close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2336423

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
RU
(19)
(11)
2 336 423
(13)
C2
(51) МПК
F01K 9/04
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2006109472/06, 23.07.2004
(72) Автор(ы):
МакКАРТИ Майкл У. (US)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
23.07.2004
(73) Патентообладатель(и):
ФИШЕР КОНТРОЛЗ ИНТЕРНЭШНЛ ЛЛС (US)
R U
(30) Конвенционный приоритет:
25.08.2003 US 10/647,799
(43) Дата публикации за вки: 27.07.2006
(45) Опубликовано: 20.10.2008 Бюл. № 29
2 3 3 6 4 2 3
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: DE 1215731 В, 05.05.1966. RU 2131519
C1, 10.06.1999. RU 2299991 C2, 09.02.2004. RU
2033534 C1, 20.04.1995. RU 2116468 C1,
27.07.1998. RU 2011855 C1, 20.04.1994. US
3515499 A, 02.06.1976.
2 3 3 6 4 2 3
R U
(86) За вка PCT:
US 2004/023744 (23.07.2004)
C 2
C 2
(85) Дата перевода за вки PCT на национальную фазу:
27.03.2006
(87) Публикаци PCT:
WO 2005/023405 (17.03.2005)
Адрес дл переписки:
129010, Москва, ул. Б.Спасска , 25, стр.3,
ООО "Юридическа фирма Городисский и
Партнеры", пат.пов. С.А.Дорофееву
(54) УСТРОЙСТВО И СПОСОБ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ШУМОПОГЛОЩЕНИЯ В СИСТЕМАХ
КОНДЕНСАЦИИ С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ
(57) Реферат:
Предложены
устройство
и
способ
шумопоглощени , обеспечивающие снижение
аэродинамического сопротивлени в известных
устройствах, оказываемого устройством снижени давлени текучей среды в широком канале.
Предложенное
шумопоглощающее
устройство
имеет, по меньшей мере, один рассеиватель с
аэродинамическим
профилем,
который
значительно снижает сопротивление текучей среды
внутри выходного канала турбины системы
конденсации с воздушным охлаждением. 3 н. и 9
з.п. ф-лы, 6 ил.
Страница: 1
RU
C 2
C 2
2 3 3 6 4 2 3
2 3 3 6 4 2 3
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 336 423
(13)
C2
(51) Int. Cl.
F01K 9/04
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2006109472/06, 23.07.2004
(72) Inventor(s):
MakKARTI Majkl U. (US)
(24) Effective date for property rights: 23.07.2004
(73) Proprietor(s):
FIShER KONTROLZ INTERNEhShNL LLS (US)
(30) Priority:
25.08.2003 US 10/647,799
R U
(43) Application published: 27.07.2006
(45) Date of publication: 20.10.2008 Bull. 29
2 3 3 6 4 2 3
(85) Commencement of national phase: 27.03.2006
(86) PCT application:
US 2004/023744 (23.07.2004)
(87) PCT publication:
WO 2005/023405 (17.03.2005)
(54) DEVICE AND METHOD OF AERODYNAMIC NOISE ABSORPTION IN AIR-COOLING
(57) Abstract:
FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: invention proposes device and
method of noise absorption that allow reducing
fluid drag in wide channels. Proposed device
incorporates
at
least
one
diffuser
with
aerodynamic profile reducing fluid drag inside
air-cooled turbine outlet channel.
EFFECT: lower drag.
12 cl, 8 dwg
R U
2 3 3 6 4 2 3
CONDENSATION SYSTEMS
Страница: 3
EN
C 2
C 2
Mail address:
129010, Moskva, ul. B.Spasskaja, 25, str.3,
OOO "Juridicheskaja firma Gorodisskij i
Partnery", pat.pov. S.A.Dorofeevu
RU 2 336 423 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Область техники
Описанные здесь устройство и способ шумопоглощени представл ют собой устройство
и способ снижени аэродинамического сопротивлени , наблюдаемого в устройстве
снижени давлени текучей среды в канале. Более подробно описано устройство дл шумопоглощени , имеющее, по меньшей мере, один рассеиватель с аэродинамическим
профилем, который значительно снижает сопротивление текучей среды внутри выходного
канала турбины системы конденсации с воздушным охлаждением.
