SE446410B - Gasturbin - Google Patents

Description

;..'_.. .arlëlus- s' '- 446 410* 2 eliminera huvudorsaken, nämligen stödribborna för den roterande axelns lager, genom att uppstödja axeln pa ett fribärande sätt medelst en stöd- konstruktion vilken är oberoende av statorhusets konstruktion, varvid lasten pa denna konstruktion uppstödjes utanför utloppshuset vid turbinens motsatta ände. Detta sätt har emellertid nackdelen att om de oberoende stöden för statorhuset och turbinens rotor har olika temperatur under drift och således expanderar olika mycket, sasom vanligtvis händer, blir resultatet mycket ogynnsam felinriktning mellan rotorn och statorn, och för att ta detta i beräkningen är det nödvändigt att åstadkomma lämpligt stora gap mellan nämnda delar med en resulterande avsevärd negativ inverkan pa verknings- graden som följaktligen ökar endast nagot. Å andra sidan visar detta sistnämnda sätt ytterligare de tidigare beskrivna nackdelarna vid den totala storleken och de konstruktionstekniska komplikationerna. Ändamalet med föreliggande uppfinning är att undanröja de ovan beskrivna nackdelarna och följaktligen astadkomma en gasturbin för ett kraftverk vilken har hög verkningsgrad, sma totala dimensioner och är enkel till sin konstruktion.

Detta uppnas huvudsakligen genom att eliminera turbinens rotor- statorförbindande ribbor och uppstödja nämnda rotor och nämnda stator medelst oberoende stöd sa att nämnda oberoende stöd alltid har samma temperatur, varvid de alltid undergar samma termiska utvidgning, varigenom säkerställas inriktning mellan rotoraxeln och statoraxeln genom användandet av tranga gap och följaktligen resulterande i hög verkningsgrad. Da rotor- stödet halls vid en relativt lag temperatur av omkring 8000 genom det avsevärda flödet av olja som töms ut in i konstruktionen efter smörjning av den roterande axelns lager, blir problemet att sänka statorstödets temperatur till nämnda värde av BOQC. Detta betyder huvudsakligen att man vidtar sadana atgärder att temperatureíiiïhos den heta gasen som lämnar utlopps- huset vid den höga temperaturen av 40Û-500°C inte inverkar pa den omgivan- de yttre omgivningen, varigenom nämnda utloppshus halls praktiskt taget kallt utvändigt. l detta hänseende är fördelarna uppenbara hos ett kraftigt ut- loppshus som arbetar vid en relativt lag temperatur av IOO-ISOUC, dvs ett i huvudsak kallt utloppshus. För det första möjliggör det mycket höga laster, ocnspeciellt medger det att utloppsljuddämparen och styrbalkarna för de bada överliggande akkranarna, som är nödvändiga för att demontera och underhålla turbinen och kompressorn, direkt uppstödjes utan att däremellan anordna utvidgningskompensatorer och extra hjälputrustningar, vilket följakt- _:^- , rofiïtfífiïïlšâfiffïif” 446 410 3 ligen leder till efterföljande avsevärda förenklingar icke blott av konstruk- tionsteknisk natur, utan även avseende den totala höjden. Dessutom kan den även invändigt inrymma turbinen genom att direkt uppstödja den bakre stödkonen hos turbinstatorhuset, varvid följaktligen avsevärd minskning av den totala axiella längden av utrustningen astadkommes. Det blir nu ocksa mycket enkelt att upprätthålla de sma temperaturökningarna av ZO-YÛUC som erfordras för att höja utloppshusets stöd, vilka även är stöd för turbinens statorhus, till den temperatur av 18000 som krävs för att säkerställa koaxilitet mellan turbinens rotor och stator, varigenom helt enkelt utloppshu- set uppstödjes pa fyra böjliga ben som är svängbara till nämnda hus pa sitt mitthorisontalplan medelst isolerande bussningar. Slutligen är, medelst det kalla utloppshuset, den erforderliga ventilationens luftflödeshastighet 'avse- värt reducerad med en därav följande ökning av verkningsgraden hos enheten pa grund av den mindre kraft som erfordras av fläktarna, och dessutom minskas risken för eld pa grund av oljeläckage som kan sla mot ytan pa utloppshuset.

