RU2685162C1 - Two-level stage with detachable fork blade - Google Patents
Two-level stage with detachable fork blade Download PDFInfo
- Publication number
- RU2685162C1 RU2685162C1 RU2018127858A RU2018127858A RU2685162C1 RU 2685162 C1 RU2685162 C1 RU 2685162C1 RU 2018127858 A RU2018127858 A RU 2018127858A RU 2018127858 A RU2018127858 A RU 2018127858A RU 2685162 C1 RU2685162 C1 RU 2685162C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stage
- nozzle
- tier
- diaphragm
- blades
- Prior art date
Links
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 description 2
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетического машиностроения и призвано повысить экономичность двухъярусных ступеней, используемых в качестве предпоследних ступеней в цилиндрах низкого давления конденсационных турбин.The invention relates to the field of power engineering and is designed to improve the efficiency of the two-tier stages, used as the penultimate stages in low-pressure cylinders of condensing turbines.
Известна двухъярусная ступень осевой турбомашины A.M. Репина [1] (Патент RU №2072428, опубл. 27.01.1997, МПК F01D 1/04) содержащая диафрагму с двухъярусным сопловым аппаратом и двухъярусное рабочее колесо, облопачивание которого выполнено в два радиальных ряда с промежуточным цельным кольцом между рядами, лопатки внутреннего ряда с помощью усиленных полок-фланцев соединены сваркой с промежуточным кольцом, а лопатки внешнего ряда, выполненные из прочных легких материалов, установлены на промежуточном кольце.Known bunk stage axial turbomachine A.M. Repin [1] (RU Patent No. 2072428, publ. 01/27/1997, IPC F01D 1/04) containing a diaphragm with a two-tier nozzle apparatus and a two-tier impeller, the blading of which is made in two radial rows with an intermediate one-piece ring between the rows, internal-row blades using reinforced flange shelves are welded to the intermediate ring, and the blades of the outer row, made of durable lightweight materials, are mounted on the intermediate ring.
Основной недостаток данного технического решения заключается в сложности изготовления рабочих лопаток предлагаемой двухъярусной ступени и низких прочностных характеристиках, поскольку единый толстый промежуточный бандаж с глубокими пазами для хвостовиков лопаток верхнего яруса трудно (почти невозможно) скрепить с лопатками нижнего яруса.The main disadvantage of this technical solution lies in the complexity of manufacturing working blades of the proposed bunk stage and low strength characteristics, since a single thick intermediate bandage with deep grooves for the shanks of the blades of the upper tier is difficult (almost impossible) to bond with the blades of the lower tier.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является двухъярусная ступень Карла Баумана [2] (А.В. Щегляев, Паровые турбины Энергоатом издательство Москва 1993), установленная на отечественной турбине К-200-130, содержащая диафрагму, сопловой аппарат нижнего яруса двухъярусной ступени, сопловой аппарат верхнего яруса, перегородку соплового аппарата, рабочий аппарат нижнего яруса, рабочий аппарат верхнего яруса, перегородку рабочего аппарата.Closest to the technical nature of the claimed invention is a bunk tier of Karl Bauman [2] (AV Scheglyaev, Steam turbines Energoatom publishing house Moscow 1993), installed on the domestic turbine K-200-130, containing a diaphragm, nozzle apparatus of the lower tier of the two-tier stage , nozzle apparatus of the upper tier, partition of the nozzle apparatus, working apparatus of the lower tier, working apparatus of the upper tier, partition of the working apparatus.
Основной недостаток состоит в низкой экономичности двухъярусной ступени Баумана из-за недопустимо большой перекрыши Δl между вершиной рабочих лопаток предшествующей ступени и входом в сопловой аппарат верхнего яруса ступени Баумана, составляющей около 35% от высоты соплового аппарата верхнего яруса ступени, а также большой веерности рабочих решеток.The main disadvantage is low profitability of the Bauman’s two-tier stage due to the unacceptably large overlap of Δl between the top of the working blades of the previous stage and the entrance to the nozzle apparatus of the upper tier of the Bauman stage, which is about 35% of the height of the nozzle apparatus of the upper tier of the stage, as well as the large fan speed of the working gratings .
