МОДУЛЬ ДЛЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Предметом настоящей полезной модели является модуль для паровой турбины.
Паровая турбина - это вращающийся агрегат, предназначенный для преобразования тепловой энергии пара в механическую энергию, приводящую в действие электрогенератор, насос или другое вращающееся механическое устройство. Турбина обычно включает в себя модуль высокого давления, возможно модуль среднего давления, а также, по меньшей мере, один модуль низкого давления. Пар, подаваемый парогенератором, вначале направляется в модуль высокого давления, а затем в модуль среднего давления и модуль низкого давления. Пар, выпускаемый из модулей низкого давления, направляется в конденсатор, обычно расположенный снизу модулей низкого давления.
Остальная часть описания полезной модели посвящена устройству, используемому в модуле низкого давления.
Со ссылкой на фиг.1, где схематически изображена автономная конструкция из предшествующего уровня техники, внутри которой расположены, во-первых, турбина, а во-вторых, конденсатор, модуль 1 низкого давления содержит внешнюю рубашку 2, известную как паровыпускная камера. Поскольку давление пара с выпускной стороны модуля 1 низкого давления в рабочем режиме составляет порядка нескольких десятков мбар, паровыпускная камера 2 и внешняя рубашка 3 конденсатора 4 совместно образуют область откачивания. Внутри паровыпускной камеры 2 модуля 1 низкого давления также находится внутренний кожух 5 турбины с двумя потоками, которые могут быть или не быть симметричными, вмещающий ротор 6, оснащенный подвижными лопатками и вспомогательными неподвижными лопатками модуля 1 низкого давления.
На фиг.2 показано изображение в разобранном виде в перспективе паровыпускной камеры 2 и внутреннего кожуха 5 турбины в соответствии с автономной конструкцией из предшествующего уровня техники. Паровыпускная камера 2 содержит переднюю часть 7 и заднюю часть 8. Передняя часть 7 содержит нижнюю часть 7А и верхнюю часть 7В, которые скреплены между собой болтами в плоскости 9 сопряжения. Точно также задняя часть 8 содержит нижнюю часть 8А и верхнюю часть 8В, которые скреплены между собой болтами в плоскости 10 сопряжения, плоскости сопряжения 9, 10 совпадают. Паровыпускная камера 2 включает в себя внутренний кожух 5 турбины, который состоит из центральной части 11 и двух выпускных торцов 12, 13, один из которых, 12, расположен в передней части, а другой, 13, в задней части. Центральная часть 11 внутреннего кожуха 5 турбины предназначена для установки в ней, по меньшей мере, одного комплекта неподвижных лопаток, а также ротора 6, оснащенного, по меньшей мере, одним комплектом подвижных лопаток. Пар подается в центральную часть 11, по меньшей мере, через одну трубку 14. Затем пар разделяется на передний поток и задний поток. Два потока расширяются в центральной части 11 внутреннего кожуха 5 турбины для приведения в движение ротора 6. Затем пар направляется в сторону переднего 12 и заднего 13, выпускных торцов. В упомянутые выпускные торцы 12, 13 встроены подшипники 15, предназначенные для установки ротора 6 внутри кожуха 5 турбины.
Паровыпускная камера 2 опирается на конденсатор 4, тогда как внутренний кожух 5 турбины опирается на плиту 16, соединенную со сплошным фундаментом 17 при помощи колонн 18, упомянутый сплошной фундамент 17 опирается на грунт 19. Соединение между внутренним кожухом 5 турбины и плитой 16 осуществлено через две поперечины 20, одна из которых закреплена на переднем выпускном торце 12, а другая на заднем выпускном торце 13 внутреннего кожуха 5 турбины. Таким образом, внутренний кожух 5 турбины отделен от паровыпускной камеры 2 у его основания.
