КОНТУР ПИТАНИЯ ПАРОМ ТУРБИНЫ
TURBINE STEAM FEED CIRCUIT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к области турбин, приводящих во вращение генератор переменного тока и содержащих контур питания паром. Источник тепла парогенератора может быть, не важно, ядерным или на основе ископаемого топлива.
СОСТОЯНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
Для питания турбины паром, приводящей во вращение генератор переменного тока от функционального агрегата парогенераторов, включенных параллельно и выдающих пар, в основном, при одинаковом давлении, уже известны несколько устройств, в частности устройства, содержащие коллектор между различными основными паровыми линиями и линиями подвода пара к турбине. Этот коллектор позволяет собирать весь пар, вырабатываемый функциональным агрегатом парогенераторов и распределять его на первое колесо турбины через систему линий подачи пара, каждая из которых снабжена средством регулирования.
Действительно, установка для производства электричества содержит турбину, питаемую паром от одного или нескольких парогенераторов. Далее основные паровые линии будут определены как являющиеся линиями с началом от одного или нескольких парогенераторов к турбине, а линии подвода - как являющиеся линиями, передающими пар от этих основных паровых линий в впускные отверстия турбины и содержащие впускные устройства турбины, при этом соединение между линиями осуществляется обычно посредством коллектора. Отметим, что наличие нескольких линий находит свое оправдание либо в количестве парогенераторов, включенных параллельно, либо в технологических требованиях расчета параметров (максимальная скорость: максимальный диаметр, и т.д.), но не в том, что принимаются во внимание различные уровни давления пара. Коллектор позволяет уравновешивать уровни давления парогенераторов, которые работают параллельно, и обеспечивать стабильный источник для различных потребителей пара электростанции.
Так, в известных конструкциях, несколько известных вариантов которых представлены на фиг.1, 2 и 3, основные паровые линии 130 питают линии подвода 140 пара к турбине 120 с помощью коллектора 110, расположенного часто перпендикулярно соответствующим основным паровым линиям 130 и линиям подвода 140. Основные паровые линии 130 расположены на входе коллектора 110, а линии подвода 140 пара к турбине 120 расположены на выходе упомянутого коллектора 110.
Недостатками таких устройств являются, в частности, значительные потери напора. Действительно, в таком типе устройств среда, циркулирующая в линиях и проходящая по коллектору, подвергается весьма значительному трению вследствие большей длины контура, включающего многочисленные изменения направления и местные гидравлические сопротивления. Потери напора выражаются в уменьшении кпд установки и, в конечном итоге, в уменьшении располагаемой электрической мощности.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение направлено на устранение недостатков предшествующего уровня техники, в особенности проблемы циркуляции пара для питания турбины, приводящей в действие генератор переменного тока. Оно направлено, в частности, на предложение контура питания паром, оптимизированного между функциональным агрегатом парогенераторов, с одной стороны, и турбиной, приводящей в действие генератор переменного тока, с другой стороны, позволяющего увеличить кпд такой турбины. Источник тепла функционального агрегата парогенератора может быть, не важно, ядерным или на основе ископаемого топлива.
Для достижения этой цели в соответствии с первым вариантом предложен контур питания паром турбины, содержащий n основных паровых линий и n' линий подвода пара к турбине, при этом количество линий n' подвода пара к турбине точно превышает количество n основных паровых линий, отличающийся тем, что он содержит n прямых линий подвода пара к турбине, связывающих n соединений основных паровых линий непосредственно с линиями подвода пара к турбине. Следует отметить, что количество n основных паровых линий и количество n' линий подвода пара являются характеристиками установки, определяемыми, в частности, конфигурацией функционального агрегата парогенераторов и количеством впускных клапанов рассматриваемой турбины. В данном описании линия подвода называется «прямой», если пар, проходящий по ней, может быть связан с конкретной линией подвода пара, то есть он не является результатом смеси между паром, выходящим из нескольких основных паровых линий. Соответственно, если линия подвода получает смесь пара, выходящего из нескольких основных паровых линий, она называется «второстепенной».