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в уменьшении потерь энергии в ступени, связанных с наличием перекрыши на входе в ступень и потерь энергии, связанных с веерностью лопаток последней ступени.The technical problem solved by the invention, is to reduce energy losses in the stage associated with the presence of overlap at the entrance to the stage and energy losses associated with the fan of the blades of the last stage.
Технический результат, возникающий с применением предлагаемого изобретения, заключается в повышении эффективности и надежности работы двухъярусных ступеней ЦНД с полуторными выхлопами и достигается тем, что в известной двухъярусной ступени для цилиндра низкого давления мощной конденсационной паровой турбины, содержащей диафрагму, сопловой аппарат нижнего яруса двухъярусной ступени, сопловой аппарат верхнего яруса, перегородку соплового аппарата, рабочий аппарат нижнего яруса, рабочий аппарат верхнего яруса, перегородку рабочего аппарата, согласно изобретению, рабочие лопатки двухъярусной ступени выполнены в виде неразъемных вильчатых лопаток, а в диафрагме перед входом пара в сопловую решетку профилей верхнего яруса двухъярусной ступени расположена распределительная решетка, образованная системой кольцевых конических обводов с радиальным шагом li=(7°)l0/α, где l0 - длина сопловых лопаток на входе в сопловую решетку профилей, а угол α - угол наклона периферийного обвода соплового аппарата к продольной оси ступени, и углами наклона конусных обводов к продольной оси ступени βi, которые уменьшаются от периферии к корню по следующему закону βi=α-(7+i), где i - номер конического обвода при отсчете его от периферийного обвода диафрагмы.The technical result arising from the application of the present invention is to improve the efficiency and reliability of the two-tier stages of the low pressure cylinder with one-and-a-half exhausts and is achieved by the fact that in the well-known two-tier stage for a low-pressure cylinder a powerful condensation steam turbine containing a diaphragm, a nozzle apparatus of the lower tier two-tier stage nozzle apparatus of the upper tier, partition of the nozzle apparatus, working apparatus of the lower tier, working apparatus of the upper tier, partition of the worker Paratov according to the invention, the rotor blades bunk stage are formed as cohesive fork blades, and in the diaphragm in front of steam in nozzle array profiles upper tier bunk stage located distributing grille formed by a system of annular conical contours with a radial step l i = (7 °) l 0 / α, where l 0 is the length of the nozzle vanes at the entrance to the nozzle lattice of the profiles, and the angle α is the angle of inclination of the peripheral bypass of the nozzle apparatus to the longitudinal axis of the step, and the angles of inclination of the conical circumferences to the longitudinal axis steps β i , which decrease from the periphery to the root according to the following law β i = α- (7 + i), where i is the number of the conical bypass when it is read from the peripheral bypass of the diaphragm.
Кроме того, в двухъярусной ступени для цилиндра низкого давления мощной конденсационной паровой турбины радиальные ребра, связывающие между собой кольцевые конические обводы, выполнены перфорированными.In addition, in a two-tier stage for a low-pressure cylinder of a powerful condensing steam turbine, the radial fins connecting the annular conical bypass are perforated.
На фиг. 1 представлен продольный разрез двухъярусной ступени с неразъемной вильчатой лопаткой. На фиг. 2 для справки приведена аксонометрия двухъярусного рабочего колеса, входящего в состав предлагаемой двухъярусной ступени.FIG. 1 shows a longitudinal section of a two-tier stage with a one-piece forked spatula. FIG. 2 for reference is an axonometric view of a two-tier impeller, which is part of the proposed two-tier stage.
Двухъярусная ступень с неразъемной вильчатой лопаткой, представленная на фиг. 1 содержит: сопловой аппарат верхнего яруса 1, сопловый аппарат нижнего яруса 2, рабочие лопатки нижнего яруса 3, сплошную перегородку 4, отделяющую рабочие лопатки нижнего яруса двухъярусной ступени от рабочих лопаток верхнего яруса, перегородку соплового аппарата двухъярусной ступени 5, вильчатые лопатки верхнего яруса 6, диафрагму ступени Баумана 7, перфорированные радиальные ребра 8, кольцевые конические обводы 9, периферийный обвод двухъярусной ступени 10.A bunk stage with an integral fork with a fork, shown in FIG. 1 contains: a nozzle apparatus of the upper tier 1, a nozzle apparatus of the lower tier 2, working blades of the
Начиная с периферийного обвода двухъярусной ступени 10, расположенного под углом а к продольной оси ступени, первый конический обвод распределительной решетки выполнен с углом, равным углу β, уменьшенному на 7°. Каждый последующий конический обвод выполняется с углом, уменьшенным на 7° относительно выше расположенного ребра.Starting from the peripheral bypass of the two-tier stage 10, located at an angle a to the longitudinal axis of the stage, the first conical bypass of the distribution grid is made with an angle equal to the angle β, reduced by 7 °. Each subsequent conical bypass is performed with an angle reduced by 7 ° relative to the edge located above.
