КОЛЬЦЕВАЯ КАМЕРА ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ТУРБИНЫ ДЛЯ СМЕШЕНИЯ ПОТОКОВ ПАРА
ANNULAR CHAMBER OF FLOW PART OF TURBINE FOR MIXING OF STEAM FLOWS

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при разработке и эксплуатации паровых турбин.
Известна кольцевая камера проточной части турбины для смешения потоков пара низкого давления (мятого пара) от внешнего источника с протекающим в проточной части турбины паром (высокого давления), образованная двумя последовательно расположенными обоймами, последней ступенью первой обоймы и первой ступенью второй обоймы (см. например, С.М.Лосев. Паровые турбины. М.-Л. Госэнергоиздат, 1947, с.266-268).
Это техническое решение является ближайшим к заявленному, но обладает следующими недостатками:
1. При подводе пара низкого давления в камеру проточной части невозможно обеспечить его перемешивание с основным потоком пара, в результате чего возникает разность температур суммарного потока по высоте первой ступени второй обоймы, что снижает надежность облопачивания этой ступени.
2. В результате отсутствия полного перемешивания пара низкого давления с основным потоком пара возникают неравномерные плотность и распределение потоков пара по высоте первой ступени второй обоймы, что связано со значительными переменными напряжениями в рабочих лопатках во время вращения и с уменьшением надежности.
Результаты математического моделирования скоростей пара по высоте сопловой 1 и рабочей 2 лопаток в первой ступени второй обоймы в связи с отсутствием полного перемешивания обоих потоков пара и, как следствие, неравномерность распределения подводимого пара представлены на фиг.1. Следует отметить, что изменение величин скоростей на переменных режимах может несколько отличаться, но характер их распределения практически не изменится и будет достаточно близким к изображенному на фиг.1.
Назначением заявленного изобретения является обеспечение надежности облопачивания первой ступени второй обоймы. Указанная задача достигается тем, что камера содержит закрепленную на первой обойме криволинейную перегородку, разделяющую камеру на две части, канал, образованный первой обоймой, ее последней ступенью и вогнутой частью перегородки, для разворота потока пара практически на 180°, канал, образованный второй обоймой и выпуклой частью перегородки, для подвода смешанного потока пара в первую ступень второй обоймы, а также тем, что в районе входа смешанного потока пара в первую ступень второй обоймы на выпуклой части криволинейная перегородка содержит направляющий элемент.
На фиг.2 изображена предлагаемая кольцевая камера проточной части турбины для смешения потоков пара.
Кольцевая камера 1 содержит трубопровод 2 подвода пара от внешнего источника, первую обойму 3 с ее последней ступенью 4, вторую обойму 5 с ее первой ступенью 6, прикрепленную к первой обойме 3 криволинейную перегородку 7 с направляющим элементом 8, канал 9, образованный первой обоймой 3, ее последней ступенью 4 и вогнутой частью криволинейной перегородки 7, канал 10, образованный второй обоймой 5, выпуклой частью криволинейной перегородки 7 и ее направляющим элементом 8.
Смешение потоков пара в кольцевой камере 1 осуществляется следующим образом. Пар проточной части из последней ступени 4 первой обоймы 3 попадает в канал 9 и благодаря вогнутой части криволинейной перегородки 7 разворачивается и встречается с паром из внешнего источника, подводимым по трубопроводу 2 в камеру 1, перемешивается с ним, после чего смешанный поток пара поступает в канал 10 и, дополнительно в нем перемешиваясь, попадает в первую ступень 6 второй обоймы 5.
Благодаря сложной траектории прохождения пара проточной части и разворота его практически на 180° обеспечивается значительное перемешивание этого пара с потоком пара от внешнего источника и выравнивание температуры смешанного потока и равномерная плотность на выходе из канала 10.
Результаты математического моделирования распределения скоростей пара по высоте сопловой 1 и рабочей 2 лопаток в первой ступени 6 второй обоймы 5 приведены на фиг.3. Как видно из фиг.3, скорости пара по высоте лопаток практически выровнялись. Это предотвращает возникновение переменных напряжений по высоте первой ступени 6 второй обоймы 5.
Таким образом, применение представленной кольцевой камеры проточной части для смешения потоков пара от внешнего источника с протекающим в проточной части обеспечивает надежность работы турбины.