ЦЕНТРОСТРЕМИТЕЛЬНАЯ ВЛАЖНО-ПАРОВАЯ ТУРБИНА

Полезная модель относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано на автономных децентрализованных энергетических установках малой мощности, от 5 до 30 кВт электрической и от 20 до 200 кВт тепловой мощности.
Известна паровая турбина малой мощности К-17-15П (Паровые турбины малой мощности КТЗ/П 18 В.И.Кирюшин, Н.М.Тараненко, Е.П.Огурцова и др. - М.: Энергоатомиздат, 1987 г.), представляющая собой одноцилиндровый агрегат, содержащий парораспределительное устройство (трубка подвода пара к паровой камере), корпус, ротор с рабочими лопатками (вал с рабочими лопатками первого венца) и сопловые лопатки, диафрагмы, диски рабочих лопаток (рабочий диск первого венца). Конденсатор турбины находится в отдельном корпусе. Проточная часть турбины состоит из восьми ступеней, ротор турбины цельнокованый, гибкий.
Недостатками паровой турбины малой мощности К-17-15П являются:
- горизонтальное исполнение данной турбины усложняет ее сборку и изготовление комплектующих деталей;
- конденсатор, находящийся в отдельном корпусе, является негерметичным, и это увеличивает затраты на эжекцию. Прототипом полезной модели принимается паровая турбина Ютрон Р-0.1-1.3/0.2 (http://www.turbopar.ru/proizvodstvo-turbin/100.html), состоящая из проточной части, включающей цилиндры высокого, среднего и низкого давления. Также турбина содержит ротор, рабочие и сопловые лопатки, диафрагмы, диски рабочих лопаток (турбинные колеса). Конденсатор турбины находится в отдельном корпусе.
Недостатками данной паровой турбины являются:
- горизонтальное исполнение данной турбины усложняет ее сборку и изготовление комплектующих деталей;
- при производстве тепловой энергии расходуется 2700 кг/ч. пара, что является существенным ограничением применения систем с данной турбиной массовым потребителем в децентрализованных районах.
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка центростремительной влажно-паровой турбины с герметичным корпусом, в котором находится конденсатор и электрогенератор турбины. Наличие цельного корпуса исключает утечки рабочего тела из внутренней части влажно-паровой турбины.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в снижении затрат на эжекцию, за счет единого исполнения корпуса конденсатора и генератора влажно-паровой турбины, а также в уменьшении нагрузки на опорные подшипники, что дает возможность применить воздушные газодинамические лепестковые подшипники и, таким образом, уйти от традиционной смазки турбинным маслом. Вертикальная конструкция влажно-паровой турбины существенно облегчает ее сборку и изготовление комплектующих деталей, по сравнению с традиционным горизонтальным исполнением турбин. Также влажно-паровая турбина имеет низкий расход пара (0,03 кг/с при 5 кВт электрической мощности), по сравнению с аналогами, что существенно расширяет их применение массовым потребителем.
Технический результат полезной модели достигается с помощью центростремительной влажно-паровой турбины, состоящая из проточной части, ротора, сопловых и рабочих лопаток, расположенных на рабочем колесе, и конденсатора, и имеющей вертикальное исполнение, вал ротора установлен на лепестковом подшипнике, а конденсатор и проточная часть герметично соединены в единую конструкцию, причем проточная часть
состоит из рабочего колеса с установленными на нем рабочими лопатками и соплового аппарата.
На фигуре представлена конструкция центростремительной влажно-паровой турбины, состоящей из фундаментной станины 1, установленной на ровной горизонтальной поверхности, к которой прикреплен корпус конденсатора 2 с встроенными эжекционными каналами (на фиг.не обозначены). Корпус конденсатора 2 и фундаментную станину 1 соединяют ребра жесткости 3. В корпус конденсатора 2 встроена трубка отвода конденсата 4 и уложены поверхности теплообмена 5, к которым подключены трубка подвода 6 и трубка отвода 7 охлаждающей воды, на поверхности теплообмена 5 уложено направляющее кольцо 8. На фундаментной станине 1 закреплена болтами 9 опора 10, к которой крепится распределительная решетка 11. На валу ротора 12 расположен ряд рабочих лопаток турбинного колеса 13. Вал ротора 12 установлен на лепестковом подшипнике (на фиг.не обозначен). Корпус конденсатора 2 соединяется с корпусом проточной части 14 фланцевым соединением (на фиг.не обозначен), которое уплотняется прокладкой (на фиг.не обозначена). Корпус проточной части 14 соединен с крышкой 15 паровой камеры (на фиг.не обозначена), фланцевым соединением 16. К корпусу паровой камеры (на фиг.не обозначен) крепится статичный сопловой аппарат 17 и концевой штуцер подвода пара 18 к паровой камере (на фиг.не обозначена). Корпус центростремительной влажно-паровой турбины (на фиг.не обозначен) состоит из корпуса конденсатора 2, корпуса проточной части 14, корпуса паровой камеры (на фиг.не обозначен) и крышки 15, эти элементы соединены между собой фланцевыми соединениями 16 и 19.
Рассмотрим пример работы центростремительной влажно-паровой турбины:
Острый пар, через концевой штуцер подвода пара 18 к паровой камере (на фиг. не обозначена), поступает внутрь корпуса проточной части 14 и проходя через статичный сопловой аппарат 17, поступает на рабочие лопатки турбинного колеса 13, где потенциальная тепловая энергия пара преобразуется в механическую энергию вращения вала ротора 12, установленного на лепестковом подшипнике (на фиг. не обозначен), позволяющим поддерживать высокие обороты ротора. Затем пар поступает на распределительную решетку 11 и равномерно поступает внутрь корпуса конденсатора 2. Внутри корпуса конденсатора 2 отработанный пар отдает свое тепло поверхностям теплообмена 5 и конденсируется, после чего выводится наружу с помощью трубки отвода конденсата 4. Направляющее кольцо 8 не дает потоку пара пройти мимо поверхностей теплообмена 5. Внутри поверхностей теплообмена 5 протекает охлаждающая вода, которая поступает через трубку подвода 6 охлаждающей воды и выводится через трубку отвода 7 охлаждающей воды. Через эжекционные каналы (на фиг. не обозначены) осуществляется создание вакуума в конденсаторе (на фиг. не обозначен) во время пуска, далее, во время работы, вакуум поддерживается температурой охлаждающей воды.
За счет того что конструкция турбины выполнена вертикальной, упрощается сборка турбины и изготовление ее деталей, к тому же корпус проточной части 14, корпус конденсатора 2, установленный на фундаментной станине 1, закрепленный болтами 9 к опоре 10, соединенный ребрами жесткости 3, и крышка 15 паровой камеры (на фиг. не обозначена) герметично соединены в общий корпус (на фиг. не обозначен), посредством фланцевых соединений 16 и 19, что обеспечивает герметичность конденсатора и снижение затрат на эжекцию.