Система соплового паророзподілу парової турбіни

Реферат: Система соплового паророзподілу парової турбіни містить паропроводи від регулюючих клапанів, що підводять пару до груп сопел за паророзподільною камерою, розміщених перед робочим колесом регулюючого ступеня. Паророзподільна камера і сопловий апарат регулюючого ступеня розділені перегородками на кільцеві області та являють собою самостійні соплові блоки, які не містять закритих каналів. UA 113710 U (12) UA 113710 U UA 113710 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі турбомашинобудування (енергетичне машинобудування) і може бути використана в парових турбінах, в яких для зміни витрати свіжої пари використовується соплове паророзподілення. Відомі системи соплового паророзподілу [1(с. 299), 2(с. 169)], що містять кілька регулюючих клапанів, від яких пара по паровпускних патрубках потрапляє до окремих соплових коробок регулюючого ступеня (PC). Соплові коробки розміщені по окружності. Такий спосіб компонування передбачає наявність закритої частини каналу навколо місць сполучення соплових коробок. Регулюючі клапани відкриваються послідовно, відповідно до збільшення навантаження і витрати свіжої пари. Значення середнього діаметра вихідної частини соплових коробок і робочого колеса PC значно більше, ніж відповідне значення для перших ступенів тиску ЦВТ. Стикування обводів соплових коробок і робочого колеса (РК), а також каналів підводу пари здійснюється по всій висоті проточної частини соплового апарата регулюючого ступеня. Відома також система соплового паророзподілу парової турбіни з регулюючим сопловим апаратом, що містить діафрагму з розміщеними в ній лопатками, паропровідні канали розділені по ярусах і поворотне кільце з отворами, що збігаються з каналами [3]. Недоліком відомих пристроїв є те, що конструктивне розміщення соплових коробок по довжині дуги підводу пари викликає колову нерівномірність потоку навіть на номінальному режимі роботи, що призводить до виникнення змінних аеродинамічних впливів і зниження газодинамічної ефективності регулюючого відсіку. Негативний вплив змінних сил особливо проявляється при проходженні робочих лопаток вздовж сектора закритого клапана з подальшим переходом в зону відкритого сектора. В лопатках виникають циклічні напруження згину, що знижують їх надійність. З метою подальшого підвищення надійності зазвичай збільшують ширину лопатки, що збільшує витрати на виробництво і ускладнює пошук оптимальної форми профілю РК. Найбільш близьким аналогом до системи соплового паророзподілу парової турбіни є система паророзподілу в регулюючому відсіку ЦВТ парової турбіни великої потужності К-32523,5 [4 (с. 7)], що містить 4 соплові коробки, причому подача пари до кожної з них виконується по паровпускних каналах від свого регулюючого клапана. Введення пари у внутрішній корпус циліндра здійснюється за допомогою самокерованих втулок з поршневими кільцями. В соплових коробках розміщуються елементи соплового апарата першого одновінцевого регулюючого ступеня. Пропускний переріз соплових коробок відповідає 80 % площі поперечного перерізу регулюючого ступеня перед робочим колесом. Недоліком вищезазначеного пристрою є таке. Розміщення соплових коробок по довжині дуги призводить до утворення закритих ділянок, які займають 20 % площі прохідного перерізу. Це призводить до того, що потік пари навіть при подачі через усі відкриті соплові коробки має окружну нерівномірність. Таким чином на часткових режимах, коли через деякі соплові коробки пара не подається, степінь окружної нерівномірності збільшується. В результаті лопатки РК регулюючого ступеня піддаються нестаціонарному навантаженню. На часткових режимах РК практично не сприяє перемішуванню та вирівнюванню потоку. В існуючих конструкціях з метою зниження нерівномірності підводу потоку пари до наступних ступенів виконується вирівнююча камера регулюючого ступеня, що призводить до збільшення осьового і діаметрального габаритних розмірів ступеня, а також до збільшення втрат енергії пари. В основу корисної моделі поставлена задача створення системи соплового паророзподілу парової турбіни, в якій за рахунок утворення самостійних соплових блоків, що не містять закритих каналів, досягається зниження нерівномірної окружної навантаженості лопаток РК регулюючого ступеня і підвищення їх надійності, а також підвищення газодинамічної ефективності відсіку регулюючого ступеня. