схема концевых уплотнений паровой турбины

Формула изобретения

Схема концевых уплотнений паровой турбины, включающая цилиндры высокого давления и среднего давления с концевыми уплотнениями, камеры которых соединены трубопроводами с линиями подвода и отсоса пара, отличающаяся тем, что на линиях подвода и отсоса пара из камер концевых уплотнений установлены регулирующие бесприводные клапаны, соединяющие эти линии с отборами турбины или коллектором подвода пара, при этом внутренние полости тарелок клапанов соединены трубками с отбором турбины или коллектором соответствующего управляющего давления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано при проектировании и модернизации паровых турбин.

Известна схема концевых уплотнений паровой турбины, включающая цилиндры высокого и среднего давления с камерами концевых уплотнений, соединенных с трубопроводами подачи и отсоса пара (отчет ЦКТИ N 042810/0-5781 "Исследование работы системы концевых уплотнений турбин ЛМЗ типа К-300-240 Конаковской ГРЭС в связи с их модернизацией на турбине ст. N 1", 1969, с. 9).

Недостатком известной схемы является то, что при переменных режимах, когда давление в камерах уплотнений изменяется соответственно нагрузке турбины, требуется оперативное вмешательство эксплуатационного персонала для предотвращения повышенного подсоса воздуха в турбину и, как следствие, ухудшения вакуума и тепловой экономичности турбоустановки.

Известна схема концевых уплотнений паровой турбины, включающая цилиндры высокого и среднего давления с камерами концевых уплотнений, соединенных между собой трубопроводами подачи и отсоса пара. ("Паровая турбина К-300-240 ХТГЗ". М.: Энергоиздат, 1982, с. 17, 51).

Недостатком известной схемы является то, что при переменных режимах с изменением давления в камерах уплотнений соответственно нагрузке турбины требуется оперативное вмешательство эксплуатационного персонала для предотвращения повышенного подсоса воздуха в турбину, ухудшения вакуума, и как следствие, снижения экономичности турбоустановки. Кроме того, при работе турбины на низких нагрузках (в пределах регулировочного диапазона) от общестанционного коллектора на уплотнения подается пар относительно низкой температуры. Подача такого пара на горячий ротор приводит к дополнительным термическим напряжениям в роторе и статоре, вызывая повышенный износ уплотнений, коробление каминных камер, и, как следствие, выбивание пара и обводнение масла.

Предлагаемая схема концевых уплотнений с бесприводными клапанами позволяет при всех режимах работы турбины на стационарных и переменных нагрузках (пуски, остановы, сбросы нагрузки) обходиться без вмешательства эксплуатационного персонала в регулирование работы схемы уплотнений, что повышает надежность и маневренность турбоустановки.

Применение предлагаемой схемы позволяет поддерживать в камере отсоса оптимальный уровень давления лабиринтового пара на всех режимах работы установки (работа под нагрузкой, переменные режимы при снижении и наборе нагрузки, пуски и остановы), что обеспечивает минимальные непроизводительные расходы пара из уплотнений, а следовательно, повышает экономичность, кроме того, автоматически исключает такие явления, как подсос воздуха в турбину, либо, наоборот, пропаривание, и, как следствие, обводнение масла на любых режимах. Предлагаемую схему отличает простота эксплуатации, надежность и экономичность работы концевых уплотнений.

Предложена схема концевых уплотнений паровой турбины, включающая цилиндры высокого и среднего давления с концевыми уплотнениями, камеры которых соединены трубопроводами с линиями подвода и отсоса пара, в которой на линиях подвода и отсоса пара из камер концевых уплотнений установлены регулирующие бесприводные клапаны, внутренняя полость тарелки которых соединена трубкой с отбором турбины или коллектором соответствующего управляющего давления.

Изобретение иллюстрируется чертежом.

Предлагаемая схема концевых уплотнений паровой турбины включает цилиндры высокого давления 1 и среднего давления 2 с концевыми уплотнениями 3, камеры 4 которых соединены трубопроводами 5 с линиями подвода пара 6 и отсоса пара 7. На линиях подводя пара 6 и отсоса пара 7 из камер 4 концевых уплотнений 3 установлены регулирующие бесприводные клапаны 8, имеющие тарелку 9 с внутренней полостью 10 и полостью 11 под этой тарелкой. Внутренняя полость 10 тарелки 9 соединена трубкой 12 с отбором турбины 13 и общестанционным коллектором 14 соответствующего управляющего давления. Внутренняя полость 11 служит для подачи пара на уплотнения или отсоса из них.

Предлагаемая схема концевых уплотнений паровой турбины работает следующим образом.

При работе турбоустановки протечки пара из цилиндров турбины, пройдя концевые лабиринтовые уплотнения, направляются по линиям отсоса 7, а подогреватели турбины (в линии отборов) для использования в схеме регенерации. При этом в камерах концевых уплотнений устанавливаются давления, близкие к давлениям соответствующих отборов, и поэтому они могут быть как избыточными, так и вакуумными.

При изменении режима работы турбины происходит изменение давлений в камерах концевых уплотнений и в отборах пара турбины, что вызывает изменение соотношения давлений пара во внутренней полости 10 тарелки 9 и полости 11 под тарелкой и приводит к изменению степени открытия бесприводных клапанов 8, в камерах уплотнений устанавливаются давления, экономически целесообразные для данного режима.

Пунктирными стрелками на чертеже показано направление движения пара уплотнений и пунктирными линиями - положение тарелки 9 клапана на малых нагрузках, режимах пуска и останова, при которых в предпоследние камеры уплотнений подается пар через открытый клапан К-1 из общестанционного коллектора с постоянным давлением 1,2 кгс/см². В качестве "управляющего" пара, который подается во внутреннюю полость тарелки, для клапана К-1 используется пар отбора турбины, давление в котором зависит от нагрузки турбоустановки, и при вышеназванных режимах оно ниже 1,2 кгс/см², поэтому клапан К-1 открыт. Для клапанов К-2 и К-3 "управляющим" служит пар постоянного давления 1,2 кгс/см² из общестанционного коллектора. Так как при этих режимах давление в соответствующих камерах уплотнений, а следовательно, и под тарелкой в полости 11 клапанов К-2 и К-3 будет ниже 1,2 кгс/см², то эти клапаны будут закрыты.

С ростом нагрузки за счет повышения давления "управляющего" пара в отборе турбины клапан К-1 закрывается, а отсос пара из предпоследних камер уплотнений ЦВД и переднего уплотнения ЦСД идет в отбор турбины на подогреватель соответствующего давления через клапан К-2, который открывается возрастающим давлением лабиринтового пара в трубопроводе отсоса 7. Направление движения пара и положение тарелок клапанов 8 при возросшей и номинальной мощности показано сплошными линиями (стрелками). Клапан К-3 функционирует аналогично клапану К-2, но в узле установки этого клапана предусматривается наличие диафрагмы D, которая предназначена для исключения нерациональных внутрисхемных перетечек лабиринтового пара вторых камер уплотнений ЦВД и ПУ ЦСД, а также для обеспечения продувки трубопровода при закрытом клапане.

Количество устанавливаемых клапанов, место их установки в схеме и давление "управляющего" пара зависит от конкретных параметров схемы уплотнений турбины. Расчеты расходов пара через концевые уплотнения и давлений в камерах отсосов при различных режимах работы турбоустановки позволяют определить необходимость установки в узле клапана диафрагмы D и ее диаметр.