SU1751366A1

SU1751366A1 - Step-separator

Info

Publication number: SU1751366A1
Application number: SU904788552A
Authority: SU
Inventors: Алексей Михайлович Топунов; Юрий Михайлович Погодин; Андрей Сергеевич Петров; Алексей Михайлович Кузьмицкий; Михаил Борисович Чудаков
Original assignee: Ленинградский Кораблестроительный Институт
Priority date: 1990-02-05
Filing date: 1990-02-05
Publication date: 1992-07-30

Abstract

Использование: область турбостроени , преимущественно паровые турбины, работающие на влажном паре. Сущность изобретени : криволинейные рабочие лопатки, имеющие профиль с точками перепада в поперечном сечении, выполнены таким образом , что часть профил от входной кромки до точки перегиба между входной вогнутой и следующей за ней выпуклой поверхностью имеет уменьшенную высоту, составл ющую 0,75-0,80 полной высоты рабочей лопатки . Крупнодиеперсна влага, содержаща с в потоке пара на периферии лопатки, поступает на вогнутую поверхность профил в направлении, близком к касательной, что создает услови дл оседани капель с образованием пленки, котора будет отводитьс через влагоулавливающие камеры. Зил, СО сUsage: the field of turbine construction, mainly steam turbines operating on wet steam. SUMMARY OF THE INVENTION: Curvilinear working vanes having a profile with drop points in the cross section are designed in such a way that a section of the profile from the entrance edge to the point of inflection between the entrance concave and the convex surface following it convex has a reduced height of 0.75-0, 80 full height working blades. The coarse-depersing moisture contained in the vapor flow at the periphery of the blade enters the concave surface of the profile in a direction close to the tangent, which creates conditions for the droplets to settle to form a film that will be discharged through the moisture trapping chambers. Zil, CO with

Description

Изобретение относитс к турбиностро- ению и может быть использовано во влажно-паровых турбинах.The invention relates to turbine building and can be used in wet-steam turbines.

Известна ступень влажнопаровой турбины , содержаща сопловой и рабочий аппараты . На периферии у лопаток рабочего аппарата со стороны входных кромок удалена часть профил . Така форма профилей рабочих лопаток способствует уменьшению отрицательных углов атаки, с которыми крупнодисперсна влага входит у периферии в межлопаточные каналы рабочего аппарата . За счет уменьшени углов атаки значение проекции скорости движени капель влаги, на нормаль к поверхности профил будет меньше и соответственно понизитс сила удара капель о поверхностьA humid steam turbine stage is known, which contains nozzle and working devices. On the periphery of the blades of the working apparatus, part of the profile has been removed from the input edges. Such a form of profiles of working blades helps to reduce negative angles of attack, with which coarse moisture enters at the periphery in the interscapular channels of the working apparatus. By reducing the angles of attack, the value of the projection of the velocity of movement of the drops of moisture on the normal to the surface of the profile will be less and, accordingly, the force of impact of the drops on the surface will decrease

профил рабочей лопатки. В св зи с отмеченным .уменьшитс эрозионный износ профил рабочей лопатки у периферии, где концентрируетс основна дол крупнодисперсной влаги, содержащейс в потоке влажного пара.working blade profile. Due to the marked reduction of the erosion profile of the working blade profile at the periphery, where the bulk of the coarse moisture contained in the flow of wet steam is concentrated.

Однако данна ступень будет обладать низкой сепарирующей способностью из-за малой величины смачиваемой поверхности профилей рабочих лопаток.However, this stage will have a low separation capacity due to the small size of the wetted surface of the blades.

Известна ступень-сепаратор, содержаща сопловой и рабочий аппараты и влагоулавливающие камеры на периферийной ограничивающей поверхности, в которой межвенцовый зазор увеличен в осевом направлении , что позвол ет дл повышени эффективности влагоудалени использоv4 СЛA known stage-separator containing nozzle and working apparatuses and dehumidifying chambers on the peripheral confining surface, in which the inter-clearance gap is increased in the axial direction, which allows to increase the efficiency of moisture removal using