Указанное снижение угла конусности для каждого последующего конического обвода на 7° принято из условия обеспечения безотрывного течения пара во всех, образованных соседними коническими обводами, кольцевых диффузорных каналах распределительной решетки.The specified reduction in the angle of taper for each subsequent conical bypass by 7 ° is taken from the condition for ensuring the continuous flow of steam in all the annular diffuser channels of the distribution grid formed by the adjacent conical bypass.
Для принятого шага углов (Δβ=7°) получим, что число конических обводов п в решетке должно равняться целому от деления угла на угловой шаг Δβ. То есть n=α/7. При этом условии и равномерном расположении колец по высоте l0 (l0 - высота входного сечения в сопловой аппарат верхнего яруса расстояние между коническими обводами 9 будет равно li=l0/n=7⋅l0/α.For the adopted angular pitch (Δβ = 7 °), we obtain that the number of conical contours n in the lattice should be equal to the integer by dividing the angle by the angular step Δβ. That is, n = α / 7. Under this condition and a uniform arrangement of the rings, the height l 0 (l 0 is the height of the inlet section in the nozzle apparatus of the upper tier; the distance between the conical rims 9 will be l i = l 0 / n = 7⋅l 0 / α.
Вильчатая лопатка отличается от рабочей лопатки Баумана прототипа тем, что на одном пере нижнего яруса 3, на перегородке 4 располагаются два пера рабочих лопаток верхнего яруса 6. Аксонометрия указанной вильчатой лопатки представлена на фиг. 2.The fork blade differs from the working blade of the Bauman prototype in that on one feather of the
Двухъярусная ступень с неразъемной вильчатой лопаткой работает следующим образом. Пар подводится к сопловым аппаратам верхнего и нижнего ярусов с одинаковыми начальными параметрами из предстоящей ступени, где происходит преобразование потенциальной энергии пара в кинетическую энергии, причем пар вышедший из предстоящей ступени первоначально взаимодействует с распределительной решеткой. Указанная распределительная решетка воспринимает поток из верхней части рабочих лопаток предшествующей ступени с нулевой перекрышей и далее по кольцевым каналам, образованными коническими поверхностями, равномерно распределяются по всей высоте соплового аппарата верхнего яруса двухъярусной ступени, полностью исключая потери от перекрыши. Пар вышедший из каналов сопловой решетки предлагаемой двухъярусной ступени направляется в каналы двухъярусного рабочего колеса, образованного «вильчатыми» рабочими лопатками, благодаря которым удается достичь практически полное снижение потерь энергии от веерности решетки.Bunk stage with a one-piece forked blade works as follows. The steam is supplied to the nozzle apparatus of the upper and lower tiers with the same initial parameters from the upcoming stage, where the potential energy of the steam is converted to kinetic energy, and the steam that has gone out from the upcoming stage initially interacts with the distribution grid. The specified distribution grid perceives the flow from the upper part of the working blades of the previous stage with zero overlap and further along the annular channels formed by conical surfaces, are evenly distributed over the entire height of the nozzle apparatus of the upper tier of the two-tier stage, completely eliminating the overlap losses. The steam coming out of the channels of the nozzle grille of the proposed two-tier stage is directed to the channels of the two-tier impeller formed by “forked” blades, thanks to which it is possible to achieve an almost complete reduction in energy losses from the fan grid.