Enligt ett kännetecken hos föreliggande uppfinning är följaktligen inuti ett kraftigt utloppshus av kolstal, förstärkt pa sina bada ytor medelst tva tjocka smidesringar, inrymd en isolerande ficka för att transportera de heta avloppsgaserna fran den utvidgade ringkanalen, varvid nämnda ficka som är konstruerad i ett enda stycke av tunna rostfria stalplattor isolerade mot utsidan innefattar fyra horisontella flikar, tva pa vardera sidan om fickan, som vilar medelst isolerande material mot motsvarande stödytor anordnade pa utloppshuset i lägen som ligger pa det horisontella planet vilket inrymmer maskinens centrumaxel, och tva vertikala tappar, en pa vardera sidan om fickan, vilka införes i motsvarande vertikala styrningar anordnade pa utlopps- huset l lägen belägna det vertikala planet som passerarganom maskinens centrumaxel, varvidnlffickan. halls' tryckt i utloppshuset medelst en serie- fjädrar av rostfritt stal som verkar mellan den yttre flänsen av den isolerande fickan och utloppshusets konsoler.

Pa detta sätt halls den isolerande fickan centrerad inuti utlopps- huset medan den kan expandera fritt sasom erfordras vid drift. Da fickan konstrueras l ett enda stycke av tunna rostfria stalplattor med en tjocklek av ungefär 2 mm profilerad i huvudsak som cylindrisk eller konisk yta för att möjliggöra att en enkel och speciellt robust konstruktion erhalles utan behov av förstärkare eller konsoler av nagot slag, kan ater nämnda ficka effektivt isoleras pa sin utsida da den innefattar en jämn yttre yta som är ytterst lätt att isolera. Nämnda isolering görs även ända enklare genom att fickan enkelt in 446' 410 4 å kan införas i och dras ut ur utloppshuset genom att helt enkelt verka pa nämnda fjäderserie. Med andra ord sänks fickan, da isoleringen har monte- rats, fran den övre mynningen av utloppshuset och fästs i huset medelst nämnda fjädrar. Dessutom eliminerar den speciella anordningen för upphäng- ning av fickan inuti utloppshuset praktiskt taget alla termiska bryggor genom att dessa mekaniska beröringsytor som normalt leder till stora värmeläckage och lag verkningsgrad hos normal isolering nu blir endast minimala, vari- genom de endast representeras av fjäderserien som emellertid är av rostfritt stal eller klena värmeledare. Följaktligen finns en effektiv barriär för värmeöverföring fran fickan till utloppshuset som saledes kan hallas kallt vid en temperatur av ungefär IOU-ISUOC. Resultatet av detta är att utlopps- huset nu kan användas som en lastbärande konstruktion för att direkt uppstödja icke blott utloppsljuddämparen och kanalstagen som verkar pa styrningarna för de överliggande akkranarna som erfordras för att demontera och montera turbinen och dess drivna kompressor, utan även turbinens statorhus. _ Da utloppshusets stöd nu ocksa verkar som stöd för turbinens statorhus och, sasom redan nämnts, därför maste höjas till en temperatur av BÛÛC, uppstödjes enligt en ytterligare egenskap hos föreliggande uppfinning nämnda utloppshus pa bada ytorna av fyra tappar anordnade parallellt med maskinens centrumaxel som är fastbultad, i lägen belägna pa det horisontella planet som passerar genom maskinens centrumaxel, pa nämnda bada tjocka sinkade förstärkningsringar pa de bada ytorna av utloppshuset, och införes medelst fyra isoleringsbussningar i fyra fasta bussningar monterade pa de övre ändarna av fyra- kraftiga böjliga stalplattben, vars nedre ändar är fastflänsade vid Utrustningens basdel, de bada främre pa utloppshusets yta vid luftintagsänden, ochde bada bakre pa den andra ytan. _ _ . :Änvändningen av tappar och bussningar för att uppstödja utlopps- huset utmed dess horisontella centralplan icke blott möjliggör lätt isolering genom enkel anbringning av isoleríngsbussningar mellan tapparna och de fasta bussningarna, varvid denna isolering är tillräcklig för att ytterligare reducera temperaturen hos benen till det erforderliga värdet, utan även lämnar utloppshuset fritt att utvidgasig bada radiellt och axiellt.

