SU994839A1 - Уплотнение вала турбомашины - Google Patents

Description

(54) УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА ТУРБОМАШИНЫ

1

Изобретение относитс  к энергетическо , му машиностроению, конкретно к парогазотурбостроению , и может быть использовано преимущественно дл  герметизации картеров подшипников и смежных с ними концевых уплотнений цилиндров паровых турбин.

Известно уплотнение вала турбомашийы , содержащее корпусы уплотнений, уплотн юща  камера которых сообщена подвод щим трубопроводом с источником инертного газа (азот, двуокись углерода) 1.

Недостатком такого устройства  вл етс  низка  экономичность из-за безвозвратных потерь уплотн ющей среды.

Известно уплотнение вала трубомашины, содержащее дренажную камеру дл  сброса рабочей и уплотн ющих сред, сообщенной с баком дл  разделени  указанных сред 2.

Такое уплотнение работает неэкономично, поскольку через вентилируемую дренажную камеру в инертную среду (азот) подсасываетс  внешний воздух, затрудн ющий последующее отделение его от азота и, как следствие, удорожающий обслуживание масл ной системы на обескислороженном (азотированном ) масле .

Известно также уплотнение вала турбомашины , содержащее корпусы подшипника и цилиндра турбины с гидрозатворными камерами , подключенными соответственно к лини м запирающего газа и уплотн ющего 5 пара и сообщенными с размещенной между этими камерами дренажной полостью, а также утилизационный бак, соединенный на входе с охладителем-конденсатором 3.

Недостатком такого устройства  вл етс  10 его низка  экономичность, обусловленна  следующими факторами: повышенным потоком (прокачкой) малов зкого газа (азота и вод ного пара через дроссельные элементы гидрозатворного уплотнени , что св зано с затратами энергии; необходимостью сушки больших количеств газа (азота), находившегос  в контакте с вод ным паром, а также регенерации водомасл ной эмульсии; частыми продувками системы газоснабжени  картера подшипника из-за попадани  20 кислорода, выделившегос  из вод ного пара при конденсации; наличием самосто тельных уплотнений вала (разделенных воздушным промежутком) в районе картера подшипника и концевых уплотнений цилиндра. увеличивающих осевые габариты турбомашийы и удорожающих ее стоимость. Целью изобретени   вл етс  повышение экономичности, а также упрощение конструкции путем исключени  воздушного промежутка между корпусами подшипника и щ линдра. Указанна  цель достигаетс  тем, что уплотнение вала турбомашины, содержащее корпусы подшипника и цилиндра турбины с гидрозатворными камерами, снабжено барьерньши камерами, размещенными между дренажной полостью и гидрозатворными камерами , и пеногенератором, подключенным на входе и выходе соответственно к утилизационному баку и барьерным камерам. При этом устройство снабжено компенсатором , установленным между корпусами подшипника и цилиндра турбины и образующим своей полостью одну из барьерных камер. Компейсатор выполнен из материала с низким коэффициентом теплопроводности, преимущественно из термостойкого стеклопластика или селиковоной резины. Дренажна  полость снабжена предохранительным и атмосферным клапанами. На фиг. 1 представлена приципиальна  схе.ма реализации уплотнени  вала турбо .машины; на фиг. 2 - вариант схемы уплотнени  картера нодщипника; на фиг. 3 - вариант схемы совмещенного уплотнени  картера подшипника и концевого уплотнеНИН паровой турбины. Уплотнительный узел содержит вал 1, ироход пхий через картер 2 подшипника и выхлопную (вакуу.мпую) камеру 3 части низкого давлени  (ЧНД) паровой турбины. Уплотнение картера 2 подшипника содержит гидрозатворные ка.меры 4 и 5 подвода запираемого инертного газа (азота) и уплотн ющего пара, барьерные камеры 6 и 7 подвода вспененной барьерной массы, камеру 8 отсоса паровоздушной смеси и дренажную полость 9 сбора и дренировани  протечек. Концевое уплотнение ЧНД турбины содержит камеры 10 и 11 подвода уплотн ющего пара и отсоса паровоздушной смеси. Между уплотнени ми подшипника и ЧНД турбины имеетс  воздушный промежуток 12. Картер 2 -подшипника безнапорным сливным маслопроводом 13 подключен к главному масл ному баку 14, содержащему отсек 15 дл  приема газомасл ной пены, разрушени  ее и отвода по линии 16 «продукта , оставшегос  после разрушени  пены. Вентил тор 17 всасываюшей стороной подключен к газовому пространству главного масл ного бака 14, а линией 18 запирающего газа - к гидрозатворной камере 4 подвода запираемого газа. Дренажна  полость 9 трубопроводом 19 подключена к охладителю-конденсатору 20 и далее к утилизационному баку 21. Неногенератор 22, в качестве которого могут быть использованы статические вихревые или инжекционные смесители, барботеры, пропеллерные мешалки и др., гидравлически св зан с вентил тором 23 и эмульсионным насосом 24, а линией 25.- с барьерными камерами 6 и 7. Перемычка 26 св зывает вентил торы 17 и 23 через осушитель 27 избытка инертного газа из утилизационного бака 21. Коллектор 28 подключен к источнику уплотн ющего пара (не показан) и гидрозатворным камерам 5 и 10 подвода уплотн ющего пара. Маслопроводом 29 масл ный бак 14 подсоединен к утилизационному баку 21 с дренажной линией 30 и с линией 31 ввода карбоксиметилцеллюлозы (стабилизатора пены). Эжектор 32 подключен к камерам 8 и 11 отсоса паровоздушной смеси. Между корпусами картера 2 подшипника и ЧНД (фиг. 3) установлен компенсатор 33 (термокомпенсатор линзового или сильфонного типа), выполненный из материала с низким коэффициентом теплопроводности, преимущественно из термостойкого стеклопластика или селиконовой резины. Дренажна  полость 9 снабжена предохранительным и атмосферным клапанами 34 и 35. Уплотнение вала в этом BapnaHte содержит совмещенную гидрозатворную камеру 36 уплотн ющего пара . Компенсатор 33, атмосферный и предохранительный клапаны 35 и 34 могут быть установлены на любой из камер, образующих уплотнение вала турбомащины. Уплотнение вала турбомашины работает следующим образом. В гидрозатворную камеру 4 подвода запираемого инертного газа по линии 18 подводитс  запираемый инертный газ (азот), в барьерные камеры 6 и 7 по линии 25 подводитс  вспененна  барьерна  масса, в камеры 5 и 10 подвода уплотн ющего пара из коллектора 28 подводитс  пар, из камер 8 и 11 отсоса паровоздушной смеси эжектором 32 отсасываетс  паровоздушна  смесь. Запираемый инертный газ может содержать масл ные пары и капли масла. Давление инертного газа в кольцевой гидрозатворной камере 4 подвода запираемого инертного газа поддерживаетс  выше, чем давление в картере 2 подшипника и в барьерной камере 6. Инертный газ, вытека  по валу 1 в картер 2, предотвращает утечку отработанного в подщипнике масла. Повышенным протечкам этого газа в сторону барьерной камеры 6 преп тствует наход ща с  там вспененна  барьерна  масса. Давление в дренажной полости 9 поддерживаетс  ниже, чем в соседних барьерных камерах 6 и 7, поэтому барьерна  масса из барьерной камеры 6 (вместе с небольщими протечками инертного газа, проникшего из гидрозатворной камеры 4) поступает в дренажную полость 9. Давление вод ного пара в камере 5 подвода уплотн ющего пара поддерживаетс  выше, чем в барьерной камере 7 и камере 8

