SU1160060A1

SU1160060A1 - Steam turbine double-flow cylinder

Info

Publication number: SU1160060A1
Application number: SU833631916A
Authority: SU
Inventors: Манфред Антонович Казак; Игорь Петрович Фаддеев; Сергей Леонидович Хавия
Original assignee: Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина
Priority date: 1983-08-05
Filing date: 1983-08-05
Publication date: 1985-06-07

Abstract

1. ДВУХПОТОЧНЫЙ ЦИЛИНДР ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ, содержащий к,орпус со статорными элементами, между которым и .ротором размещены камеры концевых уплотнений и паровпускные камеры проточных частей,, последние из которых имеют равные или различные -площади Г8 проходных сечений, клапанную коробку, сообщенную с впускной камерой двухпоточной регулировочной ступени, а между камерами за регулировочной ступенью и паровпускными камерами проточных частей установлены внутренние уплотнени , отличающийс тем, что, с целью улучщени массогабаритных характеристик, повышени надежности и экономичности, в диске регулировочной ступени выполнены перепускные отверсти с площадью проходного сечени не менее площади проходного сечени одного из потоков регулировочной ступени, сообщающие между собой камеры за регулировочной ступенью, которые через клапанную коробку подключены к пароI впускным камерам проточных частей. 2. Цилиндр по п. 1, отличающийс тем, что камеры за регулировочной ступенью через клапанную коробку сообщены с камерами концевых уплотнений. at О5 ..i-j1. A TWO-FLOW CYLINDER OF A STEAM TURBINE containing, an orpus with stator elements, between which and the rotor are placed end seal chambers and steam inlet chambers of flow parts, the last of which have equal or different - G8 flow areas, valve box connected to the inlet a chamber of a two-flow adjustment step, and internal seals between the chambers behind the adjustment step and the steam inlet chambers of flow-through parts, characterized in that, in order to improve the weight and size Characteristics, increase reliability and efficiency, in the adjustment stage disk there are made bypass openings with an opening area area not less than the opening area area of one of the adjustment stage flows, communicating the cameras behind the adjustment stage, which are connected to a pair of inlet chambers of flow parts through the valve box. 2. A cylinder according to claim 1, characterized in that the chambers behind the adjusting stage through the valve box are in communication with the chambers of the end seals. at O5 ..i-j

Description

Изобретение относитс к энергетическому оборудованию, а именно к паровым турбинам, предназначенным дл частой работы на частичных режимах нагрузки в качестве пиковых или полупйковых установок на электростанци х и в качестве силовой установки на транспортных судах, в том числе на ледоколах и судах спецназначени .The invention relates to power equipment, namely, steam turbines designed for frequent operation at partial load conditions as peak or semi-steam installations at power plants and as power plants on transport vessels, including icebreakers and special purpose vessels.

Известен двухпоточный цилиндр паровой турбины, который имеет общую центральную паровую камеру, соединенную через независимые группы регулировочных клапанов с паровпускными камерами дл каждого потока двухпоточной паровой турбины , при этом камеры разделены перегородкой , между которой и валом паровой турбины выполнено уплотнение. При работе турбины с частичными нагрузками 0-30 и 0-60% от полной нагрузки одна группа клапанов, регулирующа пропуск пара в одну из проточных частей, полностью закрыта . Работает друга проточна часть, пропуск пара через которую регулируетс своей группой клапанов. Таким образом реализуетс по потокам регулирование в диапазонах 0-30 и 0-60% мощности. Промежуточные режимы свыше 30 и 60% мощности реализуютс при полностью открытых клапанах одной группы и частично открытых клапанах второй группы. Режим полной нагрузки реализуетс при полностью открытых клапанах обеих групп. При этом свежий пар из паровпускных камер поступает в обе проточные части 1.A steam turbine double flow cylinder is known that has a common central steam chamber connected through independent groups of control valves to steam inlets for each stream of a double flow steam turbine, with the chambers separated by a partition between which the steam turbine shaft is sealed. When the turbine operates with partial loads of 0-30 and 0-60% of full load, one group of valves regulating steam admission to one of the flow parts is completely closed. The other part of the flow passage works, through which the steam flow is regulated by its group of valves. In this way, flow control is implemented in the 0-30 and 0-60% power ranges. Intermediate modes over 30 and 60% of power are realized with valves fully open in one group and partially open valves in the second group. Full load mode is implemented with fully open valves in both groups. In this case, fresh steam from the steam inlet chambers enters both flow parts 1.

