Ступень паровой турбины

, И, КалининаКириллов и Г. Г.65(088.8)рское свидетельс01, кл. Р 01 О 9/О хнический ин Шпензер тво СС 2, 1986 УРБИНЫ турбостр едних ст Сущность опловой л ряд отвер оении, упенях изобреопатки стий 3,ОСУДАР СТВЕ ННЫ И КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(21) 4791 (22) 10.11 (46) 07.06 (71) Лени тут им. М (72) И, И. (53) 621.1 (56) Авто М 13187 4) СТУП Е Н Ь ПАРОВОЙ 7) Использование; в реимущественно в пос ощных паровых турбин. ения: во входной кромке выполнен радиальный сообщенных через внутренний продольный канал 2 с кольцевой камерой 8 отбора, Отбираемый пар поступает через отверстия 3 во внутренний канал 2 лопатки 1, а из него - в камеру 8 отбора. Отверстия 3 выполнены с веерообразным направлением их осей от отрицательного угла между осью отверстия и продольной осью ступени у корня до положительного угла на периферии. Указанные углы крайних отверстий 3 равны углам раскрытия корневой и периферийной меридиональных ограничивающих поверхностей 9, при этом минимальный эквивалентный диаметр отверстий 3 составляет 3 мм, На входной кромке сопловой лопатки 1 выполнены продольные желобки. 1 ил.Е55 Изобретение относится к турбиностроению и применяется в любых паровых турбинах с отборами пара, в том числе в системе регенерации, преимущественно для последних ступеней мощных турбин, Одновременно может быть использовано для эффективного удаления капель из проточной части влажно-паровых ступеней.Известен направляющий аппарат паровой турбины, содержащий лопатку с внутренними полостями, соединенными щелями с их наружной поверхностью, Аппарат предназначен для небольшого отбора влажного пара с целью устранения капель влаги из основного потока (Англ, пат кл, Е 1 Т, (ЕОб), М. 1173929), Узкая отборная щель, расположенная у периферийной области выходных кромок, не позволяет использовать указанную конструкцию для одновременного осуществления крупного отбора пара из-за невозможности получения высокоэффективного обтекания решетки лопаток с утолщенной выходной кромкой при наличии обусловленного крупным отбором в периферийной области перекоса потока вдоль высоты проточной части,Известна сопловая лопатка с внутренними продольными каналами для отвода из потока отсепарированной влаги через отверстия на входном участке лопатки, Отверстия расположены в основании поперечных треугольных желобков с заостренными кромками и наклоном стенок более 45(а, с. М. 300641, М. кл. - Е 01 025/32 ирис ритет от 2 6.01,70).Недостатком указанной лопатки является ее низкая экономичность из-за дросселирования при больших расходах отбираемого пара и при малых объемных пропусках основного потока в результате развивающегося отрыва основного потока у корневых и периферийных обводов, особенно в последней ступени части низкого давления.Данная конструкция не обеспечивает должного запаса устойчивости потока (не предотвращает отрывы). Отверстия располагаются в основании поперечных треугольных желобков с заостренными кромками и наклоном стенок более 45, Это ограничивает размеры отверстий и приводит к большим гидравлическим потерям при значительных отборах пара через входные кромки лопаток, Кроме того, к недостаткам конструкции относится отсос только пленочной влаги.Наиболее близким к предлагаемому (А. с. СССР ЛЬ 1318701, М кл, 4 ЕО О 9/02, 1986.) ступень, содержащая сопловую лопатку с меридиональными ограничивающими по 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 верхностями у корня и периферии, устройство отбора пара, выполненное во входной кромке сопловой лопатки в виде отверстий, образованных внутренними стенками входной кромки и пластинами и сообщенных с продольным каналом внутри сопловой решетки, последний ограничен выполненной с наклоном задней стенкой канала и сообщен (соединен) с кольцевой отборной камерой.Устройство предназначено для паровых турбин с большим теплофикационным отбором пара, одновременно может быть использовано для удаления капель влаги из проточной части турбин.Однако эта конструкция не обеспечивает надежной устойчивости потока в корневой и периферийной зонах в части низкого давления паровых турбин при большой относительной длине лопаток, особенно потока в последней ступени при малых объемных пропусках пара (на переменных режимах работы агрегата).