Предшествующий уровень техники
На современных станци х вырабатывани энергии или электростанци х примен ютс паровые турбины дл вырабатывани энергии. На традиционной электростанции пар,
вырабатываемый в котле, подаетс в турбину, где он расшир етс по мере того, как
вращает турбину дл выработки электричества. При этом требуетс редкий ремонт и
обслуживание турбинной системы. Когда турбина выходит из стро , как правило, более
экономично продолжать работу котла, нежели прекращать ее работу при ремонте турбины.
Дл того чтобы осуществить это, на электростанци х, как правило, оборудуютс вспомогательные системы трубопроводов и клапанов, которые обход т паровую турбину и
перенаправл ют пар в возвратный контур, который регенерирует пар дл дальнейшего
использовани . Вспомогательную систему трубопроводов, как правило, называют
обводным контуром турбины.
Когда работает обводной контур турбины, пар, направл емый из турбины, должен быть
восстановлен или превращен в воду. Дл превращени пара в воду должна быть
выполнена система дл отвода от пара тепла парообразовани , тем самым вызыва его
конденсирование. Конденсатор с воздушным охлаждением часто примен етс дл восстановлени как пара из обводного контура турбины, так и пара, выход щего из
турбины. Конденсатор с воздушным охлаждением способствует отводу теплоты путем
направлени воздуха с низкой температурой по теплообменнику, в котором циркулирует
пар. Остаточное тепло выходит из пара через теплообменник непосредственно в
окружающую атмосферу.
Обычные конденсаторы с воздушным охлаждением имеют ограничени по температуре
и давлению. Так как пар из обводного контура турбины или обводной пар не производил
работу в турбине, его давление и температура выше, чем у пара, выход щего из турбины.
В результате более высокие температура и давление обводного пара должны быть
кондиционированы или снижены до входа в конденсатор с воздушным охлаждением дл избежани нанесени вреда конденсатору. Охлаждающа вода, как правило,
впрыскиваетс в обводной пар дл снижени температуры пара. Дл того чтобы
регулировать давление обводного пара до его входа в конденсатор, используютс регулирующие клапаны и, более конкретно, устройства снижени давлени текучей среды,
обычно называемые рассеивател ми. Рассеиватели представл ют собой ограничивающие
устройства, которые снижают давление текучей среды путем передачи и поглощени энергии текучей среды, содержащейс в обводном паре. Обычные рассеиватели состо т из
цилиндрического полого корпуса или перфорированной трубки, которую устанавливают в
обводном контуре турбины. Обводной пар попадает в полый корпус и проходит при помощи
рассеивател в канал через множество пропускных каналов дл текучей среды к внешней
поверхности. Путем разделени вход щей текучей среды на постепенно уменьшающиес струи текучей среды с высокой скоростью рассеиватель ослабл ет поток и давление
вход щего обводного пара и любой остаточной охлаждающей воды в рамках допустимых
уровней до входа в конденсатор с воздушным охлаждением.
На электростанци х с множеством парогенераторов в выходном канале турбины
устанавливаетс множество рассеивателей. Из-за ограничений пространства внутри
канала рассеиватели в основном расположены очень близко друг к другу и могут
преп тствовать потоку выход щего из паровой турбины пара в конденсатор с воздушным
охлаждением. Паровые турбины выполнены с возможностью выброса в специальное
устройство противодавлени внутри выходного канала турбины дл оптимизации их
Страница: 4
DE
RU 2 336 423 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
работы. Противодавление внутри выходного канала турбины непосредственно относитс к
аэродинамическому сопротивлению или гидравлическому сопротивлению, вызываемому
рассеивател ми. Обычные рассеиватели, используемые на современных электростанци х,
не минимизируют гидравлическое сопротивление внутри канала и впоследствии могут
снизить эффективность и выходную мощность турбины.
Системы с обычными рассеивател ми могут не только ограничить производительность
турбины, но также повли ть на стоимость и конструкцию конденсатора с воздушным
охлаждением. Например, количество турбин, используемых на электростанции, определ ет
размер и объем конденсатора с воздушным охлаждением, включа доступную площадь дл установки рассеивателей внутри выходного канала турбины. Ограничени по
противодавлению, оказываемому обычными рассеивател ми в контуре конденсатора,
ограничивают общее понижение тепла обводного пара, что может таким образом быть
достигнуто путем увеличени размеров и стоимости всей системы конденсации с
воздушным охлаждением.
