RU2790750C1 - Антиэрозийная рабочая лопатка для последних ступеней паровых конденсационных турбин - Google Patents
Антиэрозийная рабочая лопатка для последних ступеней паровых конденсационных турбин Download PDFInfo
- Publication number
- RU2790750C1 RU2790750C1 RU2022103247A RU2022103247A RU2790750C1 RU 2790750 C1 RU2790750 C1 RU 2790750C1 RU 2022103247 A RU2022103247 A RU 2022103247A RU 2022103247 A RU2022103247 A RU 2022103247A RU 2790750 C1 RU2790750 C1 RU 2790750C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blade
- steam
- erosion
- later stages
- rotor blade
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области энергетического машиностроения и призвано защищать рабочие лопатки последних ступеней конденсационных паровых турбин от влажной паровой эрозии входных кромок указанных рабочих лопаток. Предложена рабочая лопатка для последних ступеней конденсационных паровых турбин, ее выпуклая поверхность в верхней части на длине, подверженной эрозийному износу, выполнена с продольно-ориентированным оребрением по направлению движения пара с высотой ребер h≥5 мм при шаге t≤2 мм и с толщиной ребер δ≤0,5 мм. Технический результат - снижение энергии силового взаимодействия капель влаги с обтекаемыми поверхностями, защита лопатки от эрозийного износа, повышение вибрационной надежности лопатки. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области энергетического машиностроения и призвано защищать рабочие лопатки последних ступеней конденсационных паровых турбин от влажной паровой эрозии входных кромок указанных рабочих лопаток.
Суть проблемы состоит в том, что в конденсационных паровых турбинах их последние ступени работают в области влажно-парового потока, степень влажности которого достигает 8-10%. В этих условиях поверхности входных кромок рабочих лопаток при контакте с высокоскоростными каплями влажно-парового потока подвергаются интенсивному эрозийному износу.
Для его замедления опасные с точки зрения эрозийного износа поверхности защищаются либо с помощью крепления к ним стеллитовых пластин, устойчивых к влажно паровой эрозии, либо путем специальных эрозионноустойчивых покрытий (см., например, А.В. Щегляев, Паровые турбины. Энергоатомиздат. М. 1993; Б.М. Трояновский, Паровые турбины АЭС).
Однако все известные меры защиты, основанные на использовании более устойчивых к каплеударной эрозии поверхностей, не исключают эрозийного износа, а только продлевают срок эксплуатации лопаточного аппарата конденсационных паровых турбин.
В отличие от указанных аналогов, предлагается принципиально другой метод защиты поверхностей от ударно-капельной эрозии, состоящий не в увеличении стойкости поверхностей к указанному виду эрозии, а в снижении энергии силового взаимодействия капель влаги с обтекаемыми поверхностями.
Конструктивная суть предлагаемого изобретения иллюстрируется фигурой 1, где приняты следующие обозначения:
1) рабочая лопатка последней ступени конденсационной паровой турбины;
2) входная кромка лопатки;
3) стенки лопатки;
4) продольно-ориентированное ребро по направлению движения пара.
Как следует из приведенной фигуры 1, в верхней части рабочей среды лопатки 1 со стороны ее стенки 3 на длине l, подлежащей защите от эрозийного износа выполнены продольно-ориентированные ребра 4 по направлению движения пара, толщина которых δ≤0,5 мм при их высоте над поверхностью лопатки h≥5 мм и поперечном шаге t≤2 мм.
При этом длина продольно-ориентированных ребер по направлению движения пара не должна превышать 30% от общей длины выпуклой стороны лопатки.
Для пояснения функционального назначения приведенного конструкторского решения на фигуре 2 показан входной треугольник скорости для ступени, работающей во влажной паровой среде.
Особенности работы такой ступени состоит в том, что паровая и жидкая фаза двухфазного потока выходит из соплового аппарата разными абсолютными скоростями, причем локальные скорости жидкой фазы меняются в зависимости от размеров капель влаги в очень широком диапазоне при постоянном расчетном значении скорости паровой фазы.
При этом средняя абсолютная скорость жидкой фазы с1в всегда оказывается существенно меньше скорости с1n.
В результате угол входа на работающую лопатку жидкой фазы β1в оказывается больше угла входа β1n паровой фазы.
Поскольку рабочая решетка профилей при проектировании рассчитывается для паровой фазы, то капли жидкой фазы с достаточно большой скоростью контактируют с выпуклой поверхностью стенки 3 рабочей лопатки 1, что и ведет в конечном счете к ее эрозийному износу.
Предлагаемая система защиты рабочих лопаток последней ступени конденсационной турбины работает следующим образом.
Рассматриваемый пучок капель влаги в связи с различными размерами капель влаги с различной, но достаточно большой относительной скоростью w1в встречают на своем пути не поверхность лопатки, а узкие щели между продольно-ориентированными ребрами, где благодаря увеличенному сопротивлению теряют значительную часть своей кинетической энергии.
При снижении скорости в момент контакта с поверхностью лопатки в два раза кинетическая энергия канала снижается в четыре раза.
