ПАРОВАЯ ТУРБИНА
STEAM TURBINE

Изобретение относится к области теплоэнергетики, к турбостроению и может быть использовано при проектировании и модернизации паровых турбин.
При работе турбины в малорасходных режимах - это режимы холостого хода и малых нагрузок происходит разогрев лопаточного аппарата последних ступеней цилиндров низкого и среднего давлений из-за того, что поступающего в проточную часть пара недостаточно для заполнения всего сечения лопаток. Известно много способов охлаждения лопаточного аппарата паровой турбины. Все они, как правило, связаны с подачей в паровое пространство конденсатора охлаждающей пароводяной смеси.
Известна паровая турбина Т-180/210-130, для охлаждения лопаточного аппарата и выхлопных патрубков которой при работе с малыми расходами пара предусмотрены специальные захолаживающие устройства, состоящие из двух коллекторов, установленных перпендикулярно к оси турбины в верхней части горловины конденсатора каждого потока пара цилиндра низкого давления. В верхнем коллекторе размещены сопла, установленные на одинаковом расстоянии, на нижнем коллекторе выполнены отверстия на одинаковом расстоянии по длине коллектора. На охлаждение лопаточного аппарата и выхлопного патрубка выполнен подвод основного конденсата после ПНД-3. На линии подвода конденсата на захолаживание установлено параллельно два механических фильтра. (Технический отчет «Исследование работы ЦНД турбины Т-180/210-130 в режимах с малыми расходами пара в конденсатор». МЭ и Э СССР, Главтехуправление, Производственное объединение «Союзтехэнерго», Предприятие «Южтехэнерго», Теплофикационный блок 180/210 МВт ст. №1 Вильнюсской ТЭЦ-3, Шифр работ: 84.201.045., Инв. №1234, г.Львов, 1986 г.)
Недостатком известной паровой турбины является то, что включение в работу захолаживающих устройств не приводит к снижению температуры пара на выхлопе ЦНД. Кроме того, для понижения температуры выхлопа применяется добавочная вода, что приводит к эрозии лопаток, а температура выхлопных патрубков высока, что приводит к расцентровке и появлению вибрации.
Известна паровая турбина, включающая ротор с рабочими лопатками, цилиндр с установленным на нем концевым уплотнением и коллектор подачи пара на концевое уплотнение. (А.В. Щегляев. Паровые турбины. М.: Энергия, 1976 г., стр.283, рис.9-13; стр.280, вкладка рис.9-11).
По совокупности признаков эта известная паровая турбина является наиболее близкой к заявляемой и принимается за прототип.
Недостатком известной паровой турбины, принятой за прототип, является то, что в результате большого перепада давления между уплотняющим паром в соответствующей камере и паром в ЦНД за последней ступенью, уплотняющий пар перетекает в ЦНД и выносится далее в конденсатор, не производя полезной работы. При этом частицы влаги оседают на поверхность выхлопного патрубка и образуют пленку, которая обратными токами пара в этом патрубке увлекаются к выходным кромкам лопаток последней ступени, что приводит к их эрозионному разрушению. Пар, проходящий через концевое уплотнение и попадающий на рабочие лопатки последней ступени турбины, подсасывается к основанию рабочих лопаток и разогревает их, что приводит к уменьшению срока службы последних.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым.
Заявляемое решение позволяет повысить надежность и экономичность турбины за счет охлаждения пара, поступающего из концевого уплотнения, путем смешивания его с паром, поступающим от направляющего аппарата, и далее направляющегося к рабочим лопаткам, и таким образом происходит безопасное охлаждение последней ступени и выхлопного патрубка турбины.
В соответствии с заявляемым техническим решением предложена паровая турбина, включающая ротор с рабочими лопатками, цилиндр с установленным на нем концевым уплотнением и коллектор подачи пара на уплотнения, соединенный посредством трубопровода с концевым уплотнением турбины, при этом в пространстве между ротором, цилиндром и концевым уплотнением установлен направляющий аппарат, вход которого соединен трубопроводом с коллектором подачи пара на уплотнения, а выход с выхлопным патрубком турбины.
Изобретение иллюстрируется чертежом Фиг.1.
Паровая турбина включает ротор 1 с рабочими лопатками 2, цилиндр 3 с отсекателем 4. На цилиндре 3 установлен корпус концевого уплотнения 5 с уплотнительными кольцами 6, между которыми образованы промежуточные камеры, одна из которых - камера 7 посредством трубопровода 8 соединена с коллектором подачи пара на уплотнения 9. В пространстве между ротором 1, цилиндром 3, корпусом концевого уплотнения 5 и отсекателем 4 установлен направляющий аппарат 10, вход которого соединен трубопроводом 11 с охладителем пара 12, запорной арматурой 13, обратным клапаном 14, с линией подачи пара на уплотнения 8, а выход в выхлопной патрубок турбины.
Паровая турбина работает следующим образом. Пусковые операции на турбине начинаются с подачи пара от коллектора уплотнений 9 по трубопроводу 8 в камеру 7 концевого уплотнения 5, одновременно открывается задвижка 13 и пар от коллектора 9 через охладитель 12 по трубопроводу 11 поступает к направляющему аппарату 10. Уплотняющий пар по трубопроводу подачи пара на уплотнение 8 поступает в камеру 7 и через уплотнительные кольца 6 перетекает в полость, образованную ротором 1, цилиндром 3, корпусом концевого уплотнения 5 и отсекателем 4, где установлен направляющий аппарат 10. Охлажденный пар, поступающий из направляющего аппарата 10 смешивается с паром, поступающим из концевого уплотнения 5, и в результате снижается температура смешанного пара. Охлажденная паровая смесь через зазор между ротором 1 и отсекателем 4 попадает к лопатке 2. Так как пар, поступающий на лопатку 2 из проточной части, заполняет ее примерно на одну треть и центробежной силой отбрасывается на периферию лопатки 2, то у корня лопатки 2 создается разрежение и возникает насосный эффект, за счет которого охлажденный пар поступает на лопатку 2 и охлаждает ее.