Паротурбинная установка

(22)23 а пара ющаяьшения экономич ка снаб- реключаю- убопроТеория судовых турбин. Л. "С с. 481-490,по и. 1, о т л тем, что патру овной улитки по оводу свежего п по пп. 2 и 3, о с я тем, что п ра допблнительн к трубопроводуи 3. Ус чающ подвода ключен к вка с я сок пара отру боп4. Установка л и ч а ю щ а я рубок подвода п улитки подключе свежего пара. т- тУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ САНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ(71) Ленинградский ордена Ленинакораблестроительный институт(56) 1, Зайцев 10.И. Основы проектирования судовых паровых. турбоарегатов. Л., "Судостроение", 197с. 32-40, рис. 582. Курзон А.Г.паровых и газовыхдостроение", 1970с, ч 1, 26,3. Авторско381797, кл. е свидетельство СССГ 01 1) 7/02, 1970;(54)(57) 1. ПАРОТУРБИННАЯ УСТАНОВ"КА, содержащая переключающий клапани трубопровод свежего пара, подключенный к турбине высокого давленияс регулирующей ступенью и двухярусной проточной астью, на входе первого из ярусов которой размещенаулитка с патрубком подвода пара, апатрубок отвода пара этого ярусасообщен трубопроводом-реснвером стурбиной низкого давления, при этомпатрубок отвода пара второго яруса подключен к патрубку подводпервого яруса, о т л и ч ас я тем, что, с целью уменвеса и габаритов, повышенияности и маневренности, улитжена запорным органом, а пещий клапан установлен на трводе-ресивере.2, Установка по и. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что она снабжена дополнительным трубопроводомресивером, вход второго яруса снабжен дополнительной улиткой с патруб ком подвода пара и запорным органом, патрубок отвода пара первого яруса подключен к патрубку подвода пара дополнительной улитки через переключающий клапан, дополнительно установленный на дополнительном трубопроводе-ресивере, а последний подключен к турбине низкого давления.Изобретение относится к турбиностроению и может быть использованов составе паротурбинных установокбольшой мощности различного типаи назначения, в частности транспортных (судовых) энергетических установок, например пассажирских судов,отличающихся широким спектром.режиМов работы,Известна паротурбинная установка со специальными ступенями малыхходов, расположенными в корпусе,высокого давления между регулировочным колесом и ступенями полногохода,.обводимыми на режиме полногохода (внутренний или внешний обвод), 15и включаемыми в работу лишь на малых ходах (.11.Такое конструктивное исполнениепаровой турбины имеет существенныенедостатки: увеличечная длина ротора, приводящая к заметному увеличению осевого габарита и веса агрегата; для обеспечения запаса по кри.тическому числу оборотов ротора в,этом случае необходимо увеличиватьдиаметры шеек ротора, что приводитк большим протечкам через диафрагменные уплотнения и уВеличеннымутечкам через концевые уплотнения;.необходимость сокращения числа сту- З 0пеней в группах приводит к снижениюэкономичности. турбины на всех режимах,ф невозможность обеспечениябольшого набора режимов без дросселирования пара, которое являетсяодним из наименее экономичных способов регулирования, потери мощности на трение и вентиляцию в обводных ступенях малых ходов дополнительно снижают экономичность полных ходов, низкая окружная скорость,уменьшенный диаметр облопатыванияступеней малого хода снижают эффективность работы этих ступеней на режимах долевых нагрузок.Известна также паротурбинная установка, в паровом.турбоагрегатекоторой, содержащем корпуса высокого. и низкого давления, турбина высо кого давления выполнена двухпроточной, один из протоков которой образован ступенями малого хода, другойступенями полного хода.Такое конструктивное исполнениетурбоагрегата обеспечивает некоторую гибкость системы управления,расширение набора режимов без дросселирования пара и работу обоих протоков на всех режимах одновременно(параллельно - на режиме полного хода или последовательно в . на малых 60ходах). Тем самым исключаются потери мощности яа трение и вентиляциюв ступенях малых ходов 2,Недостатками этой паротурбиннойустановки являются увеличенная дли на ротора и вызванные этим указанные ранее конструктивные ограничения, ведущие к снижению экономичности работы турбины высокого давления и турбоагрегата, трудность обеспечения равномерного теплового состояния турбины, приводящая к тепловым деформациям и соответственно к снижению .