УЗЕЛ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Настоящая полезная модель относится к узлам паровых турбин.
Паровая турбина - это вращающееся устройство, предназначенное для преобразования тепловой энергии пара в механическую энергию, приводящую в действие электрогенератор (генератор переменного тока или турбогенератор), насос или другое вращающееся механическое приводное устройство. Под «механическим приводным устройством» понимается устройство, потребляющее мощность и совершающее работу.
Турбина, в целом, включает в себя, по меньшей мере, три модуля: модуль высокого давления, возможно модуль среднего давления, а также, по меньшей мере, один модуль низкого давления. Пар, подаваемый парогенератором, вначале направляется в модуль высокого давления, а затем в модуль среднего давления и модуль низкого давления. Пар, выходящий из модуля низкого давления направляется на конденсатор, который расположен ниже модулей низкого давления.
Остальная часть описания полезной модели посвящена узлу модуля низкого давления.
Устройство подобного типа из предшествующего уровня техники показано на фигурах 1 и 2.
Модуль 1 низкого давления содержит внешний кожух 2, именуемый вытяжным колпаком. Давление пара на выпуске из модуля 1 низкого давления в рабочей компоновке составляет порядка нескольких десятков Мбар, а вытяжной колпак 2 образует с кожухом 3А конденсатора 3 вакуумный сосуд. Модуль 1 низкого давления также содержит, внутри вытяжного колпака 2, внутреннюю конструкцию с двумя симметричными или несимметричными потоками, которые не показаны, а также ротор 19, оснащенный подвижными лопатками и вспомогательными неподвижными лопатками модуля 1 низкого давления. Внутренняя конструкция опирается на вытяжной колпак 2 при помощи находящихся в нем точек опоры. Ротор 19 опирается на подшипники, которые либо непосредственно вмонтированы в фундаментный блок 4, либо встроены в модуль 1 низкого давления.
Вытяжной колпак 2 опирается на фундаментный блок 4 при помощи опор 21. Фундаментный блок 4 соединен с плитой 5 основания посредством колонн 6, плита 5 основания установлена на полу 7. Узел, состоящий из фундаментного блока 4, колонн 6 и плиты 5 основания образует бетонную конструкцию, именуемую опорной конструкцией S турбогенераторной установки. Подобная конструкция S несет всю турбогенераторную установку, состоящую из всех модулей турбины и электрогенератора.
Конденсатор 3 расположен под фундаментным блоком 4 и опирается на плиту 5 основания. В конденсаторе 3 имеется впускное отверстие 3В для воды, а также выпускное отверстие 3С для воды.
Существуют две возможные компоновки конденсатора 3.
В первой компоновке, показанной на фиг.1, конденсатор 3 опирается непосредственно на плиту 5 основания. Сопряжение между вытяжным колпаком 2 и конденсатором 3, таким образом, выполнено в виде гибкого уплотнения 8.
По второму варианту осуществления, показанному на фиг.2, где элементы, аналогичные элементам по фиг.1 обозначены теми же ссылочными позициями, конденсатор 3 опирается на пружины 11. Сопряжение между вытяжным колпаком 2 и конденсатором 3 является жестким.
В подобных двух устройствах из предшествующего уровня техники вес всего модуля 1 низкого давления воспринимается опорной конструкцией S турбогенераторной установки. Кроме этого, при первой компоновке, опорная конструкция S воспринимает нагрузки, возникающие в результате разницы давлений между внешней и внутренней стенками вытяжного колпака 2, а при второй компоновке, опорная конструкция S воспринимает часть нагрузок, создаваемых весом воды, находящейся в конденсаторе 3. Опорная конструкция S, таким образом, должна быть рассчитана на воздействие подобных сил.
В результате, конструкция S получается особенно объемной, а колонны, на которые опирается фундаментный блок, должны иметь большое сечение.
Кроме этого, в подобных двух устройствах из предшествующего уровня техники перемещения вытяжного колпака передаются внутренней конструкции. Подобные перемещения могут, например, возникать вследствие создания разряжения в конденсаторе, изменения массы воды в конденсаторе или изменения температуры.
Следовательно, между неподвижными частями и подвижными частями модуля низкого давления происходит относительное перемещение. Зазоры между неподвижными частями и подвижными частями, а, следовательно, эффективность турбины оптимизировать нельзя.
Наконец, в подобных двух устройствах из предшествующего уровня техники выравнивание линии валов осуществляется за счет непосредственного воздействия на вертикальное положение подшипника, на который опирается ротор. Подобное воздействие позволяет регулировать относительное положение каждой. опоры ротора относительно других опор. Подобная процедура позволяет регулировать относительное положение каждой из опор ротора относительно других опор. Подобная процедура осуществляется во время сборки турбогенераторной установки, а также во время регламентных работ, если подобное относительное положение нарушается.