Vid nämnda axiella utvidgning av utloppshuset är den fasta punkten den yta av huset som är vänd mot gasgeneratorn. Med andra ord utgör enligt uppfinningen de bada främre stödbenen hos utloppshuset, dvs de bada benen som-ärfastflänsade pa basdelen vid luftintagsänden, den fasta punkten i axiell riktning för hela enheten genom att de inbördes främre ..». i s Poolia-QUALITY* 446 410 5 tapparna, genom deras anliggning, inte kan glida axiellt i sina bussningar utan endast rotera. Enligt föreliggande uppfinning är dessutom utloppshuset vid bottnen av sina bada ytor försett med tva vertikala urholkningar inrymda i det vertikala planet som passerar genom maskinens centrumaxel som sam- arbetar med lämpliga tänder för att förhindra sidoförskjutningar av det centrala och vertikala planet hos utloppshuset, varigenom sidocentreringen säkerställas. Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är utlopps- huset också uppstött av ett ytterligare stöd bestående av fjädrar som verkar mot bottnen av dess bada sidor, varvid ändamålet med detta stöd är att delvis avlägsna nämnda böjliga ben fran de laster som överförs av utloppets ljuddämpare och de överliggande akkranarna.

Enligt en ytterligare egenskap hos uppfinningen är slutligen den bakre stödkonen som är fastflänsad vid turbinens statorhus isolerad utvändigt, införd helt i utloppshuset mot vilket den är avtätad medelst ett lämpligt böjligt tätningselement, och innefattar pa sin fria periferi en sinkad ring som pa sin yttre diameter i läge motsvarande dess horisontella centrala plan uppbär tva motstaende horisontella tänder vilka är införda och uppbäres i tva motsvarande urholkningar anordnade pa basdelen av nämnda tappar relativt nämnda bada främre stödben för utloppshuset; varvid ringen även vid sin botten, pa dess vertikala och centrala axel, är försedd med ett block innefattande tva motstaende vertikala tänder vardera införda i en vertikal urholkning i huset och en vertikal urholkning anordnad i ett block fäst pa bottnen av nämnda tjocka sinkade förstärkningsring pa utloppshusets front- yta, varvid de bada vertikala urholkningarna är anordnade i linje med varandra med hänsyn till ett vertikalt plan innehallande maskinens centrum- axel. Pa detta sätt avlastas axialbelastningar och moment alstrade av gasgeneratorn och turbinen genom nämnda horisontella tänder pa tapparna och följaktligen pa de bada främre istödbenen för utloppshusetisom följaktli- gen verkar som ett stöd för turbinens statorhus, Varpa de andra vertikala tänderna i samverkan med nämnda vertikala urholkningar säkerställer perfekt sidocentrering pa basdelen bade av utloppshuset och av konen och följaktligen av turbinens statorhus, medan samtidigt medges termisk utvidgning.

Uppfinningen beskrivas närmare i det följande med hänvisning till de bifogade ritningarna, vilka visar en föredragen utföringsform. F ig. l är en delvis sektionerad perapektivvy av en gasturbin enligt uppfinningen. F ig. 2 är en längdsektion genom gasturbinen i fig. l. F ig. 3 är en tvärsektion genom gasturbinen efter -linjen A-A i fig. 2. Fig. 4 är en perspektlvvy av en isolerande ficka som används l gaaturbinen enligt uppfinningen. Fig. 5 är en r -i--unh u, V *vy- 446 410 s sprängvy av de tunna plattor av rostfritt stal som bildar isoleringsfickan i fig. 4. Fig. 6 är en sektionerad perspektivvy i större skala av detaljen B i fig. 1.