Несмотря на преимущества, обеспечиваемые тем, что внутренний кожух турбины и выпускная рубашка расположены независимо друг от друга в области оснований, поддерживающих упомянутый ротор турбины, в частности в силу описанных выше причин, соединение между упомянутым внутренним кожухом турбины и плитой, с использованием поперечин, тем не менее, должно обладать определенными качествами, поскольку подобное соединение должно предотвращать аварийный подъем внутреннего кожуха турбины в случае, например, внезапного отрыва лопатки ротора, что может создать дисбаланс ротора и его поднятию, что в свою очередь приведет к поднятию внутреннего кожуха турбины относительно плиты. Кроме этого, подобное соединение между внутренним кожухом турбины и плитой должно быть выполнено таким образом, чтобы обеспечивалось скольжение упомянутого внутреннего кожуха турбины вдоль плиты с учетом расширения кожуха турбины. В частности, поскольку внутренний кожух турбины неподвижно закреплен в его передней части, он будет стремиться расшириться в области его задней части, а для того, чтобы подобное расширение могло происходить, необходимо обеспечить скольжение упомянутого кожуха турбины относительно плиты.
Подобный тип соединения между внутренним кожухом турбины и плитой, отвечающий этим требованиям, уже используется, но с применением раздельных средств, одних - которые предназначены, в частности, для предотвращения поднятия кожуха турбины и других, которые, в частности, предназначены для обеспечения скольжения внутреннего кожуха турбины вдоль плиты, упомянутые средства установлены рядом друг с другом в области соединения. Подобные существующие соединения занимают много места из-за множества различных средств, расположенных рядом друг с другом в месте сопряжения между кожухом турбины и плитой. Кроме этого, подобные раздельные средства необходимо располагать относительно друг друга особым, геометрически упорядоченным образом для того, чтобы они не мешали друг другу и не влияли на качество соединения. Наконец, регулирование подобных раздельных средств, обеспечивающих прочное соединение между внутренним кожухом турбины и плитой, является длительным процессом, поскольку оно требует двух типов настройки: настройки специальных средств, предотвращающих подъем, а также настройки специальных средств, обеспечивающих скольжение. В соединениях по полезной модели, используемых между устройствами паровых турбин, предусматривается использование соединительных средств лишь одного типа, выполняющих обе функции, то есть препятствующих поднятию внутреннего кожуха турбины и позволяющих цилиндру турбины скользить вдоль плиты. Таким образом, проблемы, связанные с использованием двух специальных средств соединения, упоминавшихся выше, каждое из которых выполняет одну определенную функцию, решаются за счет использования в устройствах паровых турбин единственных средств соединения по полезной модели.
Для понимания отличительных признаков полезной модели следует отметить, что поперечины прочно закреплены на внутреннем кожухе турбины таким образом, что движения упомянутых поперечин и упомянутого кожуха турбины полностью совпадают. Таким образом, и в качестве примера, скольжение поперечин вдоль плиты на самом деле в точности повторяет скольжение внутреннего кожуха турбины вдоль плиты, при помощи упомянутых поперечин.
Предметом полезной модели является модуль для паровой турбины, содержащий внутренний кожух турбины, в котором установлен, по меньшей мере, один комплект неподвижных лопаток, а также ротор, оснащенный, по меньшей мере, одним комплектом лопаток, и плиту, внутренний кожух турбины опирается на плиту при помощи, по меньшей мере, двух поперечин, закрепленных на упомянутом кожухе турбины, соединение между упомянутыми поперечинами и упомянутой плитой обеспечивается за счет множества механических средств соединения. Основным признаком устройства для паровой турбины по полезной модели является то, что каждое средство соединения выполняет две функции, одна из которых заключается в предотвращении подъема внутреннего кожуха турбины относительно плиты, а другая - в улучшении скольжения упомянутого кожуха турбины по плите. Таким образом, средства соединения являются идентичными и расположены в определенных точках вдоль места сопряжения между поперечинами и плитой. Таким образом, они способствуют предотвращению нежелательного подъема кожуха турбины в результате, например, случайного отрыва лопатки ротора, а также упрощают скольжение кожуха турбины по плите. Формулируя еще более конкретно, каждое средство соединения содержит определенное количество компонентов, которые расположены по отношению друг к другу особым образом и объединены в определенном месте для выполнения данных двух функций.