отсоса паровоздушной смеси. Повышенным протечкам пара в сторону барьерной камеры 7 преп тствует наход ща с  там вспененна  барьерна - масса. Эта масса вместе с небольшими протечками пара, проникшего из камеры 5 подвода уплотн юш.его пара , также поступает в дренажную полость 9.

Образовавша с  в дренажной полости 9 смесь по трубопроводу 19 отводитс  к охладителю-конденсатору 20, где пар конденсируют , а конденсат и оставшуюс  смесь направл ют в утилизационный бак 21. Сюда же направл ютс  вещества, стабилизирующие вспененную барьерную массу: турбинное масло - по маслопроводу 29 непосредственно из главного маслобака 14; «продукт , оставшийс  после разрушени  в отсеке 15 дл  приема газомасл ной пены,- по линии 16 карбоксиметилцеллюлоза - по линии 31 ввода.

Собственно барьерйа  масса (газоводомасл на  пена) приготовл етс  в пеногенераторе 22 путем смешени  потока инертного газа, подаваемого вентил тором 23, и потока водомасл ной эмульсии, подаваемой эмульсионным насосом 24. Дл  придани  вспененной барьерной массе повышенной структурно-механической прочности в исходную водомасл ную эмульсию периодически ввод т стабилизаторы пены, в качестве которых можно использовать собственно турбинное масло из системы смазывани  подшипников, нефт ное масло, или синтетическое огнестойкое масло, которые в смеси с водой (в процессе барботировани  газом ) способствуют образованию механически прочной, устойчивой пены. Объемное соотношение долей масла и конденсата (1 ± ±0,5): (4±0,5). «Продукт, оставшийс  после разрушени  газомасл ной пены в системе смазывани  подшипников, получаемый путем отвода вспененной шапки масла, плавающей на поверхности масла в главном масл ном баке 14 в отсек 15 дл  приема газомасл ной пены, где ее разрушают, содержит большое количество пеногенных веществ и коллоидных частиц, добавление которых в барьерную массу повышает ее стабильность, карбоксиметилцеллюлозу в количестве 0,2- 0,6% (от массы конденсата), придающую агрегатной пене высокую структурно-механическую прочность. Объемное соотнощение долей «продукта и конденсата находитс  в пределах (1 ±0,5):7±0,5).

