UA81314C2

UA81314C2 - Steam/gas turbine with shroud

Info

Publication number: UA81314C2
Application number: UAA200510908A
Authority: UA
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-04-18
Publication date: 2007-12-25
Also published as: EP1623097A1; EA200501572A1; EA008156B1; JP2006523792A; AU2003228590A1; JP4195882B2; CA2562712C; CA2562712A1; AU2003228590B2; CN100386502C; HK1092853A1; CN1788142A; EP1623097A4; BR0318261A; WO2004099572A1

Abstract

A steam/gas turbine with shroud comprises a fixed casing, a rotor with inner disk, an outer shroud and blades mounted between the disk and the shroud. Through radial holes are made on the shroud for steam or gas transfer.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до турбомашин, а саме до парових/газових турбін і газових турбокомпресорів, що 2 містять надбандажні ущільнення, розміщені на бандажі або вбудовані у статор турбіни.The invention relates to turbomachines, namely to steam/gas turbines and gas turbocompressors, which 2 contain superband seals placed on the band or built into the turbine stator.

Винахід може бути використаний при розробці парових турбін на турбінних заводах-виробниках, а також для удосконалення парових і газових турбін на теплових електростанціях і авіаційних двигунів з газовими турбінами та газовими турбокомпресорами.The invention can be used in the development of steam turbines at turbine factories, as well as for the improvement of steam and gas turbines at thermal power plants and aircraft engines with gas turbines and gas turbocompressors.

Відомі конструкції парової турбіни |див, наприклад, патенти: КО 2040696, опубл. 25.07.1995; 05 5154581, 70 опубл. 13.10.1992; або 05 5632598, опубл. 27.05.1997), що містять сопловий (напрямний) апарат з сопловими (напрямними) лопатками і екраном, ротор, що містить диск, лопатки, бандаж, і надбандажні ущільнення, вбудовані в екран соплового апарату, або розташовані на бандажі лопаток ротора.Known steam turbine designs | see, for example, patents: KO 2040696, publ. 07/25/1995; 05 5154581, 70 publ. 13.10.1992; or 05 5632598, publ. 05/27/1997), containing a nozzle (directional) apparatus with nozzle (directional) blades and a screen, a rotor containing a disc, blades, a bandage, and over-bandage seals built into the screen of the nozzle apparatus, or located on the bandage of the rotor blades.

Ущільнення бандажу парової турбіни складається, як правило, з двох гребенів, першого гребеня по ходу потоку пару і другого гребеня, обидва з яких формують надбандажну камеру, розташовану вздовж бандажу, що 12 включає радіальні зазори П1 і п2, які визначають витрату пару, що проходить через ущільнення.The steam turbine flange seal consists, as a rule, of two ridges, the first ridge in the direction of the steam flow and the second ridge, both of which form an over-flange chamber located along the flange, which 12 includes radial gaps P1 and p2, which determine the flow of passing steam through compaction.

Зазори ПН1 і 2 встановлюють рівними за абсолютною величиною для кожного ступеню або групи ступенів, ця величина залежить від умов теплового розширення елементів турбіни і умов порогової потужності турбоагрегату, тобто потужності, при якій виникає низькочастотна вібрація. Бандаж лопаток ротора виконаний у формі стрічки з отворами для штифтів лопаток ротора, як розклепуються після їхньої установки на лопатках ротора, формуючи блок з шістьох або більше лопаток. Частини цих бандажів, що перекривають один робочий канал, не мають жодних отворів.Gaps PN1 and 2 are set equal in absolute value for each stage or group of stages, this value depends on the conditions of thermal expansion of the turbine elements and the conditions of the threshold power of the turbine unit, that is, the power at which low-frequency vibration occurs. The rotor blade harness is made in the form of a band with holes for the rotor blade pins, which are riveted after they are installed on the rotor blades, forming a block of six or more blades. The parts of these bands that cover one working channel do not have any holes.