Кроме того, в узких щелях между ребрами при течении влажного пара находится не пар, а слой жидкой фазы, и первоначальный контакт капель жидкости происходит не с твердой поверхностью, а с поверхностью жидкой пленки, обеспечивающий дальнейшее снижение силового взаимодействия капель с твердой поверхностью рабочей лопатки.
Следует также отметить, что в плане вибрационной надежности наличие на спинке профиля лопатки у ее вершины, где сам профиль имеет небольшую поперечную толщину, решетки тонкостенных ребер резко увеличивают ее жесткость, что наряду с защитой лопатки от эрозийного износа ведет к повышению ее вибрационной надежности.
Таким образом, предлагается рабочая лопатка для последних ступеней конденсационных турбин, отличающаяся тем, что ее выпуклая поверхность в верхней части на длине, подверженной эрозийному износу, выполняя с продольно - ориентированным оребрением по направлению движения пара, высота ребер которого h≥5 мм, при толщине δ≤0,5 мм и шаге между ребрами t≤2 мм.
При этом оребренная часть спинки лопатки должна занимать не менее 20% общей длинны рабочей лопатки от ее верхней части.
Источники информации
А.В. Щегляев «Паровые турбины». Энергоатомиздат, М. 1993 г. Б.М. Трояновский «Паровые турбины» АЭС.
Claims (1)
- Рабочая лопатка для последних ступеней конденсационных паровых турбин, отличающаяся тем, что ее выпуклая поверхность в верхней части на длине, подверженной эрозийному износу, выполнена с продольно-ориентированным оребрением по направлению движения пара с высотой ребер h≥5 мм при шаге t≤2 мм и с толщиной ребер δ≤0,5 мм.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2790750C1 true RU2790750C1 (ru) | 2023-02-28 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1862827A (en) * | 1930-01-22 | 1932-06-14 | Parsons | Steam turbine |
SU401813A1 (ru) * | 1971-06-14 | 1973-10-12 | С. В. Радик Ленинградский политехнический институт М. И. Калинина | Рабочая лопатка елажнопаровой турбинной ступени |
SU525805A1 (ru) * | 1975-04-08 | 1976-08-25 | Предприятие П/Я М-5717 | Влажнопарова турбинна ступень |
WO2003104615A1 (de) * | 2002-06-10 | 2003-12-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Werkstücken mit erosionmindernder oberflächenstruktur |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1862827A (en) * | 1930-01-22 | 1932-06-14 | Parsons | Steam turbine |
SU401813A1 (ru) * | 1971-06-14 | 1973-10-12 | С. В. Радик Ленинградский политехнический институт М. И. Калинина | Рабочая лопатка елажнопаровой турбинной ступени |
SU525805A1 (ru) * | 1975-04-08 | 1976-08-25 | Предприятие П/Я М-5717 | Влажнопарова турбинна ступень |
WO2003104615A1 (de) * | 2002-06-10 | 2003-12-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Werkstücken mit erosionmindernder oberflächenstruktur |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8070441B1 (en) | Turbine airfoil with trailing edge cooling channels | |
EP2492440B1 (en) | Turbine nozzle blade and steam turbine equipment using same | |
CN103879084B (zh) | 用于涡轮部件的涂层 | |
RU2790750C1 (ru) | Антиэрозийная рабочая лопатка для последних ступеней паровых конденсационных турбин | |
US20160169015A1 (en) | Steam Turbine Stationary Blade | |
KR20150032282A (ko) | 습성 가스 압축기 및 방법 | |
EP2236755A2 (en) | Steam turbine rotating blade with mid-span shroud for low pressure application | |
JP2007309235A (ja) | タービン翼 | |
JP7179651B2 (ja) | タービン静翼、及び蒸気タービン | |
RU2688838C2 (ru) | Газожидкостный сепаратор | |
JP2016166569A (ja) | 蒸気タービン | |
WO2019117752A1 (ru) | Направляющая лопатка влажнопаровой турбины | |
JP2010203438A (ja) | 蒸気タービンから水分を抽出する蒸気タービン及び方法 | |
EP3258063A1 (en) | Axial flow turbine | |
JP6145372B2 (ja) | 蒸気タービン動翼、及びそれを用いた蒸気タービン | |
US5112187A (en) | Erosion control through reduction of moisture transport by secondary flow | |
US6375417B1 (en) | Moisture removal pocket for improved moisture removal efficiency | |
CN210977610U (zh) | 一种锯齿式动叶前缘防水蚀沟槽结构 | |
SU295484A1 (ru) | Турбинная ступень для работы на влажном паре | |
JP5173646B2 (ja) | 蒸気タービン | |
KR102690061B1 (ko) | 증기 터빈 동익 | |
RU2319016C2 (ru) | Цилиндр среднего давления паровой турбины | |
CN212079397U (zh) | 一种低参数饱和汽轮机除湿级动叶片 | |
US744727A (en) | Means for improving the efficiency of turbines. | |
US11753940B2 (en) | Steam turbine rotor blade |