маневренности всего агрегата, дополнительные потери, обусловленные перетечкой пара через промежуточную диафрагму между протоками.Известна паротурбинная установка, содержащая переключающий клапан, трубопровод свежего пара, подключенный к турбине высокого давления с регулирующей ступенью и двухярусной проточной частью, на входе первого яруса которой размещена улитка с патрубком подвода пара, а патрубок отвода пара этого яруса сообщен трубопроводом-ресивером с турбиной низкого давления, при этом патрубок отвода пара второго яруса подключен к патрубку подвода пара .31.Такое техническое решение предназначено для использования в па-. ротурбинных установках с промежуточным перегревом пара, поэтому отключение по пару одного из ярусов при работе другого не предусматривается, а их работа параллельным потоком пара одинаковых параметров вообще невозможна, Без существенных изменений данная установка не может быть использована в составе парового турбоагрегата с широким спектром режимов работы. Пель изобретения - уменьшение веса и габаритов, повышение экономичности и маневренности.Указанная цель достигается тем, что в паротурбинной установке, содержащей переключающий клапан и трубопровод свежего пара, подключенный к турбине высокого давления с регулирующей ступенью и двухярусной проточной частью, на входе первого из ярусов которой размещена улитка с патрубком. подвода пара, а патрубок отвода пара этого яруса сообщен трубопроводом-ресивером с турбиной низкого давления, при этом патрубок отвода пара второго яруса подключен к патрубку подвода пара первого яруса, улитка снабжена запорным органом, а переключающий клапан установлен на трубопроводе-ресивере.Установка снабжена дополнительным трубопроводом-ресивером, вход второго яруса снабжен дополнительной улиткой с патрубком подвода пара и запорным органом, патрубок отвода пара первого яруса подключен к патрубку подвода пара дополнительнойулитки через переключающий клапан, дополнительно установленный на дополнительном трубопроводе-ресивере, а последний подключен к турбине,низкого давления, при этом патрубок подвода пара основной улитки подключен к трубопроводу свежего пара, а патрубок подвода пара дополнительной улитки подключен к трубопроводу свежего пара.На фиг. 1 представлена принципи альная схема установки с одной улиткой; на фиг. 2 - то же, с двумя улитками, на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг, 2, на фиг. 5 - пример выпол . нения запорного органа в риде поворотнбй диафрагмыу на фиг. 6 - турбина высокого давления, продольный разрез.Паротурбинная установка (фиг. 1) содержит трубопровод 1 свежего пара с установленным на нем маневровым устройством (главный стопорный клапан) 2 и сопловыми клапанами 3 и подключенным к турбине 4 высокого 25 давления (ТВД) с регулирующей ступенью 5 и двухярусной проточной частью, на входе. первого (например, нижнего) яруса 6 которой размещена улитка 7 с патрубком 8 подвода пара, а патрубок 9 отвода пара этого яруса 6 сообщен трубопроводомресивером 10 с турбиной 11 низкого давления (ТНД). Патрубок 12 отвода пара второго яруса 13 (например, верхнего) подключен через переключающий клапан 14 трубопроводом 15 к патрубку 8 подвода пара, а последний трубопроводом 16 через обводной клапан 17 сообщен с трубопроводом 1 свежего пара. Улитка 7 имеет окно 18, в Мотором установлен запорный орган (клапан) 19.Установка (фиг. 2) снабжена дополнительным трубопроводом-ресивером 20, а на входе второго (верхне го) яруса 13 установлена дополнительная улитка 21 с патрубком 22 подвода пара, в окне .23 которой установлен запорный орган (клапан) 24. Патрубок 9 отвода пара первого 50 яруса 6 подключен к патрубку 22 подвода пара дополнительной улиюки 21 через дополнительный переключающий клапан 25, который трубопроводом 26 подключен к патрубку 22 подвода па .