Парові або газові турбіни мають наступні суттєві недоліки, що описані у послідовності роботи турбіни: а) через нерівномірний розподіл зазорів у надбандажних ущільненнях по колу ступеню з'являються аеродинамічні надбандажні і венцеві сили Томаса, що викликає нестійку роботу ротора турбіни і його підвіски; с б) на внутрішній поверхні бандажу лопатки ротора формуються оксиди металу і солі, наявність яких закриває (3 частина прохідного перетину робочих лопаток, що призводить до зменшення розрахункового ККД з наступним зниженням потужності турбіни; в) наднормативне спалювання палива внаслідок п. б) при різноманітних порівняльних навантаженнях турбіни призводить до додаткового споживання паливних ресурсів. МSteam or gas turbines have the following significant disadvantages, which are described in the sequence of turbine operation: a) due to the uneven distribution of gaps in the superband seals along the circumference of the stage, aerodynamic superband and Thomas crown forces appear, which causes unstable operation of the turbine rotor and its suspension; c b) metal oxides and salts are formed on the inner surface of the rotor blade bandage, the presence of which closes (3rd part of the passage section of the working blades, which leads to a decrease in the calculated efficiency with a subsequent decrease in turbine power; c) excessive fuel burning due to point b) in various comparative loads of the turbine leads to additional consumption of fuel resources. M

Технічна задача, що вирішується, - це підвищення надійності роботи парових і газових турбін та газових «- турбонагнітальних насосів, збільшення фактичного ККД і потужності у порівнянні з існуючими параметрами.The technical task to be solved is to increase the reliability of the operation of steam and gas turbines and gas turbocharging pumps, increase the actual efficiency and power in comparison with the existing parameters.

Для вирішення поставленої технічної задачі пропонується парова/газова турбіна з бандажем, що включає о стаціонарний корпус; ротор, що має внутрішній диск, зовнішній бандаж і безліч лопаток, змонтованих з між - пе названим диском і названим бандажем; причому принаймні на частині названого бандажу виконані безліч 3о наскрізних отворів так, щоб пар або газ проходили радіально назовні скрізь названі отвори для запобігання со формування оксидів металу і солей на внутрішній поверхні зовнішнього бандажу.To solve the given technical problem, a steam/gas turbine with a bandage is proposed, which includes a stationary body; a rotor having an inner disc, an outer band and a plurality of blades mounted between said disc and said band; and at least a part of said bandage is made with many 3o through holes so that steam or gas passes radially outward through all said holes to prevent the formation of metal oxides and salts on the inner surface of the outer bandage.

Прохід пару або газу скрізь отвори у бандажі призводить до падіння градієнту тиску на поверхню бандажу і запобігає формуванню оксидів металів, солей та інших відкладень на внутрішніх поверхнях бандажів. «The passage of steam or gas through the holes in the tire leads to a drop in the pressure gradient on the surface of the tire and prevents the formation of metal oxides, salts and other deposits on the inner surfaces of the tires. "

Отвори можуть бути розподілені по названій частині зовнішнього бандажу рівномірно або у шаховому З 70 порядку. с Отвори краще обирати так, щоб їхній діаметр відповідав визначаємому за наступною формулою: :з» дез» (2 про ок ї пед де п - число названих отворів, а 5 - площина частини поверхні зовнішнього бандажу. о Парова/газова турбіна з бандажем може додатково містити бандажне ущільнення, що включає два ущільнювальних елементи, розташованих на зовнішній поверхні зовнішнього бандажу, або на внутрішній - поверхні названого стаціонарного корпусу, радіально звернутої до зовнішнього бандажу, а названі со ущільнювальні елементи забезпечують два радіальних зазори 1 і 2 між названим ротором та названим Корпусом у напрямку потоку відповідно, при цьому названий зазор п2 виконаний меншим, ніж названий зазор 1. - Перелік фігур, креслень та інших матеріалівThe holes can be distributed along the named part of the outer casing evenly or in a checkerboard C 70 order. It is better to choose the holes so that their diameter corresponds to that determined by the following formula: "z" dez" (2 about ok i ped where n is the number of named holes, and 5 is the plane of part of the surface of the outer casing. o A steam/gas turbine with a casing can additionally contain a band seal, including two sealing elements located on the outer surface of the outer band, or on the inner surface of the said stationary body, radially facing the outer band, and the said sealing elements provide two radial gaps 1 and 2 between the said rotor and the said The body in the direction of the flow, respectively, while the named gap p2 is made smaller than the named gap 1. - List of figures, drawings and other materials

Та» Винахід пояснюється кресленнями, на яких подано:The invention is explained by the drawings, which show:

Фіг.1 - поздовжній розріз парово//газової турбіни з бандажними ущільненнями в екрані соплового апарату;Fig. 1 - a longitudinal section of a steam/gas turbine with bandage seals in the screen of the nozzle apparatus;

Фіг.2 - поздовжній розріз парової/газової турбіни з бандажними ущільненнями, розміщеними на бандажі лопаток ротора;Fig. 2 - a longitudinal section of a steam/gas turbine with bandage seals placed on the bandage of the rotor blades;