Предпочтительно место сопряжения между каждой поперечиной и плитой проходит, по существу, горизонтально, каждое средство соединения содержит вертикальную штангу, неподвижно прикрепленную к плите и имеющую верхний шайба, каждая поперечина опирается на плиту, а упомянутые штанги проходят через нее, оставляя некоторый зазор вдоль плоскости сопряжения, шайбы расположены над каждой поперечиной. В частности, принцип действия подобных средств соединения основан на использовании штанг, которые, с одной стороны выступают в качестве опоры для шайб, расположенных над поперечиной, предотвращая возможное поднятие, а с другой стороны выступают в качестве направляющих для упомянутой поперечины, оставляя зазор вдоль горизонтальной плоскости сопряжения, позволяя ей скользить по плите. Суммируя вышесказанное, средства соединения, используемые в устройстве для паровой турбины по полезной модели, не дают внутреннему кожуху турбины перемещаться в вертикальном направлении, но позволяют упомянутому кожуху турбины перемещаться в горизонтальной плоскости.
Предпочтительно каждое средство соединения содержит управляющее устройство, закрепленное на поперечине и обеспечивающее локальное регулирование по высоте внутреннего кожуха турбины, каждая поперечина опирается на упомянутое управляющее устройство. При подобной компоновке каждая поперечина опирается на плиту через множество управляющих устройств. Каждое управляющее устройство может использоваться отдельно от остальных устройств для локального регулирования высоты внутреннего кожуха турбины после того, как последний был установлен на упомянутые управляющие устройства при помощи поперечин. Подобные управляющие устройства выполняют двойную функцию: они позволяют регулировать положение внутреннего кожуха турбины по высоте относительно плиты, а также образуют полозья, по которым поперечина может скользить относительно плиты в случае возможного расширения внутреннего кожуха турбины.
Предпочтительно управляющее устройство является вращательным приводом, который может приводиться в действие в месте сопряжения после того как поперечина устанавливается на упомянутые управляющие устройства. Таким образом, как только поперечина опускается на упомянутые управляющие устройства, оператор всегда может подрегулировать упомянутые управляющие устройства в месте сопряжения между поперечиной и панелью для регулировки положения поперечины относительно плиты.
Предпочтительно контактные поверхности, через которые управляющие устройства соприкасаются с поперечиной, обработаны химически для улучшения скольжения поперечины вдоль упомянутых управляющих устройств. За счет подобной компоновки средства соединения могут выполнять дополнительную функцию: помимо предотвращения подъема поперечины за счет использования шайб, а также помимо обеспечения перемещения упомянутой поперечины вдоль плиты за счет создания определенного зазора между поперечиной и каждой штангой, они также улучшают подобное перемещение, выступая в качестве оптимизированных скользящих полозьев, уменьшая коэффициент трения между поперечиной и упомянутыми управляющими устройствами.
Предпочтительно вокруг штанги, между плитой и шайбой, устанавливается дистанционная втулка, каждая дистанционная втулка выступает над верхней частью поперечины, а каждый шайба соприкасается с каждой дистанционной частью, оставляя зазор между поперечиной и дистанционной втулкой вдоль плоскости сопряжения. Таким образом, когда поперечина устанавливается на плите, непосредственно, либо при помощи управляющих устройств, шайбы соприкасаются с дистанционными втулками, выступающими над упомянутой поперечиной, создавая вертикальный зазор между каждой шайбой и поперечиной. Предпочтительно каждая дистанционная втулка установлена на управляющее устройство, упомянутое устройство, таким образом, регулирует положение, как поперечины, так и дистанционной втулки. Зазор между каждой дистанционной втулкой и поперечиной вдоль плоскости сопряжения необходимо поддерживать таким образом, чтобы средства соединения могли обеспечивать перемещение поперечины за счет ее скольжения по управляющим устройствам в случае расширения внутреннего кожуха турбины.
