UA124751C2

UA124751C2 - LOW-COST LOW-PRESSURE STEAM TURBINE

Info

Publication number: UA124751C2
Application number: UAA202000592A
Authority: UA
Inventors: Іван Іванович Котурбач
Original assignee: Іван Іванович Котурбач
Priority date: 2020-01-31
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2021-11-10

Abstract

Низьковитратна парова турбіна низького тиску складається з ротора, корпусу та лопатей. Для спрощення конструкції парової турбіни, зменшення матеріалоємності та підвищення надійності турбіна містить горизонтально розташований ротор з лопатями, які жорстко прикріплені до хрестовини ротора, форма лопатей точно повторює конфігурацію внутрішньої кільцевої камери корпусу парової турбіни. На боковій поверхні корпусу з двох боків облаштовані два подавальні патрубки навпроти підвідних отворів корпусу для можливості подачі пари в радіальну частину турбіни, а вихлопна труба облаштована у радіальній периферійній частині навпроти отвору в корпусі парової турбіни.The low-cost low-pressure steam turbine consists of a rotor, housing and blades. To simplify the design of the steam turbine, reduce material consumption and increase reliability, the turbine contains a horizontal rotor with blades that are rigidly attached to the rotor cross, the shape of the blades exactly repeats the configuration of the inner annular chamber of the steam turbine. On the side surface of the housing on two sides there are two supply pipes opposite the inlet holes of the housing to supply steam to the radial part of the turbine, and the exhaust pipe is arranged in the radial peripheral part opposite the hole in the steam turbine housing.

Description

Винахід належить до галузі енергетики, а саме може бути використаний для перетворення кінетичної енергії пару в механічний обертовий рух з подальшим виробленням електричної енергії.The invention belongs to the field of energy, namely, it can be used to convert the kinetic energy of steam into mechanical rotary motion with subsequent generation of electrical energy.

Відома парова турбіна (Развитие теплознергетики и гидрознергетики. Книга З "Основнье злементь! современньх паровьїх турбин" Знергетика 2013 С.Г. Плачкова).A well-known steam turbine (Development of thermal energy and hydropower. Book C "Basic problems! of modern steam turbines" Energy 2013 by S.G. Plachkov).

Парова турбіна складається з нерухомого статора та рухомого ротора. Статор виконаний як нерухомий роз'ємний корпус розділений по горизонталі, який складається в свою чергу з направляючих соплових лопаток, лабіринтних ущільнювачів, впускного та вихлопного патрубків, упорних підшипників, систем змащування тощо.A steam turbine consists of a stationary stator and a moving rotor. The stator is made as a stationary detachable housing divided horizontally, which in turn consists of guide nozzle blades, labyrinth seals, intake and exhaust nozzles, thrust bearings, lubrication systems, etc.

Ротор виконаний у вигляді вала з облаштованими на ньому робочими лопатками зі спеціальною аеродинамічною формою. Основною задачею робочих лопаток ротора турбіни - перетворювати кінетичну енергію пару в механічну енергію обертання ротора, яка в свою чергу перетворюється в генераторі в електричну енергію.The rotor is made in the form of a shaft with working blades arranged on it with a special aerodynamic shape. The main task of the working blades of the turbine rotor is to convert the kinetic energy of the steam into the mechanical energy of the rotor rotation, which in turn is converted into electrical energy in the generator.

Недоліком вказаної парової турбіни є: 1. Контакт потоку пару з робочими лопатками турбіни проходить дуже нетривалий час, що зменшує використання кінетичної енергії потоку та значно зменшує ККД турбіни в цілому. 2. Висока інертність турбіни (великий час на запуск та зупинку). 3. Висока вартість. 4. Низький об'єм електричної енергії по відношенню до об'єму використаної теплової енергії. 5. Дорогий ремонт та обслуговування турбіни.The disadvantage of this steam turbine is: 1. The contact of the steam flow with the working blades of the turbine takes a very short time, which reduces the use of kinetic energy of the flow and significantly reduces the efficiency of the turbine as a whole. 2. High inertia of the turbine (long time for starting and stopping). 3. High cost. 4. Low volume of electrical energy in relation to the volume of used thermal energy. 5. Expensive repair and maintenance of the turbine.

Технічним результатом запропонованого технічного рішення є спрощення конструкції парової турбіни, зменшення матеріаломісткості та вартості турбіни, збільшення потужності таThe technical result of the proposed technical solution is to simplify the design of the steam turbine, reduce the material volume and cost of the turbine, increase the power and

ККД турбіни, зменшення використання теплової енергії, зменшення вартості експлуатації та ремонту, зменшення вартості виробленої електроенергії в цілому.Efficiency of the turbine, reduction of the use of thermal energy, reduction of the cost of operation and repair, reduction of the cost of generated electricity in general.