00 ON О00 ON About

вать закрутку потока пара за СОПЛ.ОБЫМ аппаратом и увеличить число влагоулавливаю- щих камер. Кроме того, дл повышени эффективности влагоудалени выполнено специальное профилирование сопловых и рабочих лопаток. Недостатком такой ступе- ни-сет а з атора 3вл етс то, что во влаго- улав ливающйе камеры попадает только крупнодисперсна влага, движуща с непосредственно около периферийной ограничивающей поверхности. Остальна крупнодисперсна влага, вследствие того, что она слабо закручиваетс потоком пара за сопловым аппаратом, может пролетать межвенцовый зазор, не попада во влаго- улавливающие камеры. При попадании этой крупнодисперсной влаги на лопатки рабочего аппарата происходит ее дробление на более мелкие капли, которые подхватываютс потоком пара и из-за малой смачивае- м ости поверхности лопаток унос тс из межлопаточных каналов рабочего аппарата, не успева отсепарироватьс . Указанные причины ограничивают эффективность влагоудалени такой ступени-сепаратора. Кроме того, крупнодисперсна влага, не попавша во влагоулавливающие камеры в межвенцовом зазоре, входит у периферии в межлопаточные каналы рабочего аппарата с большими отрицательными углами атаки и удар етс о спинку лопаток в районе входной кромки в направлении, близком к нормали к поверхности, что ведёт к сйльному эрозионному износу лопаток рабочего аппарата .to spin the steam flow behind the SOPL.VIY device and to increase the number of dehumidifying chambers. In addition, in order to increase the efficiency of dewatering, special profiling of nozzle and working blades was performed. The disadvantage of such a step-set of the three-phase switch is that only the coarse-dispersed moisture moving directly from the peripheral limiting surface gets into the moisture trap of the chamber. The rest of the coarse moisture, due to the fact that it is weakly twisted by the steam flow behind the nozzle apparatus, can fly through the inter-spring gap, which does not fall into the moisture trapping chambers. When this coarse moisture gets on the blades of the working apparatus, it is crushed into smaller drops, which are picked up by the steam flow and, due to the low wettability of the blades, are removed from the interscapular channels of the working apparatus, not having time to separate. These reasons limit the effectiveness of moisture removal of such a stage-separator. In addition, coarse moisture, which did not enter the moisture trapping chambers in the interlayer gap, enters the interscapular channels of the working device with large negative angles of attack at the periphery and hits the back of the blades in the area of the entrance edge in the direction close to the surface normal, which leads to sulny erosive wear of the blades of the working apparatus.

Известна ступень-сепаратор, содержаща сопловой и рабочий аппараты с сопло- выми и рабочими криволинейными профилированными лопатками, последние из которых имеют в поперечном сечении точки перегиба и бандаж, а вогнута поверхность входной части лопаток ориентирована против направлени вращени рабочего аппарата. Така конструкци степуни-сепа- ратора имеет эффективные средства отвода отсепарированной влаги и большую смачиваемую поверхность профил рабочей лопатки , что обеспечивает высокий уровень значени коэффициента сепарации.A step-separator is known, which contains nozzle and working apparatuses with nozzle and working curvilinear profiled blades, the latter of which have cross points of inflection and bandage, and the concave surface of the blade inlet is oriented opposite to the direction of rotation of the working apparatus. Such a step-separator design has effective means for removing the separated moisture and a large wetted surface of the working blade profile, which ensures a high level of separation coefficient.

Недостатки данной конструкции степу- ни-сепаратора св заны с тем, что крупнодисперсна влага, котора концентрируетс у периферии в проточной части, имеет небольшую скорость в абсолютном движении и будет входить у периферии в рабочий аппарат со значительными углами атаки и большой относительной скоростью. При этом крупнодисперсна влага будет удар тьс о входную выпуклую поверхность профил рабочих лопаток, дробитьс на более мелкие капли и сноситьс потоком пара, Образующа с в результате дроблени мелкодисперсна влага будет уноситьс потоком пара из межлопаточных каналов и неThe disadvantages of this step-separator construction are related to the fact that coarse moisture, which concentrates at the periphery in the flow part, has a small speed in absolute motion and will enter the working apparatus at the periphery with significant angles of attack and high relative speed. In this case, the coarse moisture will strike the profile of the blades on the entrance convex surface, break up into smaller droplets and be blown away by the steam flow. The fine moisture generated by crushing will be carried away by the steam flow from the inter-blade channels and not

сепарироватьс в рабочем аппарате. При ударении крупнодисперсной влаги о входную выпуклую поверхность профил рабо- .чей лопатки у периферии будет происходить сильный эрозионный износ данной частиto be separated in the working apparatus. Under the stress of coarse moisture on the entrance convex surface of the profile of the blade working, at the periphery there will be a strong erosion wear of this part.

