ТЕПЛОФИКАЦИОННАЯ ПАРОВАЯ ТУРБИНА С УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ВЛАГИ ИЗ ПАРОВОГО ПОТОКА ПЕРЕД ЦИЛИНДРОМ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области паровых турбин и может быть использована для уменьшения эрозионного износа рабочих лопаток цилиндра низкого давления (ЦНД) турбины путем частичного удаления влаги из парового потока перед ним.
Проблема эрозионного износа рабочих лопаток ЦНД является особенно острой для теплофикационных турбин, не имеющих промежуточного перегрева пара, из-за высокой степени влажности пара уже перед ЦНД.
Известна теплофикационная паровая турбина с перепускной трубой между цилиндром высокого (ЦВД) или среднего (ЦСД) давления и ЦНД, причем перепускная труба имеет два вертикальных участка - восходящий участок, примыкающий к ЦВД или ЦСД и нисходящий участок, примыкающий к входному патрубку ЦНД, содержащая установленное в перепускной трубе устройство сбора влаги, и линию ее отвода. [1] В рассматриваемом решении устройство сбора влаги установлено в поворотном колене между восходящим и горизонтальным участками перепускной трубы. При этом устройство отвода влаги выполнено в виде пакета равномерно установленных по сечению колена полых направляющих лопаток, в выходном сечении каждой из которых имеются щели для отвода влаги во внутреннюю полость, из которой собранная влага отводится в зону пониженного давления.
Недостатками приведенного аналога являются сложность, громоздкость, высокая металлоемкость конструкции. Кроме того, внутренняя полость лопаток должна быть сообщена с зоной пониженного давления, в качестве которой может быть использован, например, конденсатор турбины. Для обеспечения эффективной работы устройства сбора влаги и, в первую очередь, эффективного отсоса влаги во внутреннюю полость лопаток приходится вместе с этой влагой отводить часть пара. Энергия этого пара выводится из рабочего цикла, что приводит к соответствующему снижению экономичности турбины.
Известна теплофикационная паровая турбина с сепаратором для удаления влаги из парового потока перед ЦНД, которая наиболее близка к заявляемой полезной модели, как по конструкции, так и по функциональным признакам [2]. Известное решение содержит перепускную трубу между ЦВД или ЦСД и ЦНД, причем перепускная труба имеет два вертикальных участка - восходящий участок, примыкающий к цилиндру высокого или среднего давления и нисходящий участок, примыкающий к входному патрубку ЦНД, и содержит установленное в перепускной трубе устройство сбора влаги (сепаратор), выполненное в виде полой цилиндрической или конической вставки, установленной с зазором внутри нисходящего вертикального участка перепускной трубы соосно с ним и прикрепленной к нему при помощи опорного кольца с образованием кольцевого пристенного влагосборного кармана, днищем которого служит указанное опорное кольцо, при этом линия отвода влаги подключена к этому днищу.
Недостатками прототипа являются сложность монтажа устройства для сбора влаги непосредственно в перепускной трубе, сложность проведения работ по техническому обслуживанию, сопровождающихся вскрытием ЦНД (отсутствие соответствующего разъема), а также возможность вскипания отводимого конденсата в трубопроводе, непосредственно соединяющем влагосборный карман с конденсатором. Появление такого вскипания приводит к частичному прекращению отвода влаги, переполнению влагосборного кармана и попаданию влаги в проточную часть ЦНД. Наличие указанных недостатков приводит к дополнительным затратам при монтаже и ремонте турбоустановки и снижению ее надежности.
Достигаемым результатом заявляемой полезной модели является обеспечение простоты монтажа, удобство ремонта и обслуживания, а также повышение эффективности влагоудаления и, соответственно, надежности турбоустановки.
Указанный результат обеспечивается тем, что в теплофикационной паровой турбине с перепускной трубой между ЦВД или ЦСД и ЦНД с паро-приемной камерой, имеющей два вертикальных участка - восходящий участок, примыкающий к ЦВД или ЦСД и нисходящий участок, примыкающий к входному патрубку пароприемной камеры ЦНД, устройство сбора влаги из перепускной трубы, к которому подключена линия отвода влаги, закреплено во входном патрубке пароприемной камеры ЦНД, а линия отвода влаги выполнена из двух отдельных трубопроводов - верхнего и нижнего, верхний трубопровод смонтирован внутри верхней части пароприемной камеры ЦНД и его выходное сечение находится на уровне горизонтального разъема цилиндра низкого давления, а нижний трубопровод смонтирован внутри нижней части пароприемной камеры ЦНД, входная часть нижнего трубопровода снабжена приемным патрубком, куда заведен с зазором верхний трубопровод, при этом приемный патрубок выступает над уровнем горизонтального разъема ЦНД на величину, обеспечивающую надежный отвод влаги из верхнего трубопровода в нижний, а выходное сечение нижнего трубопровода подведено непосредственно к входному сечению штатного трубопровода отвода дренажа из нижней части пароприемной камеры ЦНД.