Med hänvisning till fig. 1-6 betecknar hänvisningssiffran 1 en basdel pa vilken är fäst ett luftintagshus 2 som uppstödjer en gasgenerators 3 främre ände, varvid gasgeneratorns bakre ände är stelt anordnad pa en turbin 4 för en kraftanläggning. Ett statorhus 5 av nämnda turbin 4 är fastflänsat vid en bakre stödkon 6, vilken är utvändigt isolerad och är helt införd i ett utloppshus av ett vertikalt utlopp 7, in i vilket avloppsgaserna fran turbinen förs medelst en koniskt utvidgad ringkanal 8 (se speciellt fig. 2).

Mellan konen 6 och huset 7 finns ett gap, och tätningen är gjord av ett lämpligt böjligt spiralformat tätningselement 9 (se fig. 2). i _ En rotor 10 och följaktligen en roterande axel 11 hos turbinen 4 är fribärande uppstödd medelst en oberoende konstruktion 12, vars last överförs till basdelen 1 utanför utloppshuset 7 vid änden av turbinen 4 (se fig. 2).

Nämnda utloppshus för den vertikala axeln 7 konstruerat av kolstal och förstärkt pa sina främre och bakre ytor medelst tva tjocka sinkade ringar 13 respektive 14, är uppstött pa bada ytorna medelst fyra starka böjliga ben bestående av stalplattor, tva främre 15 och tva bakre 16, vilka är fastflänsade vid sina bottendelar pa basdelen 1 och uppstödjer vardera pa sin övre ände en fast bussning 17 in i vilken en tapp 19 är införd medelst en isolerande bussning 18. Nämnda fyra tappar 19 är fastsvetsade i flänsar 2D som är fastbultade pa nämnda tjocka förstärkningsringar 13 och 14 av utloppshuset 7 i positioner belägna pa det horisontella planet som passerar genom maskinaxeln 21 (se fig. 2) och pa ett sadant sätt, att nämnda tappar 19 är anordnade parallellt med nämnda maskinaxel 21.

De bada tapparna 19 är relativt de bada främre benen 15 (se speciellt fig. 6) förhindrade att glida axiellt utmed respektive fastgjord bussning 17 medelst tva inre i omkretsriktningen anordnade ansatsutsprang 22 och 23 pa den fasta bussningen 17, mellan vilka utsprang den isolerande bussningen 18 kvarhalles pa ett roterbart sätt och är stelt anordnad vid respektive tapp avseende translationsrörelse medelst en anliggande ring- mutter 24 som är fastskruvad pa nämnda tapp.

Fig. 6 visar ocksa tre ringar 25 av asbesttetrafluorat vilka tjänar till att dämpa vibrationerna och halls pa plats medelst verkan av en fjäder 26 mot en tryckskiva 27 vilken trycker dem mot nämnda ansatsutsprang 22.