Однако подвод свежего пара осуществл етс через паровыпускные клапаны непосредственно в проточную часть нерегулируемых ступеней. Больща часть корпуса турбины нагружена высоким давлением пара. Это приводит к необходимости утолщени стенок корпуса, увеличению металлоемкости и- ухудшению массогабаритных характеристик турбоагрегата. Несимметричный подвод свежего пара к турбине приводит к неравномерности температурного пол корпуса , дополнительным деформаци м и напр жени м в корпусе турбины. Выполнение общей паровой камеры свежего пара в корпусе турбины и размещение в камере регулировочных- клапанов значительно усложн ет констр.укцию турбины.However, the supply of fresh steam is carried out through the steam discharge valves directly into the flow part of the unregulated stages. Most of the turbine casing is loaded with high vapor pressure. This leads to the need for thickening of the hull walls, an increase in metal intensity and deterioration of the weight and size characteristics of the turbine unit. The asymmetrical supply of fresh steam to the turbine leads to uneven temperature of the casing floor, additional deformations and stresses in the turbine casing. The implementation of a common steam chamber of fresh steam in the turbine housing and the placement of control valves in the chamber makes the design of the turbine much more complicated.

Известен также двухпоточный цилиндр паровой турбины, содержащий корпус со статорными элементами, между которым и ротором размещены камеры концевых уплотнений и паровпускные камеры проточных частей, последние из которых имеют равные или различные площади проходных сечений, клапанную коробку, сообщенную с впускной камерой двухпоточной регулировочной ступени, а между камерами за регулировочной ступенью и паровпускнымиAlso known is a double flow cylinder of a steam turbine, comprising a housing with stator elements, between which and the rotor are placed chambers of end seals and steam inlet chambers of flow-through parts, the latter of which have equal or different flow areas, and a valve box communicated with an inlet chamber of a two-flow adjustment stage, and between the chambers behind the adjusting stage and the steam inlet

камерами проточных частей установлены внутренние уплотнени 2.Chambers of flow-through parts have internal seals 2.

, Однако дл известного цилиндра характерны недостаточные надежность и эконо5 мичность, а также сложность конструкции, привод ща к увеличению массогабаритных характеристик цилиндра в сборе.However, the known cylinder is characterized by insufficient reliability and economy, as well as design complexity, leading to an increase in the mass and size characteristics of the cylinder assembly.

Цель изобретени - повышение надежности и экономичности и улучшение массогабаритных характеристик цилиндра.The purpose of the invention is to increase the reliability and efficiency and improve the mass and dimensional characteristics of the cylinder.

Указанна цель достигаетс тем, что в двухпоточном цилиндре паровой турбины, содержащем корпус со статорными элементами , между которым и ротором размещены камеры концевых уплотнений и паровпускные камеры проточных частей, последние из которых имеют равные или различные площади проходных сечений, клапанную коробку., сообщенную с впускной камерой двухпоточной регулировочной ступени , а между камерами за регулировочной ступенью и паровпускными камерами проточных частей установлены внутренние уплотнени , в диске регулировочной ступени выполнены перепускные отверсти с площадью проходного сечени не менее площади проходного сечени одного из потоков регулировочной ступени, сообщающие между собой камеры за регулировочной ступенью, которые через клапанную коробку подключены к паровпускным камерам проточных частей.This goal is achieved by the fact that a double-flow steam turbine cylinder comprising a housing with stator elements, between which and the rotor are placed end seal chambers and steam inlet chambers of flow parts, the latter of which have equal or different flow areas, valve box, communicated with the inlet chamber double flow adjustment stage, and between the chambers behind the adjustment step and the steam inlet chambers of the flow parts there are internal seals, in the adjustment disk nor are the bypass openings with an orifice area not less than the orifice area of one of the flows of the adjusting stage, which interconnect the chambers behind the adjusting step, which are connected to the steam inlet chambers through the valve box.