Предпочтительно в каждой поперечине имеется множество отверстий, размеры которых превышают размеры расширительных втулок, таким образом, чтобы в каждом отверстии вокруг каждой дистанционной втулки оставался зазор, позволяющий поперечине скользить вдоль плиты, в плоскости сопряжения.
Предпочтительно на каждую штангу воздействует растягивающее усилие. Поэтому каждый шайба, установленный на каждой штанге, испытывающей растягивающее усилие, и неподвижно закрепленный на ней, обеспечивает повышенное сопротивление возможному подъему поперечины и может противодействовать более мощным подъемным силам с большей степенью надежности.
Предпочтительно в соединении между поперечинами и плитой используются контактные средства, индивидуальное положение которых может регулироваться для увеличения контактной поверхности между поперечиной и плитой. Основное преимущество от подобного увеличения контактной поверхности между поперечиной и плитой заключается, во-первых, в том, что усилия между этими двумя элементами при их соединении распределяются более равномерно, а во-вторых, в том, что подобное соединение становится более жестким, позволяя ему ограничивать, если не предотвращать, паразитную вибрацию, которая может вызывать перемещение внутреннего кожуха турбины, а, следовательно, сбои в работе паровой турбины.
Предпочтительно контактные средства являются исполнительными механизмами с конусовидными регулировочными шайбами, закрепленными в плите, высота которых может регулироваться. Преимущество подобного исполнительного механизма заключается в том, что он может приводиться в действие при соприкосновении поперечины и плиты, после того как поперечина опирается на упомянутую плиту.
Преимущество устройств для паровых турбин по полезной модели, в которых используются средства соединения одиночного и многофункционального типа для обеспечения соединения между каждой поперечиной внутреннего кожуха турбины и плитой, заключается в том, что они упрощают проведение технического обслуживания, поскольку теперь требуется проведение технического обслуживания лишь одних средств соединения. Кроме этого, преимущество устройств для турбин по полезной модели заключается в использовании усовершенствованного и более прочного сопряжения для соединения поперечин с плитой, которое при этом позволяет осуществлять быструю и простую регулировку, за счет того, что используется лишь один тип средств соединения, а не два, как раньше. Как с точки зрения проведения технического обслуживания, так и с точки зрения проведения регулировки это обеспечивает существенную экономию времени, а, следовательно, снижение затрат.
Далее, со ссылкой на фигуры с 1 по 6, дается подробное описание одного из предпочтительных вариантов осуществления устройства для паровой турбины по полезной модели.
Для лучшего восприятия полезной модели, а также для понимания расположения фигур, ось Х является горизонтальной осью, параллельной оси вращения ротора, ось Y является горизонтальной осью, перпендикулярной оси X, а ось Z является вертикальной осью.
На фиг.1 схематически показана компоновка опорной конструкции из предшествующего уровня техники, на которую установлен турбогенератор и конденсатор,
- На фиг.2 показано изображение в разобранном виде паровыпускной камеры и внутреннего кожуха турбины из предшествующего уровня техники,
- На фиг.3 показан вид в сечении по оси Y места сопряжения между поперечиной и плитой устройства для паровой турбины по полезной модели,
- На фиг.4 показан вид в сечении по оси Y двух идентичных средств соединения, используемых в месте сопряжения между поперечиной и плитой устройства для паровой турбины по полезной модели,
На фиг.5 показан вид в перспективе половины места сопряжения между поперечиной и плитой устройства для паровой турбины по полезной модели, и
На фиг.6 показан вид в перспективе всех мест сопряжения между поперечиной и плитой устройства для паровой турбины по полезной модели.
На фиг.3, на которой элементы идентичные элементам по фигурам 1 и 2 обозначены теми же позициями, устройство для паровой турбины по полезной модели содержит внутренний кожух 5 турбины, опирающийся на плиту 16 при помощи двух поперечин 20, одна из которых прикреплена к переднему выпускному торцу 12, а другая - к заднему выпускному торцу 13, понятия передний и задний используются применительно к оси X. Поперечины 20, которые можно назвать горизонтальными плитами, выступают наружу из внутреннего кожуха 5 турбины у двух выпускных торцов 12, 13, две поперечины 20 идентичны и выровнены друг с другом по высоте. У плиты 16 имеется плоская верхняя поверхность 21, на которую опираются две поперечины 20.
