КОНЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ЦИЛИНДРА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Полезная модель относится к области паротурбостроения, в частности к концевым уплотнениям (К.У.) цилиндра низкого давления (ЦНД) паровой турбины, и может быть использована на всех паровых турбинах имеющих цилиндр низкого давления.
При длительной работе турбины отмечается ряд недостатков, которые влияют на эффективную работу всего турбоагрегата, а именно увеличение радиальных зазоров в сегментах уплотнительных колец, что приводит к дополнительному расходу пара, подаваемого на уплотнения, а также к пропариванию в машзал и смешивании его с масляными парами, выходящими из картеров подшипников из-за увеличенных зазоров в маслозащитных кольцах, что в свою очередь может привести (и уже приводило к пожарам на электростанциях). Поэтому ремонтные службы электростанций постоянно вынуждены устранять возникающие проблемы во время остановов турбоагрегата. Эти работы связаны с определенными трудностями из-за конструктивных особенностей турбины:
- как правило, К.У. ЦНД крепится к цилиндру изнутри, поэтому чтобы привести зазоры в сегментах уплотнений К.У. к расчетным необходимо вскрывать крышку ЦНД, что является сложной операцией и к тому же довольно длительной;
- из-за малых зазоров между корпусом К.У. и корпусом подшипников сложно подобраться к болтам, крепящим масляные щитки, при краткосрочном останове турбины почти невозможно (ротора горячие и турбина должна находиться на валоповороте).
В настоящий момент имеется ряд конструкций, которые позволяют частично решить поставленные выше вопросы:
1) Есть конструкция, в которой нижняя половина корпуса К.У крепится как и на старых турбинах ЛМЗ, т.е. изнутри цилиндра, а верхняя половина корпуса К.У. крепится снаружи к цилиндру. Основным недостатком данной конструкции является то, что для крепления камина к цилиндру необходимо проточить вертикальный разъем цилиндра в месте посадки корпуса К.У. Для такой работы требуется специальный станок и длительный срок для выполнения этой работы.
2) Есть конструкция, в которой верхняя половина корпуса К.У крепится изнутри цилиндра, но при этом имеет вертикальный разъем сразу за выходом из цилиндра, при этом крышка К.У. крепится к специально созданному вертикальному пояску.
Вышеуказанные конструкции позволяют снять крышку К.У. и привести зазоры в сегментах уплотнений концевого уплотнения в расчетное положение. При этом, работы по приведению зазоров в норму связаны с работами по отсоединению трубопроводов подвода пара к К.У. и отсоса пара из крайней камеры уплотнения. Также требуется использование крана, т.к. крышка имеет большую тяжесть.
Решая вопрос о восстановлении зазоров в сегментах уплотнений, совершенно невозможно решить вопрос с восстановлением зазоров в маслозащитном щитке, т.к. время останова турбины ограничено и необходимо вскрытие картеров подшипников.
Из уровня техники известно концевое уплотнение цилиндра низкого давления первой турбины, содержащее выполненную с горизонтальным разъемом внешнюю коробку с диафрагмами, разделяющими ее полость на камеры подачи уплотняющего пара и отсоса паровоздушной смеси, и связанные с опорными кольцами диафрагм обойменные элементы, несущие секции уплотнительных колец. Эти обойменные элементы выполнены как части одной детали с горизонтальным разъемом, по окружности которой между обойменными элементами выполнены два ряда щелей, обеспечивающих сообщение уплотняемого зазора с камерами внешней коробки. При этом уплотнение на одном из концов выполнено с возможностью прикрепления внешней коробки к горловине выхлопного патрубка, на другом конце - с возможностью присоединения нижней половины детали, в которой совмещены обойменные элементы, с корпусом выносной подшипниковой опоры ротора, а обойменные элементы связаны с опорными кольцами диафрагм упругими в радиальном направлении элементами (RU 2207439, 27.06.2003).
Известно концевое уплотнение части низкого давления паровой турбины, содержащее корпус с фланцами горизонтального разъема, установленные в корпусе обоймы с фланцами горизонтального разъема, камеру подачи пара и камеру отсоса пара между обоймами. При этом над и под фланцами горизонтального разъема корпуса к.у. по обе стороны оси турбины выполнены верхние и нижние камеры. Одна верхняя камера сообщена с камерой подачи пара через окно в верхней половине - крышке корпуса и с нижней камерой, которая сообщена с трубопроводом подвода пара и через окно в нижней половине корпуса с камерой подачи пара. Другая верхняя камера сообщена с камерой отсоса пара через окно в верхней половине корпуса и с нижней камерой, сообщенной с трубопроводом отсоса пара и через окно в нижней половине корпуса с камерой отсоса пара, нижние и верхние камеры сообщены через окна во фланцах горизонтального разъема корпуса (RU 2207440, 27.06.2003).