В качестве прототипа принимается известная конструкция ступени с нерегулируемым отбором пара большой величины, представляющая устройство с кольцевой щелью на периферийной поверхности проточной части перед решеткой направляющих лопаток (Кириллов И. ИИванов В. А., Кириллов А. И. Паровые турбины и турбинные установки. - Л.: Лен, отд, "Машиностроение". 1978 рис. М 1,2, стр. 104). Попадая в отборную щель, пар поступает в кольцевую отборную камеру, из которой по пароприводам осуществляется отвод пара из турбины на систему теплофиксации, Конструкция ступени с крупным теплофикационным отбором предполагает отвод из периферийных областей проточной части капель влаги.Недостатком указанной конструкции ступени с отбором пара является низкая экономичность и надежность в работе турбины при больших величинах расхода отбираемого пара вследствие отрыва потока от корневой поверхности послеотборных венцов, Отрыв обусловлен вызванными отбором радиальными течениями основного потока от корня к периферии и увеличивает уровень неравномерности и нестационарности потока перед решеткой рабочих лопаток послеотборной ступени, что уменьшает экономичность ее работы. К недостаткам конструкции относится также отсутствие возможности эффективного удаления влаги из потока вдоль всей проточной части. Кроме того, на переменных режимах работы последней ступени указанная конструкция способствует значительному развитию отрывов в корневой зоне ступени.3035 корневой ограничивающей поверхности проточной части ступени с постепенным 40 увеличением углов в последующих отверстиях до величины положительного угла у наклона периферийного меридианального обвода, обеспечивает направление отбираемого потока к оси турбины в корневой зоне45 и от оси турбины в периферийной зоне, в результате чего достигается запас устойчивости потока (предотвращаются отрывы). Выбор минимального диаметра отверстий не менее 3 мм снижает гидравлические по 50 тери в системе отбора пара, Кроме того, применение отверстий, засасывающих одновременно с паром и влагу из всего основного потока перед направляющим аппаратом, в сочетании с продольно распо 55 ложенными желобками размером 0,5-1 мм снижающими отражение влаги от входных кромок лопаток, позволяет удалить из проточной части на входе влопаточный аппарат Целью изобретения является увеличение экономичности ступени путем повышения устойчивости основного потока в корневой и периферийной зонах при малыхобъемных расходах основного потока и надежности путем снижения эрозии рабочих лопаток,Для этого в известном устройстве, содержащем сопловую лопатку с внутренним продольным каналом и корневой и периферийной меридиональными ограничивающими поверхностями, во входной кромкекоторой выполнен радиальный ряд отверстий, сообщенных через внутренний продольный канал с кольцевой камерой отбора, оси отверстий направлены веерообразно под отрицательным углом у к оси турбины в меридиональной плоскости у корневой ограничивающей поверхности проточной части ступени с постепенным увеличениемуглов в последующих отверстиях до величйныположительного угла у наклона перифЕ- рийного меридианального обвода, причемугол у наклона осей крайних отверстийдолжен быть таким же, как угол раскрытия меридиональных ограничивающих поверхностей, При этом минимальный эквивалентный диаметр отверстий составляет3 мм. По дуге входной кромки может располагаться желобчатая поверхность с размером продольных желобков (для отвода влаги) 0,5-1 мм.Предлагаемое устройство благодаря веерообразно расположенным на входных кромках лопаток отверстиям, направленным под отрицательным углом ) к оси турбины в меридиональной плоскости у 5 1015 2025 почти всю крупнодисперсную влагу из основного потока и уменьшить эрозию рабочих лопаток.Приведенный анализ отличительных от прототипа признаков свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию "новизна",В результате проведенных патентных исследований решения с признаками предлагаемого решения не обнаружены, следовательно, можно сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение удовлетворяет критерию "существенные отличия,Устройство состоит из комбинации элементов, в которых движение перегретого и влажного пара достаточно изучено как теоретически, так и практически (экспериментально), что дает возможность уверенно производить расчеты для конкретных объектов. Предлагаемые конструктивные решения позволяют увеличить тепловую эффективность ступеней при отборе пара и устойчивость потока в корневой и периферийной зонах, а также увеличить надежность рабочих лопаток (уменьшить эрозию) послеотборных ступеней.