Вказаний технічний результат досягається тим, що парова турбіна включає в себе горизонтально розташований ротор з лопатями, які жорстко прикріплені до хрестовини ротора, при цьому форма лопатей точно повторює конфігурацію внутрішньої кільцевої камери корпусу парової турбіни. До бокової поверхні корпусу парової турбіни з двох боків жорстко прикріплено два подавальні патрубки напроти підвідних отворів корпусу для можливості подачі пари вThe specified technical result is achieved by the fact that the steam turbine includes a horizontally located rotor with blades that are rigidly attached to the crosspiece of the rotor, while the shape of the blades exactly repeats the configuration of the internal annular chamber of the steam turbine body. Two supply nozzles are rigidly attached to the side surface of the steam turbine housing on both sides opposite the intake openings of the housing for the possibility of supplying steam to

Зо радіальну частину турбіни, а вихлопна труба жорстко прикріплена до зовнішньої поверхні корпусу парової турбіни навпроти отвору в корпусі турбіни.From the radial part of the turbine, and the exhaust pipe is rigidly attached to the outer surface of the steam turbine housing opposite the opening in the turbine housing.

Вказаний пристрій дозволить спростити конструкцію та її подальшу експлуатацію, підвищить потужність, надійність та ККД парової турбіни в цілому.This device will simplify the design and its further operation, increase the power, reliability and efficiency of the steam turbine as a whole.

Внаслідок зменшення витрат теплової енергії значно покращаться екологічні показники регіону, в якому виробляється електрична енергія.As a result of the reduction of thermal energy costs, the environmental indicators of the region where electricity is produced will significantly improve.

Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на фігурі 1 показано загальний вигляд парової турбіни в розрізі, на А-А на фіг. 2.The essence of the invention is explained by the drawings, where figure 1 shows the general view of the steam turbine in section, on AA in fig. 2.

Фігура 2 - вигляд з боку з частковим розрізом для наочності процесуFigure 2 is a side view with a partial section for clarity of the process

Фігура З - вигляд знизу.Figure C - bottom view.

Парова турбіна складається зі збірного корпусу 1, ротора 2, хрестовини - 3, до якої жорстко прикріплені лопаті - 4. До бокової поверхні корпусу 1 до підвідних отворів корпусу з двох сторін жорстко прикріплені два подавальні патрубки - 5, а до зовнішньої поверхні корпусу 1 навпроти підвідного отвору корпусу в радіальному напрямку жорстко прикріплена вихлопна труба 6, для можливості подачі пари в радіальну частину турбіни.The steam turbine consists of a prefabricated housing 1, a rotor 2, a crosspiece - 3, to which the blades are rigidly attached - 4. Two supply nozzles - 5 are rigidly attached to the side surface of the housing 1 to the intake openings of the housing on both sides, and to the outer surface of the housing 1 opposite exhaust pipe 6 is rigidly attached to the intake opening of the casing in the radial direction, for the possibility of supplying steam to the radial part of the turbine.

Вся конструкція сформована на осьовому корпусі парової турбіни 7, в якому вмонтовані підшипники 8 та елементи ущільнення 9. Вся конструкція з'єднана елементами кріплення - 10.The whole structure is formed on the axial body of the steam turbine 7, in which bearings 8 and sealing elements 9 are mounted. The whole structure is connected by fastening elements - 10.

Парова турбіна прикріплення на бетонному фундаменті 11 через кронштейни -12.Steam turbine attachment on concrete foundation 11 through brackets -12.

Парова турбіна працює наступним чином. Пара під тиском подається через два бокові подавальні патрубки - 5. Конструкція з двома подавальними патрубками вибрана через необхідність компенсації осьових зусиль, симетрії та створення зустрічних потоків. При цьому вся кінетична енергія потоків пари, що зіштовхнулись, передається лопатям 4, що змушує їх рухатись. Внаслідок переміщення лопатей - 4 перекриваються отвори передавальних патрубків, пар, що розширюється, проникатиме через нещільності між лопатями - 4 та корпусом - 1, завдяки чому створюється ефект тяги примежового шару, чим збільшить ККД турбіни в цілому.A steam turbine works as follows. Steam under pressure is supplied through two side feed nozzles - 5. The design with two feed nozzles is chosen due to the need for compensation of axial forces, symmetry and creation of counterflows. At the same time, all the kinetic energy of the collided steam streams is transferred to the blades 4, which causes them to move. Due to the movement of the blades - 4, the holes of the transmission nozzles are overlapped, the expanding steam will penetrate through the gaps between the blades - 4 and the body - 1, due to which the boundary layer thrust effect is created, which will increase the efficiency of the turbine as a whole.

Внаслідок цього лопаті - 4 рухаються по кільцевій камері до отвору біля вихлопної труби - 6, де під дією надлишкового тиску та відцдентрованої сили активно викидаються залишки пару та конденсату. Після активного випорожнення, лопаті - 4 переходять до зони подавальних патрубків - 5 і процес повторюється знову. (510)As a result, the blades - 4 move along the annular chamber to the opening near the exhaust pipe - 6, where under the action of excess pressure and centrifugal force, the remains of steam and condensate are actively ejected. After active emptying, blades - 4 move to the area of supply nozzles - 5 and the process is repeated again. (510)

Claims

FORMULA OF THE INVENTION

A low-cost, low-pressure steam turbine consisting of a rotor, casing and blades,

which is distinguished by the fact that it contains a horizontally located rotor with blades that are rigidly attached to the crosspiece of the rotor, the shape of the blades exactly repeats the configuration of the internal annular chamber of the steam turbine casing, two supply nozzles are arranged on the side surface of the casing on two sides opposite the intake openings of the casing for the possibility of supplying steam in the radial part of the turbine, and the exhaust pipe is arranged in the radial peripheral part opposite the opening in the steam turbine housing.

she she shi Ye s Fig