КОНЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ЦИЛИНДРА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Полезная модель относится к области паротурбостроения, в частности к концевым уплотнениям (КУ) цилиндра низкого давления (ЦНД) паровой турбины, и может быть использована на всех паровых турбинах, имеющих цилиндр низкого давления.
В любом механизме быстрее всего изнашиваются элементы, находящиеся в области возможного соприкосновения подвижных и неподвижных частей. В турбине этими элементами являются уплотнения, в том числе и концевые (КУ). По мере износа КУ цилиндров турбины увеличивается пропуск пара через них. А значит:
- уменьшается эффективность работы цилиндра;
- увеличивается расход пара, подаваемого на уплотнения, необходимый для их нормальной работы;
- увеличивается вероятность попадания значительного количества воды в масло, находящегося рядом с цилиндром подшипника, что приводит к изменению свойств масла и нарушению работы подшипника. Это явление называют «обводнением масла».
Таким образом, хорошее состояние КУ определяет не только эффективность работы турбины, но также надежность и безопасность ее эксплуатации. Но, как уже сказано, уплотнения - это не только важные узлы, но и узлы, в которых при определенных, нерасчетных режимах работы агрегата увеличиваются зазоры, приводящие к нарушению работы КУ и для восстановления нормальной работы КУ требуется восстановление формулярных зазоров в уплотнительных кольцах. Наиболее целесообразна замена уплотнительных колец, которая невозможна в сжатые сроки, так как в большинстве цилиндров концевые уплотнения крепятся изнутри, и для их замены необходимо цилиндр вскрывать. А вскрытие цилиндра (и его последующая установка обратно) - операция долгая, сложная и трудоемкая. Логичным продолжением сложившейся ситуации стали попытки изменения конструкции цилиндров таким образом, чтобы обеспечить возможность оперативной замены уплотнительных колец без необходимости вскрытия всего цилиндра. Существует несколько возможных конструктивных решений данной проблемы:
Есть конструкция, в которой нижняя половина корпуса КУ крепится как и на старых турбинах ЛМЗ, т.е. изнутри цилиндра, а верхняя половина корпуса КУ крепится снаружи к цилиндру. Основным недостатком данной конструкции является то, что для крепления корпуса КУ к цилиндру необходимо проточить вертикальный разъем цилиндра в месте посадки корпуса КУ. Для такой работы требуется специальный станок и длительный срок для выполнения этой работы.
Есть конструкция, в которой верхняя половина корпуса КУ крепится изнутри цилиндра, но при этом имеет вертикальный разъем сразу за выходом из цилиндра, при этом крышка КУ крепится к специально созданному вертикальному пояску.
Вышеуказанные конструкции позволяют снять верхнюю половину КУ и привести зазоры в уплотнительных кольцах в расчетное положение. При этом работы по приведению зазоров в норму связаны с работами по отсоединению трубопроводов подвода пара к КУ и отсоса пара из крайней камеры уплотнения. Так как крышка имеет большой вес, требуется использование крана, что возможно только при остановленном валоповороте, что в свою очередь потребует полного остывания роторов турбины.
Из уровня техники известно КУ цилиндра низкого давления паровой 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 КУ 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, а значит и сокращение сроков вынужденного простоя энергоблока, снижении расхода пара на уплотнения.
Для решения поставленных задач предложено концевое уплотнение цилиндра низкого давления паровой турбины, включающее корпус, состоящий из верхней половины и нижней половины, лабиринтные уплотнительные кольца, установленные в обоймах, между которыми и ротором образованы камеры подвода уплотняющего пара и отвода паровоздушной смеси, отличающее тем, что торцевая стенка камеры отсоса пара верхней половины концевого уплотнения выполнена разрезной, с образованием зазора, который закрыт крышкой, с возможностью съема крышки в верхней половине концевого уплотнения.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено КУ ЦНД паровой турбины, на фиг. 2 - вид А-А.
КУ ЦНД паровой турбины содержит корпус с горизонтальным разъемом, состоящий из верхней половины 1 и нижней половины 2, образующей с выхлопной частью 3 ЦНД сварную конструкцию.
Верхняя часть 1 имеет торцевую стенку 4. В верхней части 1 и в нижней части 2 установлены три обоймы: крайняя 5, средняя 6 и первая 7, каждая обойма 5, 6, 7 содержит уплотнительные кольца 8. Между обоймами 6, 7 и ротором 9 выполнена камера подачи пара 10, между обоймами 5, 6 и ротором 9 выполнена камера отсоса пара 11. Торцевая стенка 4 камеры отсоса пара 11 верхней половины 1 КУ выполнена разрезной. В результате удаления части 12 торцевой стенки 4 образовавшийся зазор закрывается крышкой 13, крепящейся при помощи сварки к нижней части оправки 14, а в верхней части при помощи крепежа 15. Таким образом, сохраняется требование к целостности камеры отсоса 11.
В плоскости горизонтального разъема верхняя часть образованного соединения крепится к нижней половине 2 КУ при помощи калиброванных болтов 16.
При возникновении необходимости приведения зазоров в норму в крайней обойме КУ (через которую и происходит увеличенный присос воздуха в вакуумную систему турбины и пропаривание в машзал) выполняется следующая последовательность действий:
- производится останов турбины;
- включается валоповорот, так как турбина все еще в горячем состоянии;
- прекращается подача пара на уплотнения;
- разбалчивается вертикальный разъем крышки в верхней части КУ, разбалчивается горизонтальный разъем, крепящий крышку к нижней половине КУ, и снимается крышка, освобождая доступ к крайней обойме. Далее замена уплотнительных колец крайней обоймы проводится по существующей у ремонтной организации технологии. Замена ранее подогнанных уплотнительных колец в верхней и нижней половинах обоймы производиться с минимальной затратой времени.
Таким образом, удается обеспечить условия для быстрого и удобного восстановления зазоров до необходимых величин в КУ (а значит, и устранить все перечисленные выше проблемы, связанные с износом КУ) всего лишь за время краткосрочного останова турбины, даже без ее расхолаживания.