При этом камеры за регулировочной ступенью через клапанную коробку сообщены с камерами концевых уплотнений.In this case, the chambers behind the adjusting stage communicate with the end seal chambers through the valve box.

На фиг. 1 изображена схема двухпоточного цилиндра паровой турбины с посто нной частотой вращени ; на фиг. 2 - схема двухпоточного цилиндра паровой турбины с переменной частотой вращени с турбиной заднего хода, установленной в отдельном корпусе.FIG. Figure 1 shows a diagram of a double-flow steam turbine cylinder with a constant rotational speed; in fig. 2 is a diagram of a two-flow variable-speed steam turbine cylinder with a reverse turbine installed in a separate housing.

Двухпоточный цилиндр паровой турби ны имеет корпус 1 и ротор 2 с двум нерегулируемыми проточными част ми 3 и 4 с равными или различными площад ми проходных сечений, камеры 5 и 6, расположенные за двухпоточной регулировочной ступенью 7, и паровпускные камеры 8 и 9 проточных частей 3 и 4. Регулировочна ступень 7 содержит один сопловой аппарат 10 на.оба потока 11 и 12 и рабочие лопатки 13, укрепленные на диске 14, имеющем перепускные отверсти 15, соедин ющиеThe twin-flow steam turbine cylinder has a housing 1 and a rotor 2 with two unregulated flow parts 3 and 4 with equal or different cross-section areas, chambers 5 and 6, located behind a double-flow adjustment stage 7, and steam inlets 8 and 9 flow parts 3 and 4. The adjusting stage 7 contains one nozzle apparatus 10 on the flux 11 and 12 and the blades 13 fixed on the disk 14, having overflow holes 15, connecting

камеры 5 и 6- Паровпускные камеры 8 и 9 отделены от камер 5 и 6 внутренними уплотнени ми 16 и 17. Площади проходного (расходного ) сечени потоков 11 и 12 могут быть равны или различны. chambers 5 and 6; The steam supply chambers 8 and 9 are separated from chambers 5 and 6 by internal seals 16 and 17. The areas of the passage (flow) section of the streams 11 and 12 may be equal or different.

5 Перепускные отверсти 15 имеют общую площадь проходного сечени не менее площади проходного сечени одного из потоков 11 и 12 регулировочной ступени 7 (большего по расходу).5 The overflow holes 15 have a total bore area of at least the bore area of one of the streams 11 and 12 of the adjusting stage 7 (more flow).

Клапанна коробка 18 имеет общий регулирующий клапан 19 и независимые клапаны 20-23 и соединена с линией острого пара (не показана) трубопроводом 24, с камерами 5 и 6 трубопроводами 25 и 26, а с паровпускными камерами 8 и 9 трубопроводами 27 и 28 по потокам 11 и 12 соответственно . Камеры 5 и 6 трубопроводами 29 и 30 через клапанную коробку 18 сообщены с камерами 31 и 32 концевых уплотнений 33 и 34, одной стенкой которых вл ютс торцовые поверхности 35 и 36 ротора 2.The valve box 18 has a common control valve 19 and independent valves 20-23 and is connected to a line of hot steam (not shown) by pipeline 24, with chambers 5 and 6 by pipes 25 and 26, and with steam inlets 8 and 9 by pipes 27 and 28 11 and 12 respectively. Chambers 5 and 6 through lines 29 and 30 through valve box 18 communicate with chambers 31 and 32 of the end seals 33 and 34, one wall of which are the end surfaces 35 and 36 of the rotor 2.

В турбине С переменной частотой вращени , содержащей турбину 37 заднего хода (фиг. 2), камеры 5 и 6 трубопроводами 38 и 39 соединены с камерами 40 и 41, расположенными по обеим сторонам диска 42 турбины 37 заднего хода, размещенной вне основного корпуса 1, в собственном корпусе 43. Клапанна коробка 18 срдержит отсек 44, в котором размещены трубопровод 45 острого пара и клапан 46. Отсек 44 клапанной коробки 18 соединен с турбиной 37 заднего хода трубопроводом 47. Клапанна коробка 18 сообщена трубопроводом 48 с впускной камерой 49 двухпоточной регулировочной ступени 7.In a variable-speed turbine containing a reverse turbine 37 (Fig. 2), chambers 5 and 6 are connected by conduits 38 and 39 to chambers 40 and 41 located on both sides of the disk 42 of the reverse turbine 37 located outside the main body 1, in its own housing 43. The valve box 18 holds the compartment 44 in which the hot steam pipe 45 and the valve 46 are placed. The compartment 44 of the valve box 18 is connected to the reverse turbine 37 by pipe 47. The valve box 18 is connected by a pipe 48 to the inlet chamber 49 of the double-flow adjustment station 7 penalties.