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в системі соплового паророзподілу парової турбіни паропроводи від регулюючих клапанів, які підводять пару до груп сопел за паророзподільною камерою, розміщених перед РК регулюючого ступеня, згідно з корисною моделлю, паророзподільна камера і сопловий апарат регулюючого ступеня розділені перегородками на кільцеві області, що являють собою самостійні соплові блоки, які не містять закритих каналів. Поділ перегородками паророзподільної камери і соплового апарата регулюючого ступеня на кільцеві області дозволяє підводити пару до робочого колеса без внесення окружної нерівномірності в потік. Відсутність окружної нерівномірності дає можливість виконати регулюючий ступінь на меншому діаметрі, тим самим зменшити її навантаженість і, отже, підвищити надійність РК регулюючого ступеня, а також підвищити газодинамічну ефективність відсіку регулюючого ступеня. 1 UA 113710 U 5 10 15 20 25 30 35 На кресленні представлено схему підведення пари до кільцевих областей соплового апарата регулюючого ступеня і підведення паропроводів до паророзподільної кільцевої камери. Система соплового паророзподілу парової турбіни містить паропроводи 1-4 від регулюючих клапанів (на кресленні не показано), паророзподільну кільцеву камеру 5, перегородки паророзподільної кільцевої камери 6, кільцеві перегородки 7 в сопловому апараті 8, лопатки 9 соплового апарата, робоче колесо 10, лопатки робочого колеса 11. Система працює наступним чином. Після відкриття регулюючого клапана, що керує подачею пари в паропровід 1, потік пари рівномірно заповнює прикореневу зону паророзподільної кільцевої камери 5, а потім надходить в нижню кільцеву область соплового апарата 8. Кільцеві перегородки 7 не допускають змішування основного потоку пари у сопловому апараті 8. Потрапляючи в робоче колесо 10, потік заповнює прикореневу область і активно змішується до периферійного обводу при просуванні до виходу з вінця. Далі потік надходить у перший ступінь тиску (на кресл. не показано). Для збільшення витрати свіжої пари до наступного часткового режиму роботи турбіни виконується відкриття регулюючого клапана, що керує подачею в паропровід 2. Потік надходить у другий (від кореневого обводу) кільцевий протік соплового апарата 8, де за аналогією з подачею в 1 -й кільцевий протік відбувається його розширення між лопатками 9 соплового апарата. Всередині робочого колеса 10 відбувається змішування з основним потоком, після чого на наступний ступінь тиску надходить потік, більш близький до напрямку осі турбіни. Подальше збільшення витрати свіжої пари до значення максимальної витрати реалізується послідовною подачею пари через паропроводи 3 і 4 від регулюючих клапанів. Для зменшення витрати свіжої пари виконується закриття регулюючих клапанів і припинення подачі пари послідовно з четвертого, третього, другого і першого паропроводів. Розрахункові дослідження заявленої системи соплового паророзподілу парової турбіни в складі відсіку з регулюючого ступеня і двох ступенів тиску показали, що вона забезпечує: - локалізацію процесів перемішування та вирівнювання потоку вже в робочому колесі регулюючого ступеня, що істотно знижує негативний вплив часткового режиму на ефективність наступних ступенів тиску і підвищує їх ефективність; - зменшення діаметрального габаритного розміру системи паророзподілу; - підвищення газодинамічної ефективності на номінальному режимі роботи турбіни. Джерела інформації: 1. Щегляев А.В. Паровые турбины: теория теплового процесса и конструкции турбин (Книга 1) / А.В. Щегляев. - М.: Энергоатомиздат, 1993. - 384 с. 2. Щегляев А.В. Паровые турбины: теория теплового процесса и конструкции турбин (Книга 2) / А.В. Щегляев. - М: Энергоатомиздат, 1993. - 416 с. 5 3. А.с. № 802562 МПК F01D 17/18, опубл. 07.02.81, Бюл. № 5. 4. Субботин В.Г. Паровые турбины ОАО "Турбоатом" для тепловых электростанций / В.Г. Субботин, Е.В. Левченко, В.Л. Швецов // Вестник НТУ "ХПИ", Харьков. - № 3. 2009. - С. 6-17. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Система соплового паророзподілу парової турбіни, яка містить паропроводи від регулюючих клапанів, що підводять пару до груп сопел за паророзподільною камерою, розміщених перед робочим колесом регулюючого ступеня, яка відрізняється тим, що паророзподільна камера і сопловий апарат регулюючого ступеня розділені перегородками на кільцеві області та являють собою самостійні соплові блоки, які не містять закритих каналів. 2 UA 113710 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова,1, м. Київ – 42, 01601 3