (фиг, 3 крива  а) окажутс  близкими траектории пара (крива  б). Капли, соответствующие крупнодисперсной части спектра , в большей степени отклон ютс  от направлени  движени  пара и их путь следовани  отвечает кривой в. Таким образом, основна  масса (факел) капель располагаетс  в области между кривыми айв. Место размещени  выходных кромок 17 лопаток 16 обеспечивает выход из рабочих лопаток 13 капельного потока при отсутствии или мз- нимальной сепарации капель на рабочих лопатках 13, Капли покидают выходные кромки 17 лопаток 16 с одинаковой скоростью, но ввиду разных размеров с различной кинетической энергией. Следовательно, наиболее крупные капли проникалт глубоко в паровое кольцо И их траектории определ ют внешнюю границу капельного факела (фиг, 2 крива  г); в этой области двигаютс  и мелкие капли (как результат второй ::тупени дроблени ) . Мелкие капли легче поддаютс  воздействию парового потока и определ ют внутреннюю границу капельного факела (крива  д), Оптимальное охлаждение рабочих лопаток 13 будет таким, при котором капельный факел полностью заполнит паровое кольцо. Таким образом, предлагаема  конструкци  ЦНД с образованием охлаждающего паровод ного потока в межлопаточных каналах первой ступени обеспечнвает разномерное охлаждение проточной части ЦНД, псэскольку форм11рующийс  в корневой области первой ступени охлалщающий поток при последующем движении будет размыватьс  по всей высоте проточной части ЦНД, Применение центробежного дроблени  путем установки распылител  на ступице колеса первой ступени позвол ет исключить

эрозию рабочих лопаток этой ступени, поскольку окружна  скорость, как определ юща  возможность и интенсивность эрозионного повреждени , дл  рабочих лопаток и капель оказываетс  практически одинаковой (разница этих 5 скоростей обусловлена торможением цапель в паровом кольце) , Применителько к современным мощным турбинам, где в корневой зоне первой ступенейЦНД окружна  скорость превышает 200250 м/с, механизм центробежного дроблени  обеспечивает повышенную однородность структуры капельного потока и малый,оне вызывающий эрозионного разрушени , размер капель.

13

фа-е. 3

/7

Claims (2)

1. (э7) 1. ЦИЛИНДР НИЗКОГО ДАВЛЕНИЙ

   ТЕПЛОФИКАЦИОННОЙ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ, содержащий регулирующий орган на входе в виде поворотного кольца с основными и дополнительными пароподводящими каналами и диафрагмы, во внутреннем ободе которой размещена кольцевая водяная камера,' сообщенная каналом с межвенцевым зазором в корневой зоне рабочих лопаток, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, цилиндр снабжен лопаточным радиальным распылителем, установленным в межвенцевом зазоре на диске рабочего колеса, а кольцевая водяная камера сообщена с входом распылителя. 2 фиг 1
2. 2. Цилиндр по π. 1, о т л и ч а гоtn и й с я тем,что входные кромки распылителя расположены равномерно по окружности, а выходные - у входных кромок рабочих лопаток со стороны их вогнутой поверхности.