Двухпоточный цилиндр паровой турбины работает следующим образом.Double-flow steam turbine cylinder operates as follows.

Свежий пар поступает к цилиндру (турбине ) через регулирующий клапан 19 из клапанной коробки 18, в которую пар подводитс по трубопроводу 24. Острый пар к турбине 37 заднего хода подводитс через клапан 46 из отсека 44 клапанной коробки 18, в который пар поступает по трубопроводу 45.Fresh steam enters the cylinder (turbine) through the control valve 19 from the valve box 18, into which steam is supplied through line 24. Sharp steam to the back-up turbine 37 is fed through valve 46 from compartment 44 of the valve box 18, into which steam enters through pipe 45 .

Поступивщий во впускную камеру 49 через регулирующий клапан 19 острый пар расщир етс в регулировочной ступени 7, соверща работу. Из регулировочной ступени 7 пар попадает в камеры 5 и 6, откуда по трубопроводам 25 и 26 подаетс в клапанную коробку 18, затем по трубопроводам 27 и 28 в проточные части 3 и 4. При реализации режимов нагрузки в диапазоне (0-0,3) открыт клапан 21, а клапан 20 закрыт. При полном открывании клапана 21 проточна часть 4 работает на расчетном режиме с наибольщим КПД. Пар, прощедщий через поток 11 регулировочной ступени , попадает в камеру 5, а затем через перепускные отверсти 15 перепускаетс в камеру 6. Возникшее осевое усилие при работе проточной части 4 уравновешиваетс подачей пара в камеру,32 концевых уплотнений 34 открыванием клапана 23. Пар от клапана 23 подводитс к камере 32 по трубопроводу 30. Разгружающее усилие образуетс от воздействи пара на торцовую поверхность 36 ротора 2.The direct steam entering the inlet chamber 49 through the control valve 19 is expanded in the control stage 7, performing work. From the adjusting stage 7, the steam enters chambers 5 and 6, from where it comes through pipelines 25 and 26 to valve box 18, then through pipelines 27 and 28 to flow parts 3 and 4. When load conditions are in the range (0-0.3) valve 21 is open and valve 20 is closed. With the full opening of the valve 21, the flow part 4 operates in the design mode with the highest efficiency. The steam passing through the adjusting stage flow 11 flows into the chamber 5, and then through the bypass openings 15 is transferred to the chamber 6. The resulting axial force during operation of the flow part 4 is balanced by steam supply to the chamber, 32 end seals 34 by opening the valve 23. The steam from the valve 23 is supplied to the chamber 32 via conduit 30. The unloading force is generated from the effect of steam on the face 36 of the rotor 2.

При реализации режимов нагрузки в диапазоне (0,3-0,7) пар подводитс к про- . точной части 3 открыванием клапана 20. При полном открывании клапана 20 проточна часть 3 работает на расчетном режиме с наибольшим КПД. Пар, прощедщий через поток 12 регулировочной ступени 7,попадает в камеру 6, затем через разгрузочные перепускные отверсти 15 перепускаетс в камеру 5. Возникшее осевое усилие при работе проточной части 3 уравновешиваетс подачей пара в камеру 31 открыванием клапана 22. Пар от клапана 22 подводитс к камере 31 по трубопроводу 29. Разгружающее усилие образуетс от воздействи пара на торцовую поверхность 35 ротора 2.When implementing load modes in the range (0.3-0.7), steam is supplied to the pro-. the exact part 3 by opening the valve 20. With the full opening of the valve 20, the flow part 3 operates in the design mode with the highest efficiency. The steam passing through the flow 12 of the adjusting stage 7 flows into the chamber 6, then through the discharge bypass openings 15 is transferred to the chamber 5. The resulting axial force during operation of the flow part 3 is balanced by the flow of steam into the chamber 31 by opening the valve 22. The steam from the valve 22 is supplied to the chamber 31 through the pipeline 29. The unloading force is generated from the impact of steam on the end surface 35 of the rotor 2.