Utloppshuset 7 uppatödjos även av fyra fjäderstöd 28 (se fig. 1) som verkar mot bottnen av dess bada sidor (endast tva framgar av fig. 4, de _ andra tva befinner sig pa den motsatta sidan), och i sin tur uppstödjer . .-_-:_-~_-ø-w--_-».~~ -------- PQQRc :QUALITYJ 446 410 7 statorhuset 5 hos turbinen 4. För detta ändamal är nämnda bakre stödkon 6 som är fastflänsad vid nämnda statorhus 5 pa sin fria periferi försedd med en sinkad ring 28', pa vilken i lägen belägna pa dess horisontella centrala plan tva horisontella mittför varandra anordnade utskjutande tänder 29 är fast- skruvade, vilka tänder införes och uppstödjes i tva motsvarande urholkningar 30 upptagna i nämnda flänsar 20, pa vilken tapparna 19 är fastsvetsade relativt de bada främre stödbenen 15 av utloppshuset 7. Stopporgan 31 är anordnade för att förhindra att nämnda tänder dras tillbaka fran sina respektive urholkningar. Pa den främre änden av nämnda sinkade ring 28' av stödkonen 6, pa den vertikala centrumaxeln av nämnda ring, är ocksa ett block 32 fastskruvat försett med tva vertikala motstaende tänder 33 och 34 (se fig. l och 3) vilka är införda var och en i en vertikal urholkning 35 anordnad i en platta 36 som är fast pa basdelen 1 och i en vertikal urholkning 37 anordnad i ett block 38 fastgjort pa bottnen av nämnda tjocka sinkade förstärkta ring 13 pa den främre ytan av utloppshuset 7, varvid de bada nämnda vertikala urholkningarna 35 och 37 är anordnade i linje med ett vertikalt plan som inrymmer nämnda maskinaxel 21. Pa detta sätt är utloppshuset 7 och konen 6, och följaktligen statorhuset S av turbinen 4, samtidigt centrerade pa basdelen.

Slutligen finns i utloppshuset 7 inrymt en isolerande ficka 39 för att transportera varma avloppsgaser fran den utvidgade ringkanalen 8, medan utloppshuset halles kallt. Nämnda ficka 39 är konstruerad av tunna rostfria stalplattor 391 - 397 (se fig. 5), vilka är fastsvetsade vid varandra för att bilda ett enda stycke (se fig. 4) som med lätthet kan isoleras pa utsidan. Den är ocksa försedd med fyra horisontella flikar 40, tva pa vardera sidan av fickan, vilka vilar medelst isolerande material pa motsvarande stödytor anordnade pa utloppshuset i positioner belägna pa det horisontella planet innehållande maskinaxeln 21, och visas inte pa ritningarna. Tva vertikala tappar 41 (se speciellt fig. 2), en pa vardera sidan av fickan, införes i motsvarande vertikala styrningar 42 anordnade pa utloppshuset 7 i positioner belägna pa det vertikala planet som passerar genom maskinaxeln 21, och dessutom halls fickan 39 fastpressad i utloppshuset 7 medelst en serie rostfria stalfjädrar 43 som verkar mellan de främre utloppsflänsarna 44 av den isolerande fickan 39 och konsolerna 45 pa utloppshuset 7 (se fig. 2).

Luftintagshuset 2 och utloppshuset 7 innefattar ocksa de bada fastspända balkarna som direkt uppstödjer intags- och utloppsljuddämparna (icke visade pa ritningarna) och U-balkarna 46 som verkar som styrningar för de överliggande akkranarna 47.

Claims (4)