В результате этого меняется положение ротора относительно неподвижных компонентов, поскольку положение неподвижных компонентов при подобной процедуре остается неизменным. В частности, меняются радиальные зазоры в потоке пара между подвижными компонентами и неподвижными компонентами. Подобные радиальные зазоры, следовательно, необходимо переустанавливать после любой операции выравнивания.
Цель настоящей полезной модели заключается в решении указанных проблем.
Полезная модель, таким образом, заключается в узле паровой турбины, содержащем:
- модуль низкого давления, а также
- конденсатор, оснащенный кожухом и выполненный с возможностью приема пара, поступающего из модуля низкого давления,
модуль низкого давления содержит а) внешний кожух, именуемый вытяжным колпаком, образующий вместе с кожухом конденсатора полость с пониженным давлением, а также b) внутреннюю конструкцию, способную вмещать, по меньшей мере, один комплект неподвижных лопаток и ротор, оснащенный, по меньшей мере, одним комплектом подвижных лопаток.
В устройстве по полезной модели внутренняя конструкция опирается на фундаментный блок, а вытяжной колпак на упомянутый фундаментный блок не опирается.
В результате этого, одновременно с сохранением уплотнения между вытяжным колпаком и кожухом конденсатора, фундаментному блоку и колоннам больше не нужно выдерживать высокие нагрузки, создаваемые весом вытяжного колпака и пониженным давлением в вытяжном колпаке или массой воды в конденсаторе.
Снижение нагрузки на фундаментный блок и колонны упрощает опорную конструкцию турбогенераторной установки с точки зрения размеров и делает ее менее объемной.
Кроме этого, поскольку внутренний кожух не опирается на вытяжной колпак, перемещения вытяжного колпака не передаются на внутренний корпус. Относительные перемещения между неподвижными частями и подвижными частями сокращаются. Зазоры между неподвижными частями и подвижными частями, а, следовательно, и эффективность можно оптимизировать.
Наконец, в устройстве по полезной модели внутренняя конструкция опирается на фундаментный блок, а подшипники встроены во внутреннюю конструкцию. Линия валов может быть выровнена за счет непосредственного воздействия, на уровне опор внутренней конструкции, на фундаментный блок. Соответственно, поскольку подшипники встроены во внутреннюю конструкцию, относительное положение подвижных компонентов и неподвижных компонентов остается неизменным.
В результате этого линия валов может быть выровнена без изменения радиальных зазоров между подвижными компонентами и неподвижными компонентами в потоке пара.
Вытяжной колпак может опираться на конденсатор. В частности, он может быть жестко закреплен в конденсаторе.
Внутренняя конструкция может опираться на фундаментный блок посредством, по меньшей мере, одной опорной поверхности внутренней конструкции, выступающей за пределы вытяжного колпака.
Устройство может иметь, по меньшей мере, одну регулируемую опорную систему, расположенную между опорной поверхностью и фундаментным блоком.
У модуля низкого давления имеется передний торец и задний торец, внутренняя конструкция может содержать опорную поверхность для переднего торца модуля низкого давления, а также опорную поверхность для заднего торца модуля низкого давления.
Между внутренней конструкцией и вытяжным колпаком может быть установлено, по меньшей мере, одно гибкое уплотнение.
Фундаментный блок может опираться на колонны при помощи пружин, расположенных снизу фундаментного блока и сверху каждого колонны.
Конденсатор может непосредственно опираться на плиту основания.
Модуль низкого давления может дополнительно содержать, по меньшей мере, один подшипник, встроенный во внутреннюю конструкцию, для поддержки ротора.
Другие признаки и преимущества настоящей полезной модели станут более очевидны из следующего описания, предлагаемого в качестве иллюстративного и не ограничивающего примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, где:
- на фиг.1 и 2 схематически показаны две компоновки из предшествующего уровня техники опорной конструкции, поддерживающей турбогенераторную установку и конденсатор,
- на фиг.3 схематически показана компоновка опорной конструкции, поддерживающей турбогенераторную установку, а также конденсатор по полезной модели,
- на фиг.4 в перспективе показано изображение в разобранном виде вытяжного колпака и внутренней конструкции устройства по полезной модели,
- на фиг.5 показан вид внутренней конструкции устройства по полезной модели, а
- на фиг.6 показан вид в продольном сечении устройства по полезной модели.
На фиг.3, где элементы, идентичные элементам по фигурам 1 и 2, обозначены теми же ссылочными позициями, показано устройство по полезной модели.