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является концевое уплотнение цилиндра низкого давления (ЦНД) паровой турбины, включающее корпус, состоящий из верхней и нижней частей, жестко связанных с корпусом цилиндра низкого давления, в которых расположены не менее трех обойм с металлическими уплотнительными кольцами, установленными параллельно друг к другу с равномерным по окружности зазором. Конструкция узла уплотнения жестко закрепляется к корпусу ЦНД и устанавливается на стандартные элементы существующих присоединительных поверхностей крепления без доработки элементов корпуса ЦНД (RU 23315, 10.06.2002).
Недостатками данной конструкции является низкая ремонтопригодность, сложность в эксплуатации.
Задача, на решение которой направлена предложенная полезная модель, заключается в создании концевого уплотнения цилиндра низкого давления паровой турбины, которое исключало бы указанные выше недостатки.
Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в повышении ремонтопригодности, снижении трудозатрат и времени на устранение протечек пара и масла из картеров подшипников, а значит и сокращение сроков вынужденного простоя энергоблока цилиндра низкого давления паровой турбины, снижении расхода пара на уплотнения (восстанавливаются расчетные зазоры в крайней обойме), предотвращении возможных пожаров из-за протечек масла из картеров подшипников (восстанавливаются зазоры в маслозащитном щитке).
Указанный технический результат достигается в концевом уплотнении цилиндра низкого давления паровой турбины, состоящем из корпуса, имеющего верхнюю часть и нижнюю часть, каждая из которых содержит крайнюю, среднюю и первую обоймы с уплотнительными сегментами, при этом верхняя часть состоит из основного и вспомогательного участков, образующих вертикальный разъем и соединенных между собой посредством крепежного соединения, во вспомогательном участке расположена крайняя обойма, причем средняя обойма и крайняя обойма выполнены с возможностью разъединения с корпусом, нижняя часть обойм выполнена с возможностью выкатывания.
Первая обойма выполнена совместно с корпусом.
Крепежное соединение представляет собой болтовое соединение.
Уплотнительные сегменты выполнены с гребнями.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена верхняя часть К.У. ЦНД паровой турбины; на фиг.2 - нижняя часть К.У. ЦНД паровой турбины.
К.У. ЦНД паровой турбины содержит корпус, состоящий из верхней части 1 и нижней части 2.
Верхняя часть 1 и нижняя часть 2 выполнены с тремя обоймами; крайней 3, средней 4 и первой 5, каждая обойма 3, 4, 5 содержат уплотнительные сегменты 6 с гребнями 7. Первая обойма 5 (расположена между цилиндром и камерой, в которую подается пар на уплотнения) выполнена совместно с корпусом, то есть заодно целое с верхней частью 1 и с нижней частью, а средняя обойма 4 и крайняя обойма 3 выполнены с горизонтальным разъемом и с тепловым круговым зазором 8, позволяющим снимать корпус (верхнюю часть 1 и нижнюю часть 2) с упомянутых обойм 3, 4.
Верхняя часть 1 выполнена с вертикальным разъемом 9, отделяющим крайнюю обойму 3 от корпуса К.У. и делящим верхнюю часть 1 на основной участок 10 и вспомогательный участок 11, соединенных между собой посредством крепежного соединения - болтовое соединение. Во вспомогательном участке 11 расположена крайняя обойма 3.
Нижняя часть 2 корпуса К.У. изготавливается неразъемной и выполнена с возможностью отделения ее от ЦНД во время капитального ремонта, при вскрытии ЦНД.
К.У. крепится, так же как и предложено заводом-изготовителем, изнутри ЦНД.
При краткосрочном останове блока и необходимости приведения зазоров в крайней обойме К.У. (через которую и поступает пар в машзал) и маслозащитном кольце (через которое выбиваются масляные пары из картера подшипников) при работающем валоповороте (что необходимо из-за горячих роторов) прекращается подача пара на уплотнения, разбалчивается вертикальный разъем в верхней части К.У, отделяющий вспомогательный участок верхней части корпуса над крайней обоймой от основного участка верхней части корпуса К.У, разбалчивается горизонтальный разъем вспомогательного участка верхней части корпуса крайней обоймы и вручную снимается этот участок корпуса. Далее разбалчивается горизонтальный разъем крайней обоймы, снимается верхняя часть и выкатывается нижняя часть обоймы (любым из известных способов), тем самым обеспечивая необходимый (более 120 мм) зазор между средней обоймой нижней части корпуса и картером подшипников. Таким образом, обеспечивается свободный доступ к крепежу маслозащитного щитка 12, что позволяет привести зазоры в маслозащитном щитке в требуемые размеры, то есть при краткосрочном останове энергоблока обеспечить восстановление зазоров в масляном уплотнении и предотвратить попадания масла и масляных паров на горячие детали паровой турбины. Операция по восстановлению зазоров в маслозащитном щитке является легкой и весьма удобной. После восстановления зазоров в маслозащитном щитке восстанавливаются зазоры в крайней обойме К.У.