446 410 B PATENTKRAV

1. En gasturbin för en kraftanläggning innefattande ett på en basdel (l) anordnat intagshus (2) som uppstödjer den främre änden av en gasgenera- tor (3) vars bakre ände är stelt fäst vid en kraftturbin (4), varvid ett statorhus (5) är fastflänsat vid en bakre stödkon (6) som ansluter det till ett utloppshus med i huvudsak vertikalt utlopp (7) in i vilket gasen uttöms medelst genomföring genom en konískt utvidgad ringkanal (B), och varvid rotorn (10) är fribärande uppstödd medelst en oberoende konstruktion, vars last är uppstödd på nämnda basdel (1) utanför nämnda utloppshus (7) vid den ände av detsamma som är belägen på avstånd fran turbinänden, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda utloppshus (7) som är av en kolstalskonstruktion och är förstärkt pà sina bada ytor medelst två tjocka sinkade ringar (13,14), uppstödjes pá bada ytorna medelst fyra tappar (19) anordnade parallellt med maskinaxeln (21) och fastbultade, i positioner belägna pa det horisontella planet som passerar genom maskinaxeln, vid tva tjocka sinkade förstärkninga- ringar (l3,14) pa de båda ytorna av utloppshuset (7), och är införda medelst fyra isoleringsbussningar (18) i fyra fasta bussningar (17) monterade vid de övre ändarna av fyra starka böjliga ben bestående av stàlplattor (1216), vilkas nedre ändar är fastflänsade vid nämnda basdel (l), de bada främre vid den yta av utloppshuset (7) som är belägen vid luftintagshusets ände och de bada bakre vid den andra ytan av utloppshuset (7), och inrymmer även i sitt inre en isolerande ficka (39) som transporterar dessa avgaser som kommer från nämnda utvidgade ringkanal (8) och är konstruerad i ett enda stycke av tunna rostfria stälplattor (391-397) isolerade mot utsidan, varvid fickan innefattar fyra horisontella flikar (40), tvà på vardera sidan därav, vilka vilar medelst isolerande material motsvarande stödytor anordnade pa utloppshuset i positioner belägna på horisontalplanet innehållande maskinaxeln (21), och tva vertikala tappar (41), en pa vardera ytan av fickan, vilka införes i motsvarande vertikala styrningar (42) i utloppshuset (7) i positioner belägna på det vertikala planet som passerar genom maskinaxeln (21), varvid nämnda ficka (39) hålls fastpressad i utloppshuset (7) medelst en serie rostfria stalfjädrar (43) som verkar mellan utloppsflänsen (44) hos den isolerande fickan (39) och utloppshusets konsoler (45), varvid ett organ också är anordnat för att möjliggöra att nämnda utloppshus direkt uppstödjer nämnda turbin- statorhus på ett sådant sätt, att det senare kan expandera, och för att säkerställa sidocentreringen av de ovannämnda elementen pa basdelen.

2. Turbin enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda organ för att möjliggöra att nämnda utloppshus (7) direkt uppstödjer nämnda POQR QUÄLIT Y 446 410 9 turbinstatorhus (5) på ett sadant sätt att det senare kan expandera består i att nämnda bakre stödkon (6) som är fastflänsad vid turbinstatorhuset (5) är isolerad utvändigt, är fullständigt införd i utloppshuset (7) och har pa sin fria periferi en sinkad ring (28') som innefattar pa sin yttre diameter i positioner belägna på dess horisontella centralplan, tva horisontellt motsatta tänder (29) vilka införas och uppstödjes i tva motsvarande urholkningar (30) anordnade vid basdelen av nämnda tappar (19) relativt nämnda bada främre stödben (15) för utloppshuset (7).

3. Turbin enligt nagot av de föregående kraven, k ä n n e t e c k - n a d av att nämnda organ för att säkerställa sidocentrering av utloppshuset (7) och turbinen (4) pa basdelen (1) innefattar ett block (32) som har tva motsatta vertikala tänder 03,34) och är monterat vid bottnen av nämnda sinkade ring pa den fria periferin av nämnda bakre stödkon (6) i en position belägen pa den vertikala centrumaxeln av nämnda ring, varvid blockets vertikala tänder är införda var och en i en vertikal urholkning (35) i basdelen (1) och en vertikal urholkning (37) anordnad i ett block (38) som är fäst pa bottnen av nämnda tjocka sinkade förstärkningsring pa den främre ytan av utloppshuset (7), varvid de bada nämnda vertikala urholkningarna (35,37) är anordnade i linje med ett vertikalt plan innehallande maskinaxeln (21).

4. Turbin enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda bada främre tappar (19) som är fastbultade pà den tjocka sinkade förstärk~ ningsringen (13) pa utloppshusets (7) främre yta är förhindrade fran att glida axiellt utmed sina respektive fasta bussningar (17) monterade vid den övre änden av nämnda bada främre ben (15) medelst tva inre i omkretsriktningen sig sträckande ansatsutsprang (22,23) pa varje fast bussning (18), mellan vilka nämnda isolerande bussning är roterbart kvarhallen och är anordnad stelt med sin respektive tapp med hänsyn till translationsrörelsen medelst en anliggande ringmutter (24) fastskruvad pa nämnda tapp. f; __; __-,f-_ '