В соответствии с частной характеристикой основная паровая линия непосредственно связана с парогенератором. Основная паровая линия передает, таким образом, острый пар. В соответствии с частной характеристикой линия подвода пара соединена непосредственно с первой ступенью турбины.
Другими словами, в соответствии с первой характеристикой контур питания паром турбины, приводящей генератор переменного тока, содержит, по меньшей мере, столько прямых линий подвода пара к турбине, сколько основных паровых линий.
Преимуществом такой конфигурации является освобождение, по меньшей мере, частично от коллектора, уменьшение соответствующих изгибов и уменьшение потерь давления вследствие трения и потерь напора. При практическом использовании уменьшение потери расчетного среднего эффективного напора соответствует увеличению кпд установки на 0,1%, что является существенным.
Количество n' линий подвода пара к турбине точно превышает количество n основных паровых линий, и устройство содержит, по меньшей мере, столько прямых линий подвода пара к турбине, сколько основных паровых линий, то есть n прямых линий подвода, отсюда следует точно положительное количество n'-n линий подвода, не связанных непосредственно с основными паровыми линиями, называемых второстепенными линиями подвода.
В соответствии с частной характеристикой эти второстепенные линии подвода питаются косвенно, по меньшей мере, одной из n прямых линий подвода с помощью, по меньшей мере, одной отводной паровой линии посредством врезки в упомянутую прямую линию подвода. Эта врезка помогает освободиться от использования основного коллектора и оптимизировать потери напора.
Эти врезки создают местные гидравлические сопротивления, тем не менее эти потери влияют лишь на часть объема подвода и создают наименьшее влияние, сравнимое с использованием основного коллектора, который питал бы все линии подвода. Кроме того, второстепенная линия подвода, питаемая от одной отводной линии, может быть выбрана и устроена таким образом, чтобы уменьшить потери напора.
Кроме того, предпочтительным образом, по меньшей мере, одна отводная паровая линия связана, по меньшей мере, с одной линией питания, обеспечивающей питание паром устройства иного, чем турбина, причем это использование может быть постоянным или периодическим. Этими другими потребителями могут являться, например, обходные линии турбины, паровые подогреватели или иное. Для некоторых из этих потребителей дополнительные потери напора не оказывают никакого влияния на характеристики установки.
В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения изобретения n составляет от 2 до 6, а n' составляет от 3 до 8.
В частности, два варианта воплощения изобретения представляются предпочтительными:
- n'=n+1: предпочтительно, в этой особой конфигурации второстепенная линия подвода точно питается n отводными паровыми линиями, врезанными в соответствующие n прямые линии подвода пара к турбине.
- n'=n+2: предпочтительно, в этой особой конфигурации каждая из двух второстепенных линий подвода питается отводными паровыми линиями, врезанными во все или в часть n соответствующих второстепенных линий подвода пара к турбине.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
- фиг.1 изображает схему контура питания паром турбины в соответствии с вариантом питания, известным из предшествующего уровня техники, где n'=n+1=4;
- фиг.2 изображает схему контура питания паром турбины в соответствии с вариантом питания, известным из предшествующего уровня техники, где n'=n+1=3;
- фиг.3 изображает схему контура питания паром турбины в соответствии с вариантом питания, известным из предшествующего уровня техники, где n'=n+2=4;
- фиг.4 изображает схему контура питания паром турбины в соответствии с предложенным вариантом воплощения при n'=n+1=4;
- фиг.5 изображает схему контура питания паром турбины в соответствии с предложенным вариантом воплощения при n'=n+1=3;
- фиг.6 изображает схему контура питания паром турбины в соответствии с предложенным вариантом воплощения при n'=n+2=4;
- фиг.7 изображает общую схему парового цикла установки для производства электричества, содержащую турбину, питаемую паром от парогенератора по контуру питания в соответствии с вариантом воплощения.
