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: CN1788142A; CA2562712C; AU2003228590B2; EP1623097A1; BR0318261A; EA200501572A1; JP2006523792A; JP4195882B2; EA008156B1; HK1092853A1; WO2004099572A1; CN100386502C; AU2003228590A1; CA2562712A1; EP1623097A4

Description

Опис винаходу

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.

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.

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.

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.

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.

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. М

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.

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.

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. «

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 матеріалів

Та» Винахід пояснюється кресленнями, на яких подано:

Фіг.1 - поздовжній розріз парово//газової турбіни з бандажними ущільненнями в екрані соплового апарату;

Фіг.2 - поздовжній розріз парової/газової турбіни з бандажними ущільненнями, розміщеними на бандажі лопаток ротора;

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;

Фіг.6 - місцевий вигляд із Фіг.1 у розрізі по С-С. во Відомості, що підтверджують можливість використання винаходу

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 пед

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.

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.

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. о

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. «- со

Claims

Формула винаходу «-

3 1. Парова/газова турбіна з бандажем, яка містить стаціонарний корпус, ротор, що має внутрішній диск, (2,0) зовнішній бандаж і лопатки, змонтовані між диском і бандажем, яка відрізняється тим, що принаймні на частині бандажа виконані наскрізні радіальні отвори для проходження пари або газу, при цьому отвори вибрані з діаметром, що визначається по формулі : «

- . лде дю а-2 Кол вво Зк З с в, !

-.- кількість отворів, ;з» Зк 7 площа частини зовнішнього бандажа.
2. Парова/газова турбіна по п. 1, яка відрізняється тим, що отвори рівномірно розподілені на зовнішньому бандажу, принаймні його частині. со З.
Парова/газова турбіна по п. 1, яка відрізняється тим, що отвори розміщені у довільному порядку на - зовнішньому бандажі, принаймні його частині.
4. Парова/газова турбіна по п. 1, яка відрізняється тим, що додатково містить бандажне ущільнення, яке о містить два ущільнювальні елементи, розташовані на зовнішній поверхні бандажа або на внутрішній поверхні -3 20 стаціонарного корпусу, радіально повернутої до зовнішнього бандажа, при цьому ущільнювальні елементи утворюють два радіальні зазори ПНІ і 02 між ротором та корпусом у напрямку потоку, при цьому 2 менше п1. с» Ф) іме) 60 б5