В остальной части описания полезной модели, для упрощения восприятия, будет рассматриваться лишь одна поперечина 20, подразумевая, что описание полезной модели в равной степени относится также и ко второй поперечине 20. Аналогичным образом, в описании рассматривается лишь одно средство соединения, несмотря на то, что их используется несколько, поэтому настоящее описание в равной степени относится ко всем средствам соединения, поскольку они идентичны.
Поперечина 20 вместе с плитой 16 образует горизонтальное место 22 сопряжения, содержащее восемь идентичных средств 23 соединения, каждое из которых выполняет две функции, одна из которых заключается в предотвращении подъема поперечины 20 относительно плиты 16 при возникновении непредвиденных обстоятельств, таких как, отрыв лопатки ротора 6, а другая - в обеспечении скольжения поперечины 20 вдоль плиты 16 для компенсации эффекта расширения внутреннего кожуха 5 турбины. Средства 23 соединения содержат жесткую штангу 24, на двух концах 25, 26 которой имеется резьба, нижний конец завинчивается в плиту 16. Другими словами, штанга 24 неподвижно, неразъемно крепится в плите 16.
Показанные на фиг.4, средства 23 соединения дополнительно содержат вращательный привод 27, дистанционную втулку 28, гайку 29 и упорную шайбу 30. Вращательный привод 27 можно сравнить с цилиндрическим компонентом, у которого имеется внутренний центральный проход и который опирается на плиту 16 посредством дополнительного горизонтального элемента 31, закрепленного в упомянутой плите 16 при помощи системы регулировочных шайб 32. В дополнительном элементе 31 выполнены отверстия, каждое из которых предназначено для установки в нем вращательного привода 27. У вращательного привода 27 имеется плоская и круглая верхняя поверхность 33, он может приводиться в действие при помощи горизонтального рычага управления и может вращаться в горизонтальной плоскости. Дистанционная втулка 28 выполнена в виде цилиндрической детали с внутренним центральным отверстием и опирается на верхнюю поверхность 33 вращательного привода 27 таким образом, что отверстия упомянутого привода 27 и дистанционной втулки 28 являются продолжением друг друга в вертикальном направлении. Штанга 24 выступает из плиты 16 и проходит через отверстие в элементе 31, отверстие во вращательном приводе 27 и отверстие в дистанционной втулке 28. Верхний конец 26 штанги 24 выступает над дистанционной втулкой 28. Шайба 30 и гайка 29 одеты на резьбовой верхний конец 26 штанги 24, при затягивании гайки 29 шайба 30 поджимается к дистанционной втулке 28. Через поперечину 20 проходят восемь идентичных отверстий, которые являются цилиндрическими и выровнены друг с другом, расположение отверстий соответствует расположению восьми штанг 24, выступающих над плитой 16. Поперечина 20 расположена на плите 16 таким образом, что она опирается на плоские верхние поверхности 33 вращательных приводов 27, а штанга 24 и дистанционная втулка 28, расположенная вокруг упомянутой штанги 24, проходят через нее в области каждого из ее отверстий. Дистанционная втулка 28 опирается на плоские верхние поверхности 33 вращательного привода 27, находясь внутри отверстия в поперечине 20; длина дистанционной втулки вдоль ее оси вращения больше толщины упомянутой поперечины 20. За счет этого верхний конец дистанционной втулки 28 выступает над поперечиной 20, когда дистанционная втулка 28 опирается на управляющее устройство. Диаметр отверстия больше внешнего диаметра дистанционной втулки 28, поэтому между упомянутой дистанционной втулкой 28 и стенкой, разграничивающей отверстие, остается зазор 35, который проходит горизонтально вдоль места 22 сопряжения. Плоская верхняя поверхность 33 вращательного привода 27 обработана химически для уменьшения коэффициента трения с поперечиной 20. После того как поперечина 20 надлежащим образом установлена на плите 16, каждая штанга 24 растягивается под действием растягивающего усилия вдоль своей вертикальной продольной оси для ее предварительной нагрузки, затем гайки 29 затягиваются для прижимания шайб 30 к дистанционным втулкам 28. Упомянутые дистанционные втулки 28 выступают над плитой 20, оставляя вертикальный зазор между верхней поверхностью 36 поперечины 20 и верхним концом каждой дистанционной втулки 28. Приложение механического растягивающего усилия к каждой штанге 24 повышает способность ограничителя перемещения, образуемого кольцевой прокладкой, сдерживать нежелательный подъем внутреннего кожуха 5 турбины.