При полностью открытых клапанах 20 и 21 цилиндр (турбина) работает на номи0 нальной нагрузке, обеспечива реализацию третьих характерных режимов работы ледоколов . При этом обе проточные части 3 и 4 работают при наибольщем (расчетном) КПД. Режимы заднего хода В реверсивнойWith fully open valves 20 and 21, the cylinder (turbine) operates at nominal load, ensuring the implementation of the third typical modes of operation of icebreakers. In this case, both flow parts 3 and 4 operate at the greatest (calculated) efficiency. Reversing Modes In Reversing

5 турбине (фиг. 2) обеспечиваютс подводом пара к турбине 37 заднего хода открывани .ем клапана 46. Пар по трубопроводу 47 подводитс к турбине 37 заднего хода. При этом клапаны 20 и 21 закрыты.5, the turbine (Fig. 2) is provided with a steam supply to the reverse turbine 37 by opening the valve 46. The steam through the pipeline 47 is supplied to the reverse turbine 37. When this valve 20 and 21 are closed.

Разгрузка осевого усили реверсивнойUnloading axial force reversing

0 турбины при ее работе отдельно проточными част ми 3 и 4 обеспечиваетс подачей пара в соответствующую камеру 40 (41) турбины 37 заднего хода. Например, при работе проточной части 3 открыванием клапана 22 пар по трубопроводу 38 подводит с в-камеру 40. При работе проточной части 4 и неработающей проточной части 3 дл разгрузки усили пар подводитс клапаном 23 по трубопроводу 39 к камере 41. Таким образом, улучшение массогабаритных характеристик цилиндра (турбины) достигаетс за счет уменьшени размеров и массы протока, реализующего мощности в диапазоне 0,2-0,3 от номинальной, а также за счет уменьшени корпуса, меньшей по площади проходного сечени (раз мера) проточной части.0, the turbines, when operated separately by the flow parts 3 and 4, are provided with steam supply to the corresponding chamber 40 (41) of the reverse turbine 37. For example, when the flow-through part 3 is operating, by opening the valve 22, steam through the conduit 38 leads to the in-chamber 40. When the flow-through part 4 and the inactive flow-through part 3 are in operation for unloading, steam is supplied by the valve 23 through the conduit 39 to the chamber 41. characteristics of the cylinder (turbine) is achieved by reducing the size and mass of the duct, realizing power in the range of 0.2-0.3 of nominal, and also by reducing the body, smaller in area of the flow area (size) of the flow part.

Предлагаемый цилиндр имеет высокую эффективность при работе на частичных режимах нагрузки и позвол ет реализовать характерные и номинальный режимы приThe proposed cylinder has high efficiency when operating at partial load conditions and allows realizing characteristic and nominal modes at

0 номинальном КПД, что приближает КПД турбины при работе на характерных частичных нагрузках к номинальному и приводит к уменьшению затрат на производство электроэнергии при эксплуатации на нерасчетных режимах нагрузки.0 nominal efficiency, which brings the turbine efficiency when operating at typical partial loads to the nominal and leads to a decrease in the cost of electricity generation during operation at off-design load conditions.

Фиг. гFIG. g

Claims

1. TWO-FLOW STEAM TURBINE CYLINDER, comprising a housing with stator elements, between which and the rotor there are end seal chambers and steam inlet chambers of the flow parts, the last of which have equal or different pass-through areas, a valve box in communication with the inlet chamber of the two-line adjusting stages, and between the chambers behind the adjusting stage and the steam inlet chambers of the flow parts, internal seals are installed, characterized in that, in order to improve the overall dimensions in order to increase reliability and economy, bypass holes are made in the disk of the adjustment stage with an area of the passage section not less than the area of the passage section of one of the flows of the adjustment stage, communicating with each other behind the adjustment stage, which are connected through the valve box to the steam inlet chambers of the flowing parts.

2. The cylinder in π. 1, characterized in that the chambers behind the adjustment stage through the valve box are in communication with the end seal chambers.

FigR

09009 P ’flS>