Для большей ясности идентичные или аналогичные элементы обозначены идентичными позициями на совокупности чертежей.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВОПЛОЩЕНИЯ
Фиг.4 изображает схему контура 1 питания паром турбины 2, приводящей в действие генератор переменного тока в соответствии с вариантом воплощения при n'=n+1=4. Кроме того, источником тепла функционального агрегата парогенераторов, питающих рассматриваемую турбину 2, является, в данном случае, ядерный источник. Действительно, в этом варианте воплощения по изобретению количество n' линий 4 подвода пара к турбине 2 равно четырем, а количество n основных паровых линий 3 равно трем. Точнее говоря, три основных паровых линии 3 соединены непосредственно с тремя из четырех линий 4 подвода. Контур 1 питания паром турбины 2 содержит, таким образом, три прямых линии 5 подвода пара.
Линия подвода, не связанная непосредственно с основной паровой линией 3, соединена косвенно с упомянутыми основными паровыми линиями 3 с помощью трех отводных паровых линий 8, каждая с помощью врезки 9 в одну из этих трех прямых линий 5 подвода, причем эта линия является второстепенной линией подвода 7, питаемой от упомянутых трех прямых линий 5.
Линия 10 питания, предназначенная для питания паром других потребителей, также врезана во второстепенную линию 7 подвода.
Для большей ясности в прочтении чертежей тонкие стрелки, параллельные линиям циркуляции пара, показывают направление циркуляции пара в этих линиях.
Фиг.5 изображает схему контура 1 питания паром турбины 2, приводящей в действие генератор переменного тока в соответствии с вариантом воплощения при n'=n+1=3. Действительно, в варианте воплощения изобретения количество n' линий 4 подвода пара к турбине 2 равно трем, а количество n основных паровых линий 3 равно двум. В этой конфигурации, в которой n'=n+1, характеристики аналогичны случаю n'=n+1=4 (фиг.4).
Фиг.6 изображает схему контура 1 питания паром турбины 2, приводящей в действие генератор переменного тока в соответствии с вариантом воплощения при n'=n+2=4. Кроме того, источник тепла функционального агрегата парогенераторов, питающих рассматриваемую турбину, является источником на основе ископаемого топлива. В этом варианте воплощения количество n' линий 4 подвода пара к турбине равно четырем, а количество n основных паровых линий 3 равно двум. В такой конфигурации всегда имеется столько прямых линий 5 подвода пара к турбине 2, сколько основных паровых линий 3, то есть две. Кроме того, две других линии подвода являются второстепенными, называемыми второстепенными линиями 7 подвода и питаемыми посредством врезок 9 в прямую линию 5 подвода с помощью отводной паровой линии 8. Эти две второстепенные линии подвода содержат также каждая линию питания, предназначенную для других потребителей.
Фиг.7 изображает общую схему парового цикла 11 в установке для производства электричества, содержащей турбину 2, питаемую паром от парогенератора 12 по контуру 1 питания в соответствии с вариантом воплощения. Точнее говоря, парогенератор 12 подает пар высокого давления на турбину 2 посредством контура 1 питания основным паром, при этом поток подвода пара к турбине 2 регулируется впускными клапанами 6. Пар под давлением, проходящий по турбине 2, приводит в действие генератор переменного тока 13, предназначенный для производства электричества. На выходе турбины 2 расширенный пар конденсируется в конденсаторе 14, соединенном с теплоотводом 15. Парогенератор 12 питается конденсированной водой от конденсатора 14 с помощью одного или нескольких насосов по трубопроводам 16, причем эти трубопроводы 16 могут содержать, в частности, один или несколько подогревателей или дегазаторы, не изображенные на этом чертеже.
В представленные выше варианты воплощения могут быть внесены многочисленные изменения без выхода за рамки изобретения.
Так, общие формы трубопроводов представлены только с целью иллюстрации.
Кроме того, угол различных врезок не всегда может быть прямым углом.
Более того, количество линий питания к другим потребителям пара, врезанных во второстепенную линию подвода, может быть различным.
Наконец, изобретение не предполагает, что расходы в каждом из клапанов первоначальной конфигурации являются одинаковыми, и что сечения соответствующих трубопроводов равны.