ДВУХПОТОЧНЫЙ ЦИЛИНДР ПАРОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ
TWO-FLOW CYLINDER OF STEAM TURBINE UNIT

Изобретение относится к области теплоэнергетического машиностроения и может быть использовано при модернизации действующего оборудования и создании новых турбин.
Известна конструкция паровой турбины, в которой центральная часть ротора двухпоточного цилиндра охлаждается паром из проточной части цилиндра. Проточная часть выполнена таким образом, что давление за диском первой ступени одного из потоков выше, чем давление первой ступени второго потока. В дисках выполнены отверстия, через которые пар из камеры с более высоким давлением через отверстия в диске проходит в центральную зону, охлаждает ротор и поступает в камеру за диском второго потока (JP 7034808, МПК: F01D 25/12; F01D 9/02; F01D 9/06; F01D 25/14; F01D 25/24, опубликован 1995.02.03).
Недостатком известного устройства является сравнительно низкая эффективность охлаждения ротора (не более 30-40°С), а также наличие градиента температур по толщине полотна дисков первых ступеней.
Известна конструкция паровой турбины, имеющая двухпоточный цилиндр с наружным и внутренним корпусом и подводом охлаждающего пара от внешнего источника в кольцевую камеру, ограниченную ротором и специальным корпусом с осевыми уплотнениями, расположенными на выходе охлаждающего пара к дискам первых ступеней прямого и обратного потоков (RU 2299332, МПК: F01D 3/02, F01D 5/08, опубликован 20.05.2007).
Это известное техническое решение является наиболее близким к заявленному по совокупности признаков и принято за прототип.
Недостатками устройства, принятого за прототип, является сложная конструкция устанавливаемых уплотнений и возможность местного нагрева вала при задеваниях в них.
Заявляемое техническое решение позволяет снизить температуру металла ротора двухпоточного цилиндра паротурбинной установки в области наиболее высоких температур термических напряжений, что позволяет снизить ползучесть металла, увеличить его длительную прочность, в результате чего повышается надежность и продлевается ресурс работы ротора. Предложенная конструкция позволяет проводить равномерное охлаждение ротора при всех режимах работы турбины и исключает потери рабочего пара за счет замещения его охлаждающим потоком. Установкой термопар контролируется эффективность охлаждения ротора. Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить маневренность цилиндра турбины за счет упрощения конструкции элементов системы охлаждения, а упрощенная конструкция уплотнения позволяет снизить затраты на изготовление и повышает его ремонтопригодность.
Предложен двухпоточный цилиндр паротурбинной установки включающий наружный и внутренний корпусы, ротор с дисками и рабочими лопатками проточной части прямого и обратного потока и подводящий трубопровод подачи охлаждающего пара от внешнего источника, при этом на выходе охлаждающего пара в кольцевой зазор между ротором и внутренним корпусом выполнена кольцевая камера с перфорированным днищем, а на входе охлаждающего пара в проточную часть установлены радиальные уплотнения на поверхности внутреннего корпуса и на торцевых поверхностях дисков первых ступеней. Кроме того, радиальные уплотнения дополнительно могут быть установлены на диске в пазу для балансировки ротора.
Устройство снабжено также гильзами под термопары, проходящими через направляющие лопатки первых ступеней.
Изобретение иллюстрируется чертежом.
Двухпоточный цилиндр паротурбинной установки включает наружный 1 и внутренний 2 корпусы, ротор 3 с дисками 4 и рабочими лопатками проточной части прямого 5 и обратного 6 потока и трубопровод подачи охлаждающего пара 7, имеющий на выходе кольцевую камеру 8 с перфорированным днищем 9. На выходе охлаждающего пара из кольцевого зазора 10 между внутренним корпусом 2 и ротором 3 в проточную часть установлены радиальные уплотнения 11 на поверхности внутреннего корпуса 2 и на торцевых поверхностях рабочих дисков 4 первых ступеней. Кроме того, радиальные уплотнения дополнительно могут устанавливаться на дисках 4 в пазу 12 для балансировки ротора. Устройство снабжено гильзами под термопары 13, проходящими через направляющие лопатки 14 и 15 первых ступеней прямого и обратного потоков.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
В качестве охлаждающего пара используется пар от внешнего источника, либо пар, отработавший на части ступеней турбины. Охлаждающий пар поступает по трубопроводу подачи охлаждающего пара 7, через кольцевую камеру 8 с перфорированным днищем 9 в кольцевой зазор 10, охлаждая вал ротора 3. Давление в кольцевом зазоре 10 за счет поступающего пара будет несколько выше давления на входе рабочих лопаток первых ступеней прямого и обратного потоков. Охлаждающий пар, проходя через зазоры радиального уплотнения 11, охлаждает поверхность дисков 4 первых ступеней обоих потоков. Кроме того, за счет установки радиальных уплотнений 11 полностью исключается попадание рабочего пара в зазор 10. Регулирование расхода охлаждающего пара проводится специальным вентилем (не показан). Процесс охлаждения можно контролировать по показаниям штатных термопар, установленных в гильзах 13 и измеряющих температуру пара в зазоре 10. Гильзы проходят через специальные отверстия в направляющих лопатках 14 и 15 прямого и обратного потока. Гильзы и термопары при необходимости можно заменять. Настройка процесса охлаждения требуется только после первоначального монтажа или после капитального ремонта турбины. Дальнейшая эксплуатация охлаждающего устройства не требует вмешательства персонала на любых режимах работы турбоустановки.