Фіг.З - розріз бандажу на Фіг.1; іФ) Фіг.4 - розріз бандажу на Фіг.2; ко Фіг.5 - місцевий вигляд із Фіг.2 у розрізі по 0-0;Fig. 3 - section of the bandage in Fig. 1; iF) Fig. 4 - section of the bandage in Fig. 2; Fig. 5 - a local view from Fig. 2 in a section along 0-0;

Фіг.6 - місцевий вигляд із Фіг.1 у розрізі по С-С. во Відомості, що підтверджують можливість використання винаходуFig. 6 - a local view from Fig. 1 in a section along S-S. in Information confirming the possibility of using the invention

Парова/газова турбіна (див. Фіг.1 та Фіг.2) включає сопловий (напрямний) апарат 1 (корпус) з сопловими (напрямними) лопатками 2 і екран 3, гребені 4 та 5 бандажного ущільнення або гребені 4 та 5 (ущільнювальні елементи), розташовані на бандажі 8 (див. Фіг.2), та ротор з внутрішнім диском б та з бандажем 8, розташованим на лопатках 7 ротору. З метою збільшення ККД і експлуатаційної надійності турбіни, радіальний 65 зазор 2 другого гребеню 5 ущільнення бандажу по ходу потоку пару /газу виконаний меншим, ніж радіальний зазор 1 по гребеню 4 бандажного ущільнення, а також у частинах 13, 14, 15 бандажу 8, закриваючих окремі міжлопаткові канали, виконана система радіальних випускних отворів 12 (см Фіг.3, Фіг.4, Фіг.5 та Фіг.б), розподілених рівномірно по поверхням частин 13, 14, 16 бандажу 8. Названі радіальні випускні отвори також можуть бути розміщені у шаховому порядку 16 за лінією потоку пару/газу 14 і 18, або симетрично до лінії потоку пару /газу 18 (див. фіг.4) у міжлопатковому каналі, для перетікання пару/газу з камери корпусу 17 вище бандажу (див Фіг.5) і камери 11 вище бандажу до каналу потоку і зниження тиску вище бандажу, джерелом названого тиску є динаміка повітряного потоку вище бандажу і ребра сили Томасу, що викликає нестійку роботу ротора турбіни і його підвіскию, а коли пар/газ проходить з каналу скрізь випускні отвір 12 у бандажі 8 до названого бандажного ущільнення каналу - це запобігає формуванню оксидів металу і солей 10 на внутрішній 7/0 поверхні бандажу 8. Діаметр а отвору 12 і їхнє число п на кожній поверхні ЮК кожного окремого міжлопаткового каналу, накритого частинами бандажу 13, 14, 16, знаходяться у наступному відношенні: 4-5. Ко2 - 0503» с педThe steam/gas turbine (see Fig. 1 and Fig. 2) includes a nozzle (guiding) device 1 (body) with nozzle (guiding) vanes 2 and a screen 3, combs 4 and 5 of band sealing or combs 4 and 5 (sealing elements ), located on the band 8 (see Fig. 2), and the rotor with the inner disc b and with the band 8 located on the blades 7 of the rotor. In order to increase the efficiency and operational reliability of the turbine, the radial gap 65 of the second ridge 5 of the flange seal in the direction of the steam/gas flow is made smaller than the radial gap 1 along the ridge 4 of the flange seal, as well as in parts 13, 14, 15 of the flange 8, closing separate interscapular channels, a system of radial outlet holes 12 (see Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5 and Fig. b) is made, distributed evenly over the surfaces of parts 13, 14, 16 of the bandage 8. Said radial outlet holes can also be placed in a staggered order 16 along the steam/gas flow line 14 and 18, or symmetrically to the steam/gas flow line 18 (see Fig. 4) in the interblade channel, for the flow of steam/gas from the body chamber 17 above the bandage (see Fig. 5 ) and chambers 11 above the flange to the flow channel and the pressure drop above the flange, the source of the mentioned pressure is the dynamics of the air flow above the flange and the edge of the Thomas force, which causes unstable operation of the turbine rotor and its suspension, and when steam/gas passes from the channel everywhere the exhaust the hole 12 in the bandage 8 to the said bandage sealing of the channel - this prevents the formation of metal oxides and salts 10 on the inner 7/0 surface of the bandage 8. The diameter a of the hole 12 and their number n on each surface of the YK of each individual interscapular channel covered by parts of the bandage 13, 14, 16, are in the following relationship: 4-5. Ko2 - 0503" with ped

