RU2120038C1

RU2120038C1 - System of end seals for steam turbine

Info

Publication number: RU2120038C1
Application number: RU96120042A
Authority: RU
Inventors: В.С. Шаргородский; И.С. Леонова; Л.А. Хоменок
Original assignee: Шаргородский Виктор Семенович
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 1998-10-10

Abstract

FIELD: end seals of steam turbines. SUBSTANCE: system includes high-pressure and medium-pressure cylinders with end seals whose chambers are connected with steam supply and exhaust lines by means of pipe lines. Steam supply and exhaust lines are provided with driveless control valves. Inner cavity of plates of these valves is connected with turbine tap or manifold of respective control pressure. Proposed system makes it possible to maintain optimal level of labyrinth steam pressure in exhaust chambers in all modes of operation of plant (operation under load, transient modes in decreasing and increasing loads, starts and stops), thus reducing nonproductive consumption of steam from seals, enhancing economical efficiency and excluding inleakage of air in turbine or steaming and contamination of oil with water in all modes of operation. EFFECT: ease of operation, enhanced reliability and economical efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано при проектировании и модернизации паровых турбин. The invention relates to the field of turbine engineering and can be used in the design and modernization of steam turbines.

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). A known scheme of the end seals of a steam turbine, including high and medium pressure cylinders with end seal chambers connected to the steam supply and suction pipelines (report CKTI N 042810 / 0-5781 "Study of the operation of the end seal system of turbines LMZ type K-300-240 Konakovskaya state district power station in connection with their modernization on the turbine st. N 1 ", 1969, S. 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. A disadvantage of the known scheme is that under variable conditions, when the pressure in the seal chambers varies according to the load of the turbine, operational intervention by operating personnel is required to prevent increased air leakage into the turbine and, as a result, deterioration of the vacuum and thermal efficiency of the turbine.

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). A known scheme of the end seals of a steam turbine, including high and medium pressure cylinders with end seal chambers interconnected by steam supply and suction pipelines. ("Steam turbine K-300-240 KhTGZ". M: Energoizdat, 1982, p. 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. A disadvantage of the known scheme is that under alternating conditions with the pressure in the seal chambers corresponding to the turbine load, operational intervention by operating personnel is required to prevent increased air leakage into the turbine, deterioration of the vacuum, and, as a result, decrease in the cost of the turbine. In addition, when the turbine is operating at low loads (within the control range), relatively low temperature steam is supplied to the seals from the common collector. The supply of such steam to the hot rotor leads to additional thermal stresses in the rotor and stator, causing increased wear of the seals, warping of the fireplace chambers, and, as a result, knocking out steam and watering the oil.

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. The proposed scheme of end seals with non-actuating valves allows for all turbine operating modes at stationary and variable loads (starts, shutdowns, load shedding) to do without the intervention of operating personnel in regulating the operation of the sealing circuit, which increases the reliability and maneuverability of the turbine installation.

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. The application of the proposed scheme allows you to maintain the optimal pressure level of the labyrinth vapor in the suction chamber at all operating modes of the installation (work under load, variable modes when the load is reduced and set, starts and stops), which ensures the minimum unproductive consumption of steam from the seals, and therefore increases efficiency In addition, it automatically eliminates such phenomena as air inflow into the turbine, or, conversely, steaming, and, as a result, water flooding in any mode. The proposed scheme is distinguished by ease of use, reliability and cost-effectiveness of the end seals.

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. A scheme of the end seals of a steam turbine is proposed, including high and medium pressure cylinders with end seals, the chambers of which are connected by pipelines to the steam supply and suction lines, in which control non-actuating valves are installed on the steam supply and suction lines from the end seal chambers, the internal cavity of the plates of which is connected a tube with a turbine or a manifold of the corresponding control pressure.

Изобретение иллюстрируется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

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. The proposed scheme of the end seals of a steam turbine includes high pressure cylinders 1 and medium pressure 2 with end seals 3, chambers 4 of which are connected by pipelines 5 to the steam supply lines 6 and steam suction 7. On the lines supplying steam 6 and steam suction 7 from the end seal chambers 4 3, non-actuating control valves 8 are installed, having a plate 9 with an internal cavity 10 and a cavity 11 under this plate. The inner cavity 10 of the plate 9 is connected by a tube 12 to the selection of the turbine 13 and the station-wide manifold 14 of the corresponding control pressure. The internal cavity 11 serves to supply steam to the seals or suction of them.

Предлагаемая схема концевых уплотнений паровой турбины работает следующим образом. The proposed scheme of the end seals of a steam turbine operates as follows.

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. When the turbine is installed, steam leaks from the turbine cylinders, passing the end labyrinth seals, are directed along the suction lines 7, and the turbine heaters (in the extraction line) for use in the regeneration circuit. At the same time, pressure chambers are installed in the end seal chambers that are close to the pressures of the corresponding withdrawals, and therefore they can be either excess or vacuum.

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. When the turbine operating mode changes, the pressure changes in the end seal chambers and in the turbine steam withdrawals, which causes a change in the ratio of steam pressures in the inner cavity 10 of the plate 9 and the cavity 11 under the plate and leads to a change in the degree of opening of the non-actuating valves 8, pressures are set in the seal chambers economically feasible for this mode.

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.The dashed arrows in the drawing show the direction of movement of the pair of seals and the dashed lines indicate the position of the valve plate 9 at low loads, starting and stopping modes, in which steam is supplied to the penultimate seal chamber through an open valve K-1 from an all-station manifold with a constant pressure of 1.2 kgf / cm ² . As a "control" steam, which is supplied to the internal cavity of the plate, for the K-1 valve, turbine take-off steam is used, the pressure in which depends on the load of the turbine unit, and under the above conditions it is lower than 1.2 kgf / cm ² , therefore the K- valve 1 open. For K-2 and K-3 valves, the “control” is a constant pressure steam of 1.2 kgf / cm ² from a common collector. Since under these conditions the pressure in the respective seal chambers, and therefore under the plate in the cavity 11 of the K-2 and K-3 valves, will be lower than 1.2 kgf / cm ² , these valves will be closed.

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. With increasing load due to increased pressure of the "control" steam in the turbine extraction valve K-1 closes, and the steam suction from the penultimate compaction chambers of the CVP and the front compression cylinder goes to the selection of the turbine for the corresponding pressure heater through valve K-2, which opens with increasing pressure labyrinth steam in the suction pipe 7. The direction of steam movement and the position of the valve plates 8 with an increased and rated power is shown by solid lines (arrows). The K-3 valve operates similarly to the K-2 valve, but the diaphragm D is provided for in the installation site of this valve, which is designed to exclude irrational in-circuit flow of the labyrinth pair of the second pressure chamber of the CVP and PU CSD, as well as to ensure the purge of the pipeline with the valve closed.

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. The number of valves to be installed, their place of installation in the circuit and the pressure of the “control” pair depends on the specific parameters of the turbine seal circuit. Calculations of steam flow rates through end seals and pressures in the suction chambers for various turbine operation modes make it possible to determine the need to install a diaphragm D in the valve assembly and its diameter.

Claims

The scheme of the end seals of a steam turbine, including high pressure and medium pressure cylinders with end seals, the chambers of which are connected by pipelines to the steam supply and suction lines, characterized in that on the supply and suction lines of the steam from the end seal chambers there are installed non-actuating control valves connecting these lines with turbine take-offs or a steam supply manifold, while the internal cavities of the valve plates are connected by pipes to a turbine take-off or a collector of the corresponding control pressure .