В устройстве по полезной модели вытяжной колпак 2 модуля 1 низкого давления опирается на конденсатор 3, но не опирается на фундаментный блок 4, который соединен с плитой 5 основания посредством колонн 6, как это описано со ссылкой на фигуры 1 и 2. Конденсатор 3, кроме этого, может опираться на плиту 5 основания непосредственно, без дополнительных промежуточных устройств, таких как пружины.
Пониженное давление, создаваемое в вытяжном колпаке 2, а также масса воды в конденсаторе 3, не воздействуют на фундаментный блок 4 или на колонны 6. Поэтому, при расчете опорной конструкции S, образованной из фундаментного блока 4, колонн 6 и плиты 5 основания, не нужно принимать в расчет эффект вакуумирования или вес воды в конденсаторе 3.
Согласно полезной модели вытяжной колпак 2 не опирается на фундаментный блок 4, тогда как внутренняя конструкция 10 опирается на фундаментный блок 4. Вытяжной колпак 2, соответственно, полностью опирается на конденсатор 3. Вытяжной колпак 2 может быть жестко закреплен в конденсаторе 3, например, приварен к нему. За счет жесткого крепления вытяжного колпака 2 с конденсатором 3, собственные движения конденсатора 3 передаются вытяжному колпаку 2, тогда как движения узла, образованного из конденсатора 3 и вытяжного колпака 2 не передаются внутренней конструкции 10.
Пружины 20 могут быть расположены сверху колонн 6, снизу фундаментного блока 4. Пружины 20 позволяют регулировать фундаментный блок 4 при осадке опорной конструкции, например, за счет сдвига.
На фиг.4 показан общий вид модуля 1 низкого давления устройства. Вытяжной колпак 2 содержит переднюю часть 2А и заднюю часть 2В. Передняя часть 2А содержит нижнюю часть 2А1, а также верхнюю часть 2А2, скрепленные между собой болтами в плоскости Р уплотнения. Точно так же, нижняя часть 2В содержит нижнюю часть 2В1 и верхнюю часть 2В2, скрепленные между собой болтами в плоскости Р уплотнения.
Вытяжной колпак 2 расположен вокруг внутренней конструкции 10, однако, как таковую ее не поддерживает. Внутренняя конструкция 10 состоит из центральной части 10А, а также двух выпускных торцов 10В, 10С, а именно, переднего выпускного торца 10В и заднего выпускного торца 10С. Центральная часть 10А внутренней конструкции 10 предназначена для поддержки, по меньшей мере, одного комплекта неподвижных лопаток, а также для размещения ротора, оснащенного, по меньшей мере, одним комплектом подвижных лопаток. Пар поступает в центральную часть 10А внутренней конструкции 10, по меньшей мере, через одну трубку 12. Затем пар разделяется на передний поток и задний поток. Подобные два потока расширяются в центральной части 10А внутренней конструкции 10, приводя в движение ротор. Затем пар направляется в сторону переднего выпускного торца 10В, а также в сторону заднего выпускного торца 10С. Подшипники 22 встроены в передний выпускной торец 10В, а также в задний выпускной торец 10С для поддержки ротора модуля 1 низкого давления.
Как показано на фиг.5, каждый выпускной торец 10В, 10С содержит паровой диффузор 13, неподвижно закрепленный в центральной части 10А внутренней конструкции 10, паровой диффузор 13 приварен к тягам 14. Завершает направление пара конус 15. Кольцевая плита 16 приварена к конусу 15 и тягам 14. После сборки устройства гибкое уплотнение 18 неподвижно крепится к выпускным торцам 10В, 10С, точнее к кольцевой плите 16 каждого из выпускных торцов 10В, 10С, а также к лицевой части вытяжного колпака 2 (фиг.6). Гибкое уплотнение 18 обеспечивает уплотнение между внешней частью и внутренней частью вытяжного колпака 2. Оно также обеспечивает относительное осевое и вертикальное расширение между внутренней конструкцией 10 и узлом, образуемым вытяжным колпаком 2 и конденсатором 3.
Каждый из вытяжных торцов 10В, 10С дополнительно содержит площадь 17 опоры. В рабочей компоновке устройства 1, каждая площадь 17 опоры выступает за пределы вытяжного колпака 2 и позволяет внутренней конструкции опираться выпускными торцами 10В, 10С на фундаментный блок 4 при помощи опорных систем 9. Подобные опорные системы 9 при необходимости могут регулироваться для изменения положения внутренней конструкции 10 относительно фундаментного блока 4, в целях выравнивания линии валов в случае ошибок при выравнивании. Подобные опорные системы могут, например, содержать исполнительные механизмы или состоять из простых опорных поверхностей.
За счет того, что ротор 19 модуля 1 низкого давления опирается, при помощи подшипников, на передний выпускной торец 10В, а также задний выпускной торец 10С, радиальные зазоры между неподвижными компонентами и подвижными компонентами при выравнивании оси валов не меняются.