Избыток инертного газа, постепенно накапливающийс  в контуре: пеногенератор 22барьерные камеры 6 и 7 - дренажна  целость 9 - утилизационный бак 21, пройд  осушитель 27 избытка ийертного газа, по перемычке 26 направл етс  в основной контур циркул ции инертного газа: картер 2 подшипника - сливной маслопровод 13 -главный масл ный бак 14 - вентил тор 17- камера 4 подвода запираемого инертного газа. Избыток сконденсировавшегос  пара

(вода) и масло по дренажной линии 30 отводитс  из утилизационного бака 21 на регенерацию с последующим возвратом компонентов в масл ный и вод ной циклы турбинной установки.

Концевое уплотнение работает по известной схеме: уплотн ющий пар из камеры 10 подвода уплотн ющего пара вытекает в выхлопную камеру 3 ЧНД турбины (или в вакуумный отбор), а также в камеру 11 отQ coca паровоздушной смеси, отделенную от соответствующей камеры 8 отсоса паровоздушной смеси уплотнением картера подшипника и воздушным промежутком 12. Тем самым исключаетс  подсос воздуха в выхлопную камеру 3 ЧНД паровой турбины.

5 Совмещенное уплотнение вала турбомашины (фиг. 3) работает аналогично описанному выше уплотнению (фиг. 1 и 2) за исключением того, что уплотн ющий пар, подведенный из коллектора 28 в совмещенную

д гидрозатворную камеру 36, вытекает непосредственно в барьерную камеру 7 навстречу барьерной массе и в выхлопную камеру 3 ЧНД турбины, т. е. мину  (ставшие не нужными) камеры 8 и 10 отсоса паровоздущной смеси.

5 Компенсатор 33 обеспечивает независимость осевых перемещений картера 2 подшипника и цилиндра турбины при всех возможных эксплуатационных режимах работы турбоагрегата (прогрев, нагружение, аварийные ситуации и др.) и сохран ет центров ку деталей турбины.

При аварийной обстановке, когда исчезает давление уплотн ющего пара в совмещенной гидрозатворной камере 36 уплотн ющего пара, дл  предотвращени  подсоса

5 масла из картера 2 подшипника в выхлопную камеру 3 ЧНД открьшаетс  атмосферный клапан 35, впуска  в дренажную полодть 9 воздух из машзала.

При аварийных же ситуаци х, когда чрезмерно повышаетс  давление пара в совмешенной гидрозатворной камере 36 уплотн ющего пара, например, из-за внезапного прекращени  отсоса в выхлопную камеру 3 ЧНД и одновременной неисправности автоматики поддержани  посто нства давлени  пара в коллекторе 28, дл  избежани  прорыва большого количества пара в картер 2 подшипника открываетс  предохранительный клапан 34, выпуска  избытки смеси из дренажной полости 9 в атмосферу.

Таким образом, снабжение уплотнени 

Claims (4)

1. 0 вала турбомашины барьерными камерами, пеногенератором дл  приготовлени  барьерной массы из соответствующих компонентов и компенсатором позвол ют повысить экономичность уплотнени  и его пожарную безопасность за счет использовани  в уплотнении инертного газа и пара вместо огнеопасного масла. Повышение экономичности достигаетс  снижением безвозвратных потерь инертного газа (азйта) расхода увлажненного газа на осушку и расхода замасленного конденсата на регенерацию. Упрощение конструкции уплотнени  достигаетс  установкой компенсатора, что сокращает длину уплотнени  и соответственно вала, количество камер и трубопроводов с запорной и регулирующей арматурой. Кроме этого, использование изобретени  обеспечит также снижение загр знени  водоемов маслом и загазованности мащзалов электростанций. Формула изобретени  Уплотнение вала турбомащины, содержащее корпусы подщипника и цилиндра турбины с гидрозатворными камерами, подключенными соответственно к лини м запирающего газа и уплотн ющего пара и сообщенными с размещенной между камерами дренажной полостью, а также утилизационный бак, соединенный на входе с охладителем-конденсатором , отличающеес  тем, что с целью повышени  экономичности оно снабжено барьерными камерами, размещенными между дренажной полостью и гидрозатворными камерами, и пеногенератором, подключенным на входе и выходе соответствен16 29 3021

   Фиг. 1 но к утилизационному баку и барьерным камерам .
2. 2.Уплотнение по п. 1, отличающеес  тем, что, с целью упрощени  конструкции путем исключени  воздушного промежутка между корпусами подщипника и цилиндра, оно снабжено компенсатором, установленным между корпусами подщипника и цилиндра турбины и образующим своей полостью одну из барьерных камер.
3. 3.Уплотнение по пп. 1 и 2, отличающеес  тем, что компенсатор выполнен из материала с низким коэффициентом теплопроводности , преимущественно из тepмoJ:тoйкого стеклопластика или селиконовой резины .
4. 4.Уплотнение по п. 1, отличающеес  тем, что дренажна  полость снабжена предохранительным и атмосферным клапанами . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1Авторское свидетельство СССР № 659770, кл. F 01 D 25/18. 1978. 2Авторское свидетельство СССР № 225631, кл. F 16 J 15/44, 1965. 3Авторское свидетельство СССР № 241169, кл. F 16 J 15/40, 1966. // // fff 28 3