На фиг.5 место 22 сопряжения между поперечиной 20 и плитой 16 усилено контактными средствами 38, которые выровнены со средствами 23 соединения и предназначены для увеличения контактной поверхности между плитой 16 и поперечинами 20. Подобные контактные средства состоят из исполнительных механизмов 38 с конусовидными регулировочными шайбами, которые могут регулироваться индивидуально. Регулировочная шайба может подниматься или опускаться. Подобные исполнительные механизмы 38 с конусовидными регулировочными шайбами вставляются между средствами 23 соединения. Увеличение контактной поверхности между поперечиной 20 и плитой 16 желательно, поскольку, с одной стороны это улучшает распределение усилий между упомянутой поперечиной 20 и упомянутой плитой 16 вдоль плоскости 22 сопряжения, за счет чего улучшается относительное скольжение этих двух элементов 16, 20, а с другой стороны делает соединение между этими двумя элементами 16, 20 немного более жестким, таким образом, что нежелательная вибрация вероятней всего приведет к перемещению внутреннего кожуха 5 турбины, а, следовательно, позволит предотвратить сбой в работе турбины.
Со ссылкой на фиг.6, в соединении между поперечиной 20 и плитой 16 используются средства 23 соединения и контактные средства 38, которые распределены вокруг подобных средств 23 соединения, средства 23 соединения расположены попарно, каждая пара состоит из двух смежных средств 23 соединения. В компоновке, изображенной на фиг.6, у поперечины 20 имеется центральное возвышение 40, по бокам которого расположены два боковых крыла 41, смещенные назад относительно упомянутого возвышения 40. Средства 23 соединения неподвижно, попарно закреплены в области упомянутых крыльев 41, а у возвышения 40 имеются лишь контактные средства 38. У каждого из двух крыльев 41 имеется по две пары средств 23 соединения, которые отделены друг от друга выровненными контактными средствами 38, снаружи каждая из двух пар также связана контактными средствами 38. Ротор 6 опирается на плиту 42 основания, которая поднята над плоскостью 22 сопряжения между поперечиной 20 и плитой 16.
С учетом функций, выполняемых различными компонентами, а также порядка их использования, способ установки внутреннего кожуха 5 турбины на плиту 16 состоит из следующих этапов:
- средства 23 соединения и штанги 24 неподвижно закрепляются в плите 16,
- внутренний кожух 5 турбины устанавливается на плите 16 таким образом, чтобы штанги 24, неподвижно закрепляемые в упомянутой плите 16, проходили через две поперечины 20, в специально предназначенных для этого местах, каждая поперечина 20 опирается на вращательные приводы 27, а также на контактные средства 38,
- вращательные приводы 27 подстраиваются для локального выравнивания положения поперечины 20,
- затем дистанционные втулки 28 устанавливаются над вращательными приводами 27,
- исполнительные механизмы 38 с конусовидными регулировочными шайбами подстраиваются для равномерного распределения нагрузки на всех вращательных приводах 27 и всех исполнительных механизмах 38 с конусовидными регулировочными шайбами,
- штанги 24 растягиваются для создания на них растягивающей нагрузки и оставляются в подобном положении,
- затем гайки 29 затягиваются для опускания шайб 30 на дистанционные втулки 28.