0 лопатки.0 scapula.

Цель изобретени - повышение эффективности влагоудалени и уменьшение эрозионного износа ступени-сепаратора.The purpose of the invention is to increase the efficiency of moisture removal and reduce erosive wear of the separator stage.

Указанна цель достигаетс тем, что вThis goal is achieved by the fact that

5 ступени-сепараторе, содержащей сопловой и рабочий аппараты с сопловыми и рабочими профилированными лопатками, последние из которых имеют криволинейный профиль с точками перегиба в поперечном5-stage separator containing nozzle and working apparatuses with nozzle and working profiled blades, the latter of which have a curvilinear profile with points of inflection in the transverse

0 сечении и входную вогнутую поверхность, ориентированную против направлени вращени рабочих лопаток, часть профил рабочей лопатки от входной кромки до точки перегиба между входной вогнутой поверх5 ностью и следующей за ней выпуклой поверхност ми имеет уменьшенную высоту, составл ющую 0,75-0,80 полной высоты рабочей лопатки. Выполнение ступени-сепаратора с рабочими лопатками, где частьThe section of the working blade section from the entrance edge to the point of inflection between the entrance concave surface and the convex surface following it has a reduced height of 0.75-0.80 full height working blades. Perform step-separator with blades, where part

0 профил от входной кромки до точки перегиба между входной вогнутой и следующей за ней выпуклой поверхност ми имеет уменьшенную высоту, составл ющую 0,75- 0,80 полной высоты рабочей лопатки, обес5 печивает попадание крупнодисперсных капель влаги у периферии на вогнутую поверхность профил рабочей лопатки в направлении , близком к касательной к вогнутой поверхности. Это уменьшает силуThe 0 profile from the inlet edge to the inflection point between the inlet concave and the convex surface next to it has a reduced height of 0.75–0.80 of the full height of the working blade, ensures that coarse droplets of moisture at the periphery hit the concave surface of the profile of the working blade in a direction close to the tangent to the concave surface. It reduces the strength

0 удара капель влаги о поверхность профил рабочей лопатки, понижает веро тность их дроблени и создает услови дл оседани капель на поверхности профил с образованием жидкой пленки, котора под дейст5 вием центробежных сил будет двигатьс к периферии и отбрасыватьс во влагоулавливающие камеры в корпусе. За счет снижени силы удара капель о поверхность профил лопатки значительно уменьшаетс The impact of droplets of moisture on the surface of the working blade profile reduces the likelihood of their crushing and creates conditions for the droplets to settle on the surface of the profile to form a liquid film that, under the action of centrifugal forces, will move to the periphery and be thrown into the dehumidification chambers in the housing. By reducing the impact force of the droplets on the surface, the blade profile is significantly reduced.

0 эрозионный износ лопаток рабочего аппарата ступени-сепаратора.0 erosive wear of the blades of the working apparatus of the step-separator.

На фиг. 1 изображен продольный разрез ступени-сепаратора; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б наFIG. 1 shows a longitudinal section of a step-separator; in fig. 2 shows section A-A in FIG. one; in fig. 3 - section BB on

5 фиг. 1.5 of FIG. one.

Ступень-сепаратор содержит неподвижный сопловой аппарат 1 с сопловыми лопатками 2 и вращающийс рабочий аппарат 3 с профилированными рабочими лопатками 4, жестко закрепленными на роторе 5.The separator stage contains a stationary nozzle apparatus 1 with nozzle vanes 2 and a rotating working apparatus 3 with profiled blades 4 rigidly mounted on the rotor 5.

Рабочие лопатки 4 имеют криволинейный профиль б с точками перегиба 7-10. Входна вогнута поверхность 11 криволинейного профил 6 ориентирована против направлени вращени рабочих лопаток 4. Часть профил 6 рабочих лопаток 4 от входной кромки 12 до точки перегиба 7 между входной вогнутой поверхностью 11 и следующей за ней выпуклой поверхностью 13 имеет уменьшенную высоту, составл ющую 0,75-0,80 полной высоты рабочей лопатки (фиг. 1), За счет этого у периферии рабоча лопатка 4 имеет профиль 14, у которого входна вогнута поверхность 15 ориентирована по направлению вращени рабочих лопаток 4. В корпусе турбины 16 расположены вл а гоул а вливающие камеры 17 - 20.Working blades 4 have a curved profile b with points of inflection 7-10. The entrance concave surface 11 of the curvilinear profile 6 is oriented against the direction of rotation of the working blades 4. Part of the profile 6 of the working blades 4 from the entrance edge 12 to the inflection point 7 between the input concave surface 11 and the convex surface 13 following it has a reduced height of 0.75 -0.80 full height of the working blade (Fig. 1). Due to this, the working blade 4 has a profile 14 at the periphery, in which the input concave surface 15 is oriented in the direction of rotation of the working blades 4. In the turbine housing 16 We have got a goul and infusion chambers 17-20.