ра,. а последний трубопроводом 27 через обводной клапан 28 сообщен с трубопроводом 1 свежего пара. Паротурбинная установка в зависимости от положения клапанов. работает следующим образом.При закрытых обводных клапанах 17 и 28 (или их отсутствии) свежий пар по трубопроводу 1 свежего пара от маневрового устройства 2 через сопловые клапаны 3 (или помимо них) поступает в регулирующую ступень 5 и далее через окна,18 и 23 при соответствующем открытии эапорных клапанов 19 и 24 в ярусы 6 и 13 двухярусной проточной части ТВД 4. Из ТВД 4 через также соответственно открытые переключающие клапаны 14 и 25 и трубопроводы-ресиверы 10 и:20 пар подводится в ТНД 11. При этом в зависимости от положения запорных клапанов 19 и 24 и переключающих клапанов 14 и 25 осуществляются различные режимы работы установки в целом.Режим А. Запорные клапаны 19 и 24 открыты, переключающие клапаны 4.4 и 25 в положении О,. Пар одинако,Из условий компоновки установки в целом патрубки 8 и 22 подвода па ра, окна 18 и 23 с запорными клапанами 19 и 24 разнесены по окружности (фиг. 3 и 4). Этим достигается также компактноств сочетания ,улиток 7 и 21 дляподвода пара в 65 двухярусную проточную часть. С той же целью число ступеней во втором (верхнем) ярусе 13 может выполняться меньше, чем в первом (нижнем) ярусе 6. Конструктивное исполнение запорных клапанов и их размещение в ТВД .4 осуществлено по примеру известных конструкций (фиг. 6), Здесьприведен пример исполнения ТВД 4 с одним патрубком 22 подвода пара в двухярусную проточную часть, В отличие от рассмотренной схемы (фиг. 1) патрубок 22 подвода пара с улиткой 21, окнами 23 и запорным клапаном 24 подключен к верхнему ярусу. 13 двухярусной проточной части,Запорный орган 19 улитки 7 может быть также выполнен в виде поворотной диафрагмы (фиг. 5) по примеру известных диафрагм регулируемых отборов. В качестве переключающих клапанов 14 и 25 могут быть использованы известные конструктивные решения.При проектировании проточных частей турбин данной установки не появляется никаких дополнительных ограничений по сравнению с условиями проектирования известных конструктивных решений. Основные принципы проектиро- вания, предусматривающие возможность получения требуемых характеристик турбоагрегата в целом и высоких зиачений его КПД на различных режимах, излагаются в литературе С 13 и 21. При этом следует заметить, что проточные части каждого иэ ярусов 6 и 13 на номинальном (фбаэовом") режиме могут рассчитываться на различные расходы, т,е. выполняться с различной пропускной способностью, а также с различными начальными параметрами на входе.вых параметров через окна 18 и 23поступает в улитки 7 и 21, затемараллельным потоком - в нижний иверхний ярусы б и 13 двухяруснойпроточной части. После расширенияв ТВД 4 по патрубкам 9 и 12 отвода пара, переключающим клапанам 14и 25 и трубопроводам-ресиверам 10 и20 пар подводится в ТНД 11,Режим Б. Запорный клапан 24 открыт, запорный клапан 19 закрыт, дополнительный переключающий клапан25 в положении О переключающий клапан 14 в положении с . Пар через,окна 23 поступает вдополнительнуюулитку 21, затем расширяется во втором (верхнем) ярусе 13 и отводитсяпо патрубку 12, далее через переключающий клапан 14, трубопровод 15возвращается в ТВД 4. По патрубку 8поцвода пар через улитку 7 поступает в нижний ярус 6, где после расширения отводится по патрубку 9 изТВД. 4 и через дополнительный переключающий клапан 25 по трубопровсдам-ресиверам 10 и 20 направляется 25для расширения в ТНД 11.,Режим В, Запорный клапан 24, закрыт,. запорный клапан 19 открыт,клапан 25 в положении Г , перекл 1 чаюций клапан 14 в положении р Работа установки осуществляется аналогично режиму Б с последовательнымрасширением пара в ярусах б и 13 двухдвухярусной проточной части. Отличие состоит в том, что сначала. расширение осуществляется в нижнем ярусе б, а затем - в верхнем ярусе 13.