На фиг. 1 изображена ступень паровой турбины, разрез направляющего аппарата с внутренним продольным каналом для отбора пара; на фиг. 2 - сечение А - А на фиг. 1,Направляющий. аппарат состоит из сопловых лопаток 1, устройства для отбора пара, содержащего внутренний канал 2, расположенный в лопатке, отверстия 3 вдоль всей высоты входной кромки соединяю внутренний канал 2 с наружной поверхностью лопаток 1, 4 - задняя стенка продольного канала, Сопловые лопатки 1 закреплены в диафрагме 5 направляющего аппарата, которая закреплена в обойме 6, Обоймы 6 и 7, а также наружный обвод диафрагмы 5 образуют с наружным корпусом турбины кольцевую отборную камеру 8 большого объема, из которой осуществляется дальнейший отбор пара по пароприводам. Кроме того, имеются ограничивающие поверхности 9 проточной части ступени. На входной кромке сопловых лопаток выполняется желобчатая поверхность 10 с размером продольных желобков 0,5-1 мм, расположенный по дуге входной кромки 11,Ступень паровой турбины при большом теплофикационном отборе пара или отбора пара к потребителю работает следующим образом,Пар, обтекая решетку сопловых лопаток 1, частично попадает в их внутренний канал 2 через отверстия, расположенные вдоль всей высоты входной кромки, Пар отводитсяЗаказ 1988 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретен : и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж. Раушск.- ;:.;б 4/5зводственно-издательский комбинат "Пате ., г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 в систему регенерации или к потребителю через внутренний канал 2 и кольцевую отборную камеру 8, Оси отверстий 3 направлены веерообразно, Причем для повышения устойчивости потока в корневой зоне ступени угол осей отверстий направлен отрицательно к оси турбины в меридиональной плоскости (у - 20 ) с постоянным увеличением углов в последующих отверстиях до величины положительного угла наклона периферийных отверстий у 20. Такое направление потока заставляет поток прижиматься к корневым ограничивающим поверхностям 9, а у периферийной поверхности быть направленным по меридиональному обводу. Тем самым обеспечивается запас устойчивости как в корневых, так и в периферийных зонах ступени (предотвращаются отрывы потока) в широком диапазоне работы агрегата, Сочетание большого отбора пара через отверстия 3 и наличие желобчатых поверхностей 10 с глубиной желобков 1 мм обеспечивает устранение крупнокапельной влаги из потока, практически исключат отражение капель от входной кромки и отводит пленочную влагу во внутреннюю полость лопатки, Продольное расположение желобков позволяет более эффективно отвести пленочную влагу во внутренний канал и обеспечивает для повышения устойчивости погранслоя турбулизацию потока у входных кромок сопловой лопатки, Выбор минимального размера отверстий, равный 4 мм, уменьшает гидравлическое сопротивление при отборе пара.По сравнению с прототипом предлагаемое устройство за счет повышения устойчи вости основного потока в корневой ипериферийных зонах особенно при малых объемных пропусках основного потока и снижения эрозии рабочих лопаток увеличивает надежность и экономичность работы 10 ступени турбины с большим отбором пара,Формула изобретения Ступень паровой турбины, содержащая сопловую лопатку с внутренним продольным каналом, а также с корневой и 15 периферийной меридиональными ограничивающими поверхностями, во входной кромке которой выполнен радиальный ряд отверстий, сообщенных через внутренний продольный канал с кольцевой камерой ст бора, отличающаяся тем,что,сцельюповышения надежности и экономичности, отверстия выполнены с веерообразным направлением их осей в направлении от отрицательного угла между осью отверстия и 25 продольной осью ступени у корня до положительного угла на периферии, причем указанные углы крайних отверстий выполнены равными углам раскрытия корневой и периферийной меридиональн ых ограничивающих 30 поверхностей, а на входной кромке сопловойлопатки выполнены продольные желобки, при этом минимальный эквивалентный диаметр отверстий составляет не менее 3 мм.