Ступень-сепаратор работает следующим образом.Step-separator works as follows.

Поток влажного пара выходит из соплового аппарата 1. Основна дол влаги у потока влажного пара в проточной части турбины концентрируетс в периферийной зоне на рассто нии 0,75-0,80 высоты лопатки до периферийного диаметра лопаток. За счет закрутки потока влажного пара относительно оси вращени ротора турбины часть крупнодисперсной влаги будет попадать во влагоулавливающую камеру 17. Этому будет способствовать увеличенный у периферии осевой зазор между сопловыми лопатками 2 и рабочими лопатками 4. Увеличенный у периферии осевой зазор образовалс за счет того, что часть профил б от входной кромки 12 до точки перегиба 7 между входной вогнутой поверхностью 11 и следующей за ней выпуклой поверхностью 13 имеет уменьшенную высоту.The flow of wet steam leaves the nozzle apparatus 1. The main part of the moisture in the flow of wet steam in the flow section of the turbine is concentrated in the peripheral zone at a distance of 0.75-0.80 blade height to the peripheral diameter of the blades. Due to the spin of the wet steam flow relative to the axis of rotation of the turbine rotor, part of the coarse moisture will enter the dehumidification chamber 17. This will be facilitated by the axial clearance increased at the periphery between the nozzle vanes 2 and the working vanes 4. The axial clearance increased at the periphery due to the fact that profile b from the input edge 12 to the point of inflection 7 between the input concave surface 11 and the convex surface 13 following it has a reduced height.

В периферийной зоне капли крупнодисперсной влаги будут входить в рабочий аппарат 3 и попадать на входную вогнутую поверхность 15 профил 14. Капли влаги будут попадать на входную вогнутую поверхность 15 по касательной к этой поверхности. 5 За счет этого не будет происходить дроблени капель и на поверхности профил рабочей лопатки будет образовыватьс пленка влаги. Эта пленка влаги под действием центробежных сил будет отбрасыватьс к пери0 ферии и удал тьс во влагоулавливающие камеры 18-20. При попадании капель влаги- на входную вогнутую поверхность 15 под малыми углами к этой поверхности си/fa удара капель будет малой, что обеспечиваетIn the peripheral zone, drops of coarse moisture will enter the working apparatus 3 and fall on the entrance concave surface 15 of profile 14. Drops of moisture will fall on the entrance concave surface 15 tangentially to this surface. 5 Due to this, there will be no crushing of droplets and a film of moisture will form on the surface of the profile of the working blade. This film of moisture under the action of centrifugal forces will be dropped to the periphery and removed to the moisture trapping chambers 18-20. When droplets of moisture get into the input concave surface 15 at small angles to this surface, the sy / fa impact of the droplets will be small, which ensures

5 уменьшение эрозионного износа рабочих лопаток 4.5 reduction of erosive wear of rotor blades 4.

Небольша часть влаги, котора входит вместе с паром в межлопаточные каналы рабочего аппарата 3 в средних и нижнихA small part of the moisture that enters with the steam in the interscapular channels of the working apparatus 3 in the middle and lower

0 сечени х, будет сепарироватьс рабочими лопатками 4 за счет большой смачиваемой поверхности их профилей 6.The sections will be separated by working blades 4 due to the large wetted surface of their profiles 6.

Claims

Claims of invention Step-separator containing nozzle and working devices with nozzle and re. barrel shaped blades, respectively, the last of which have a curvilinear profile with points of inflection in cross section and an input

0 a concave surface oriented against the direction of rotation of the working blades, characterized in that, in order to increase the efficiency of water removal and reduce erosive wear, a part of the working blade from the inlet edge to the inflection point between the inlet concave and the next convex surface is made with reduced height of 0.75-0.80 full height working

0 scapula.

Aa

2

J