Установка устройства сбора влаги из перепускной трубы во входном патрубке пароприемной камеры ЦНД, отсутствие внешних участков линии отвода влаги обеспечивают удобство монтажа, разборки и сборки при поведении работ по техобслуживанию.
Выполнение линии отвода в виде двух трубопроводов - верхнего и нижнего, размещение их в соответственно в верхней и нижней части пароприемной камеры ЦНД, соединение их с помощью приемного патрубка, которым снабжена входная часть нижнего трубопровода, а также расположение выходного сечения выходной части верхнего трубопровода на уровне горизонтального разъема ЦНД обеспечивают надежный отвод влаги, а также удобство и безопасность проведения работ по ремонту и техобслуживанию.
Подвод выходного сечения нижнего трубопровода непосредственно к отверстию слива дренажа из пароприемной камеры ЦНД обеспечивает не вскипание конденсата в линии его отвода и исключение его попадания в проточную часть ЦНД, при этом осуществляется эффективный отвод влаги, обуславливающий надежность турбоустановки.
На фиг.1 схематически изображен выполненный согласно заявляемой полезной модели узел теплофикационной паровой турбины с устройством сбора влаги, закрепленным во входном патрубке корпуса ЦНД; на фиг.2 - линия отвода влаги из указанного устройства сбора влаги.
Теплофикационная паровая турбина согласно заявляемой полезной модели содержит (фиг.1) установленные на одном валу 1 ЦВД (на чертеже не показан), ЦСД 2 и ЦНД 3 с не показанными на чертеже теплофикационными отборами. На выхлопе ЦНД 3 установлен конденсатор 4 пара. Выхлоп ЦСД 2 соединен с входом ЦНД 3 перепускной трубой 5, имеющей два вертикальных участка - восходящий (по направлению движения пара) участок 6, примыкающий к ЦСД 2, и нисходящий участок 7, примыкающий к ЦНД 3. Вертикальные участки 6 и 7 объединены горизонтальным участком 8. Во входном патрубке 9 пароприемной камеры ЦНД 3 установлено устройство сбора влаги 10, к которому подключена линия отвода влаги (воды). Линия отвода влаги (фиг.2) выполнена из двух отдельных трубопроводов - верхнего 11 и нижнего 12. Верхний трубопровод 11 смонтирован внутри верхней части 13 пароприемной камеры ЦНД 3 и его выходное сечение находится на уровне горизонтального разъема корпуса ЦНД 3. Нижний трубопровод 12 смонтирован внутри нижней части 14 пароприемной камеры ЦНД 3, входная часть нижнего трубопровода 12 снабжена приемным патрубком 15, куда с зазором заведен верхний трубопровод 11. При этом приемный патрубок 15 выступает над уровнем горизонтального разъема ЦНД 3 на величину, обеспечивающую надежный отвод влаги из верхнего трубопровода 11 в нижний 12. Выходное сечение нижнего трубопровода 12 подведено непосредственно к входному сечению штатного трубопровода 16 отвода дренажа из нижней части 14 пароприемной камеры ЦНД 3.
Теплофикационная турбина согласно заявляемой полезной модели работает следующим образом. Подаваемый в турбину пар после прохождения проточных частей ЦВД (на чертеже не показан) и ЦСД 2 находится в области влажного пара, и в нем происходит выпадение капельной влаги, продолжающееся и в перепускной трубе 5. Попадание этой влаги в проточную часть ЦНД 3 негативно влияет на надежность и экономичность его работы. Упомянутая влага осаждается под действием инерционных и гравитационных сил на стенках перепускной трубы 5, особенно ее вертикального участка 7, откуда вода стекает в устройство сбора влаги 10, из которого отводится самотеком по верхнему трубопроводу 11, через патрубок 15, подается в нижний трубопровод 12, из которого через трубопровод 16 отвода дренажа удаляется без вскипания из нижней части 14 пароприемной камеры ЦНД 3 в соответствующий расширитель дренажей.
Источники известности, принятые во внимание при составлении описания заявляемой полезной модели:
1. Патент на изобретение РФ №2122641, Кл. F01D 25/32. 1998 г.
2. Полезная модель РФ №55427. Кл. F01D 25/32, 2006 г.(прототип)