ЦИЛИНДР ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована при проектировании паротурбинных установок.
Известна конструкция цилиндра паровой турбины, в которой для снижения температуры металла ротора и внутреннего корпуса используются каналы в хвостовиках рабочих и направляющих лопаток для пропуска охлаждающего пара более низкой температуры, чем в проточной части. Каналы представляют собой последовательность неоднократно повторяющихся кольцевых камер, кольцевых щелей и отверстий малого диаметра. Часть охлаждающего пара, поступающего в систему охлаждения ротора, утекает в переднее лабиринтовое уплотнение. Подвод охлаждающего пара к цилиндру осуществлен двумя отдельными потоками, один из которых предназначен для ротора, а второй - для внутреннего корпуса. Оба потока пропускаются по специальным каналам, охватывающим трубопроводы, подводящие рабочий пар к сопловым коробкам. (SU №129660, МПК: F01D 5/08, опубликовано в "Бюллетене изобретений" №13 за 1960 г.).
Недостатком известного устройства является сложная система специальных каналов для подвода охлаждающего пара к ротору и к внутреннему корпусу, которые обладают большим гидравлическим сопротивлением и, тем самым, ограничивают расход охлаждающего пара, что снижает эффективность охлаждения ротора и внутреннего корпуса. Кроме того, это устройство не обеспечивает высокие маневренные характеристики цилиндра паровой турбины.
Известен цилиндр паровой турбины, включающий наружный корпус, внутренний корпус с направляющими лопатками, ротор с рабочими лопатками, сопловую коробку и трубопроводы подвода острого пара, причем, между наружной поверхностью ротора в зоне паровпуска и нижней частью сопловой коробки, а также между верхней частью сопловой коробки и внутренней поверхностью внутреннего корпуса образованы сообщающиеся между собой кольцевые камеры, соединенные посредством одного или нескольких трубопроводов с внешним источником охлаждающего пара (US 7003956 В2, МПК F01К 13/02, 28.02.2006 г., фиг. 2, 4, [0046] - [0056]).
Это известное техническое решение является наиболее близким к заявленному по совокупности признаков и принято за прототип.
Недостатком устройства, принятого за прототип, является сложность конструкции, существенный расход охлаждающего пара, разделенного на три потока - охлаждение ротора, статора и переднего уплотнения, что приводит к пассивному охлаждению ротора, так как активно охлаждается только зона диска вблизи отверстия. Кроме того наличие каналов в рабочих дисках снижает их прочность.
Заявляемое техническое решение позволяет повысить надежность и маневренность турбины за счет снижения температуры металла ротора и прилегающих внутренних элементов статора в широком диапазоне режимов работы путем существенного уменьшения гидравлического сопротивления на подводе охлаждающего пара, а также, обеспечить охлаждение наиболее термонапряженных участков ротора в районе паровпуска и переднего концевого лабиринтового уплотнения. При этом снижается скорость ползучести металла ротора, увеличивается его длительная прочность, в результате чего увеличивается ресурс работы ротора и деталей цилиндра. Кроме того, существенно упрощается конструкция системы охлаждения, что приводит к повышению ее надежности, снижению металлоемкости и стоимости.
Предложен цилиндр паровой турбины, включающий наружный корпус, внутренний корпус с направляющими лопатками, ротор с рабочими лопатками, сопловую коробку с трубопроводами для подвода острого пара, переднее концевое лабиринтовое уплотнение, кольцевую камеру, образованную сопловой коробкой и ротором, а также трубопроводы подачи охлаждающего пара от внешнего источника в полость, образованную внутренним корпусом, сопловой коробкой и ротором, при этом между внутренним корпусом цилиндра и сопловой коробкой в кольцевой расточке установлен кольцевой шип, а между наружным и внутренним корпусами цилиндра напротив девятой ступени установлен кольцевой гребень.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен продольный разрез цилиндра, на фиг. 2 - поперечный разрез цилиндра, на фиг. 3 - вид А по фиг. 1.
Цилиндр паровой трубы включает наружный корпус 1, внутренний корпус 2 с направляющими лопатками 3, ротор 4 с рабочими лопатками 5, сопловую коробку 6 с трубопроводами 7 для подвода острого пара, переднее концевое лабиринтовое уплотнение 8, трубопроводы 9 подачи охлаждающего пара в полость 10 между внутренним корпусом 2, сопловой коробкой 6 и ротором 4. Сопловая коробка 6 и ротор 4 образуют в области первой ступени кольцевую камеру 11 для подвода охлаждающего пара к ротору 4 в район первых ступеней. Между внутренним корпусом 2 и сопловой коробкой 6, в кольцевой расточке 12, установлен кольцевой шип 13, а между наружным 1 и внутренним 2 корпусами цилиндра в полости 14 напротив девятой ступени установлен кольцевой гребень 15.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Охлаждающий пар, отбираемый от внешнего источника по трубопроводам подачи 9, проходящим через стенку наружного корпуса 1, через полость 14 между наружным 1 и внутренним 2 корпусами, через стенку внутреннего корпуса 2, поступает в полость 10 между внутренним корпусом 2, сопловой коробкой 6 и ротором 4. Кольцевой шип 13 предотвращает попадание охлаждающего пара в проточную часть цилиндра. Из полости 10 охлаждающий пар, понижая температуру сопловой коробки 6 и стенки внутреннего корпуса 2, проходит по кольцевой камере 11, охлаждает поверхность ротора 4 в районе первых пяти ступеней и далее поступает в проточную часть. Часть охлаждающего пара уходит в переднее концевое лабиринтовое уплотнение 8, интенсивно охлаждая при этом участок ротора 4 и обойму уплотнения, но благодаря кольцевому гребню 15, который создает термостабильную зону в полости 14, не захолаживает внутренний корпус, а нагревается потенциалом пара, тем самым обеспечивает маневренность.