Завдяки отворам 12 у бандажі 8 лопаток 7 ротора, у ході роботи турбіни відбувається перетікання пару/газу 72 з камери 11, розташованої вище бандажу, і камери 17 корпуса, також розташованої вище бандажу, як показано на Фіг.5, по відношенню до частини каналу, розташованого під бандажем, що призводить до появи ефекту перешкоди, запобігаючи формуванню оксидів металів і солей на внутрішній поверхні бандажу.Thanks to the holes 12 in the casing 8 of the blades 7 of the rotor, during the operation of the turbine there is an overflow of steam/gas 72 from the chamber 11, located above the casing, and the chamber 17 of the body, also located above the casing, as shown in Fig. 5, in relation to part of the channel , located under the bandage, which leads to the appearance of an obstacle effect, preventing the formation of metal oxides and salts on the inner surface of the bandage.

Падіння тиску у камері 11, розташованої вздовж бандажу, і у камері корпуса 17 вздовж бандажу, відбувається подібне процесу перетікання пару/газу, що виключає виникнення динаміки повітря вище бандажу і гребеня сили Томасу, що викликає нестійку роботу ротора турбіни та його підвіски. Ця обставина, у свою чергу, дозволяє зменшити радіальний зазор п.2 на другому гребені 5, керуючим порогового потужністю турбоагрегату, що призводить до додаткового збільшення ККД внаслідок зниження перетікання пару/газу по ущільненню.The pressure drop in the chamber 11, located along the flange, and in the housing chamber 17 along the flange, occurs similar to the steam/gas flow process, which excludes the occurrence of air dynamics above the flange and the crest of the Thomas force, which causes unstable operation of the turbine rotor and its suspension. This circumstance, in turn, makes it possible to reduce the radial clearance of item 2 on the second ridge 5, which controls the threshold power of the turbine unit, which leads to an additional increase in efficiency due to a decrease in steam/gas flow through the seal.

Виконання зазорів пі і п2 по гребеням бандажного ущільнення таким чином, що радіальний зазор п.2 по другому гребеню 5 виконаний меншим, ніж радіальний зазор пі по першому гребеню 4, дозволяє регулюватиу ЄМ межах точно встановлених меж витрати пару/газу, що проходить скрізь бандажну камеру 11. оMaking the gaps pi and p2 along the ridges of the bandage seal in such a way that the radial gap p.2 along the second ridge 5 is made smaller than the radial gap pi along the first ridge 4, allows you to adjust the EM within the precisely set limits of the consumption of steam/gas passing through the bandage camera 11. o

Таким чином, винахід може бути використаний у наступних цілях: а) як засіб запобігання формуванню оксидів металів і солей на внутрішніх поверхнях бандажів лопаток ротора; б) як засіб покращення вібраційних умов роботи турбінного блоку; - в) з метою збільшення міжремонтного періоду внаслідок п. п. а) та б) і продовження ресурсу турбіни. «- соThus, the invention can be used for the following purposes: a) as a means of preventing the formation of metal oxides and salts on the inner surfaces of rotor blade bandages; b) as a means of improving the vibration conditions of the turbine unit; - c) in order to increase the inter-repair period as a result of points a) and b) and extend the turbine resource. "- co

Claims

The formula of the invention "-

3 1. A shrouded steam/gas turbine comprising a stationary housing, a rotor having an inner disc, (2,0) an outer shroud and vanes mounted between the disc and the shroud, characterized in that at least a portion of the shroud is provided with through radial holes for the passage of steam or gas, while the holes are selected with a diameter determined by the formula: "

- lde du a-2 Kol vvo Zk Z s v, !

-.- number of holes, ;z» Zk 7 area of part of the outer bandage.

2. A steam/gas turbine according to claim 1, characterized in that the holes are evenly distributed on the outer casing, at least part of it. with Z.

A steam/gas turbine according to claim 1, characterized in that the holes are placed in an arbitrary order on - the outer rim, at least part thereof.

4. A steam/gas turbine according to claim 1, which is characterized by the fact that it additionally contains a flange seal, which contains two sealing elements located on the outer surface of the flange or on the inner surface -3 20 of the stationary body, radially turned to the outer flange, while sealing elements form two radial gaps PNI and 02 between the rotor and the housing in the flow direction, while 2 is less than claim 1. c» F) ime) 60 b5