Список литературыBibliography
1. Патент RU №2072428, опубл. 27.01.1997, МПК F01D 1/041. Patent RU No. 2072428, publ. 01/27/1997, IPC F01D 1/04
2. А. В. Щегляев, «Паровые турбины», издательство «Энергоатом», Москва, 19932. A. V. Scheglyaev, “Steam turbines”, Energoatom publishing house, Moscow, 1993
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018127858A RU2685162C1 (en) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | Two-level stage with detachable fork blade |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018127858A RU2685162C1 (en) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | Two-level stage with detachable fork blade |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2685162C1 true RU2685162C1 (en) | 2019-04-16 |
Family
ID=66168378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018127858A RU2685162C1 (en) | 2018-07-30 | 2018-07-30 | Two-level stage with detachable fork blade |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2685162C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU224739U1 (en) * | 2023-11-23 | 2024-04-02 | Акционерное общество "Силовые машины" - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (АО "Силовые машины") | Steam turbine double diaphragm |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006038879A1 (en) * | 2004-10-07 | 2006-04-13 | Volvo Aero Corporation | Gas turbine intermediate structure and a gas turbine engine comprising the intermediate structure |
US20090226311A1 (en) * | 2008-03-10 | 2009-09-10 | General Electric Company | Interface member for a power plant |
RU139602U1 (en) * | 2013-03-20 | 2014-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ТурбоЗАР" | TWO-TIER WORKING BLADE FOR STEAM TURBINES |
RU2630817C1 (en) * | 2016-11-21 | 2017-09-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Two-level stage of two-level low pressure cylinder |
-
2018
- 2018-07-30 RU RU2018127858A patent/RU2685162C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006038879A1 (en) * | 2004-10-07 | 2006-04-13 | Volvo Aero Corporation | Gas turbine intermediate structure and a gas turbine engine comprising the intermediate structure |
US20090226311A1 (en) * | 2008-03-10 | 2009-09-10 | General Electric Company | Interface member for a power plant |
RU139602U1 (en) * | 2013-03-20 | 2014-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ТурбоЗАР" | TWO-TIER WORKING BLADE FOR STEAM TURBINES |
RU2630817C1 (en) * | 2016-11-21 | 2017-09-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Two-level stage of two-level low pressure cylinder |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU224739U1 (en) * | 2023-11-23 | 2024-04-02 | Акционерное общество "Силовые машины" - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (АО "Силовые машины") | Steam turbine double diaphragm |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9874221B2 (en) | Axial compressor rotor incorporating splitter blades | |
US8757967B2 (en) | Axial flow turbine | |
US7118331B2 (en) | Stator vane assembly for a turbomachine | |
US9938984B2 (en) | Axial compressor rotor incorporating non-axisymmetric hub flowpath and splittered blades | |
US20170114796A1 (en) | Compressor incorporating splitters | |
US9963973B2 (en) | Blading | |
US8475125B2 (en) | Shroud vortex remover | |
RU2607986C2 (en) | Turbomachine rotor and turbojet engine | |
CA2821142A1 (en) | Axial compressor | |
RU2685162C1 (en) | Two-level stage with detachable fork blade | |
US8708639B2 (en) | Turbine bucket shroud tail | |
US10451083B2 (en) | Compressor | |
RU2630817C1 (en) | Two-level stage of two-level low pressure cylinder | |
JP2017223218A (en) | Impeller-mounted vortex spoiler | |
RU2673977C2 (en) | Controlled convergence compressor flowpath for gas turbine engine | |
US20180328195A1 (en) | Rotor device of a turbomachine | |
RU178527U1 (en) | CENTRIFUGAL COMPRESSOR OPERATING WHEEL | |
US1601614A (en) | Turbine | |
EA201200836A1 (en) | RADIAL AXIAL HYDRO-TURBINE RADIATOR DEVICE OF THE WORKING WHEEL | |
RU185913U1 (en) | Centrifugal compressor blade diffuser | |
JP5726236B2 (en) | Diffuser for turbomachinery | |
RU2378516C2 (en) | Steam turbine low-pressure two-row cylinder two-row stage | |
RU2693548C2 (en) | Compressor blade of axial turbomachine with branches at base and on blade top and turbomachine comprising said blade | |
RU2499889C1 (en) | Reduction method of dynamic stresses in rotating blades of turbine last stage | |
RU2611122C1 (en) | Centrifugal pump runner |