Режим Г. Запорный клапан 24 открыт, запорный клапан 19 закрыт, переключаюцие клапаны 14 и 25 в положении С . Пар через окно 23 поступает в дополнительную улитку 21, эазатем расширяется в верхнем ярусе13 и отводится по патрубку 1 Ъ далее через переключающий клапан 14,трубопровод-ресивер 10 направляется в ТНД 11. Нижний ярус 6 практически не участвует в выработке полезной механической энергии.Режим Д. Запорный клапан 24 50закрыт, запорный клапан 19 открыт,переключающие клапаны 14 и 25, вположении А . Работа агрегата осуществляется аналогично режиму Г, Отличие состоит в перемене ролей верхнего и нижнего ярусов 13 и б ввыработке полезной механической энергии. Работа турбоагрегата в группе режимов Л, Б и В идентична известным 60 схемам регулирования с параллельно- последовательным током пара, Группа режимов Г и Д идентична схемам регулирования с внутренним обводом стугеней (турбин) малых ходов. 65 При открытых обводных клапанах17 и 28 работа турбоагрегата осуцествляется аналогично рассмотренной группе режимов Л, Б, В, Г и Д,Здесь дополнительно используютсясвойства схем регулирования с внешним обводом.В сочетании с сопловыми клапанами 3 для установки обеспечиваетсяпринципиально неограниченный наборвозможных комбинаций регулирования,включающий известные способы увеличения экономичности переменных .режимов работы, Выбранный спектр режимов устанавливается целесообразностью в конкретных условиях проектирования,Использование внешнего обвода(т.е. обводного клапана 17) позволяет дополнительно осуцествлять параллельную работу ярусов б и 13 сразличными параметрами на входе(открыты сопловой и обводной клапаны 3 и 17, эапорный клапан 19 - закрыт) .и режим Д с внешним обводомрегулирующей ступени 5 (сопловой клапан 3 закрыт).1Паротурбинная установка, ТВД 4которой имеет один патрубок 8 или 22подвоцапара к двухярусной проточнойчасти помимо регулирующей ступени 5и один переключающий клапан 14 или25, имеет более узкий спектр режимовработы. Однако следует учитывать,чтд сокращение количества патрубков9 и 22 подвода и переключающих клапанов 14 и 25 упрощает конструкциюи регулирование турбины, повышает егонадежность.Выполнение паровой турбины с обводными клапанами 17 и 28, соединяющими патрубки подвода пара в двухярусную проточную часть помимо регулирующей ступени непосредственнос маневровым устройством, дополнительно позволяет использовать свойства схем с внешним обводом.Применение в ТВД двухярусной проточной части позволяет выполнитьтурбину со сниженными массо-габаритными показателями и улучшенными маневренными качествами, применятьразвитые проточные части, что приводит к повышению экономичности работы на всех режимах, снизить диаметры шеек ротора корпуса высокогодавления и тем самым уменьшитьпротечки через диафрагменные и концевые уплотнения. Снабжение улитокпатрубков подвода пара к двухярусной проточной части помимо регулирующей ступени окнами с запорнымиорганами и подсоединение патрубковотвода пара к переключающим клапанам, соединенным трубопроводамис патрубками подвода пара в двухярусную проточную часть и турбину10 низкого давления, обеспечивает воз-можность работы турбоагрегата сотключением по пару одного из ярусов при работе другого, с последовательным потоком пара в ярусахи с параллельным потоком пара оди"наковых параметров. Подключениепатрубков подвода пара к двухярусНой проточной части через обводныеклапаны к маневровому устройствупозволяет дополнительно использовать свойства схем регулирования с внешним обводом. В целом в соче-тании с сопловыми клапанами обес.печиваются практически все необхо-,димые режимы работы турбины бездросселирования пара и, таким образом, значительно повышается егоэкономичность, особенно на долевыхнагрузках. При этом на режимах,с параллельно-последовательным током пара ликвидируются значительныепо величине потери на трение и вентиляциюе1067228фигНИИПИ Заказ 11172/38,Тираж508 Еодписно Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проект