Краткое описание изобретени Насто щие устройство и способ аэродинамического шумопоглощени могут быть
использованы дл снижени аэродинамического сопротивлени , наблюдаемого в
устройстве снижени давлени текучей среды, и, более подробно, описано устройство дл шумопоглощени , имеющее, по меньшей мере, один рассеиватель с аэродинамическим
профилем, который значительно снижает сопротивление текучей среды и противодавление
в выходном канале турбины системы конденсации с воздушным охлаждением, котора может быть использована на электростанции.
В соответствии с другим объектом насто щего аэродинамического шумопоглощающего
устройства аэродинамический рассеиватель собираетс из составных дисков
эллипсоидальной формы по продольной оси, которые образуют каналы, соедин ющие
множество входов с внешними выходами. Составные диски создают ограничивающие
проходы дл обеспечени осевого и поперечного перемешивани текучей среды при
многоэтапном снижении давлени , на которые снижают давление текучей среды и затем
снижают аэродинамический шум внутри рассеивател .
В соответствии с еще одним объектом насто щего аэродинамического
шумопоглощающего устройства аэродинамический рассеиватель представл ет собой
стопку дисков с извилистыми проходами, расположенными на верхней поверхности каждого
диска, собранную дл создани проходов дл текучей среды между входом и выходом
рассеивател . Извилистые проходы провод т поток текучей среды через рассеиватель и
осуществл ют снижение давлени текучей среды.
Согласно другому варианту воплощени создан способ дл значительного снижени аэродинамического сопротивлени при помощи шумопоглощающего устройства внутри
выходного канала турбины конденсатора с воздушным охлаждением.
Краткое описание чертежей
Отличительные признаки этого аэродинамического шумопоглощающего устройства
считаютс новыми и подробно изложены в прилагаемой формуле изобретени . Насто щее
аэродинамическое шумопоглощающее устройство может быть наилучшим образом пон то
при прочтении нижеприведенного описани со ссылкой на прилагаемые чертежи, на
которых одинаковые ссылочные позиции обозначают идентичные элементы на нескольких
чертежах, на которых:
Фиг.1А - блок-схема, иллюстрирующа обводной контур паровой турбины на обычной
электростанции;
Фиг.1В - блок-схема, иллюстрирующа компоненты конденсатора с воздушным
охлаждением, используемого в обводном контуре турбины с Фиг.1А;
Фиг.2А - вид сверху, иллюстрирующий аэродинамическую характеристику
шумопоглощающего устройства с трем цилиндрическими рассеивател ми;
Фиг.2В - вид сверху, иллюстрирующий аэродинамическую характеристику насто щего
шумопоглощающего устройства с коллинеарной цепочкой из трех аэродинамических
Страница: 5
RU 2 336 423 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
рассеивателей;
Фиг.3 - частичный вид в разрезе в перспективе аэродинамического рассеивател ,
расположенного внутри выходного канала турбины;
Фиг.4 - по снительный вид в перспективе аэродинамического рассеивател , состо щего
из множества чередующихс состыкованных дисков со сниженным аэродинамическим
сопротивлением, достигаемым посредством придани дискам аэродинамической формы;
Фиг.5 - по снительный вид в перспективе аэродинамического рассеивател , состо щего
из множества состыкованных дисков с извилистыми проходами дл текучей среды через
сечение каждого диска; и
Фиг.6 - по снительный вид в перспективе аэродинамического рассеивател , собранного
из отдельных секторов потока и проточных секторов.
Подробное описание изобретени Дл полного понимани преимуществ насто щего рассеивател и шумопоглощающего
устройства необходимо иметь общее представление о принципах работы электростанции
и, в особенности, о работе закрытого паровод ного контура электростанции. Повторное
использование и сбережение котловой воды значительно снижает потребление воды на
электростанции. Это особенно важно, так как многие города, расположенные в зонах
засушливого климата, требуют, чтобы электростанции снижали потребление воды.
На Фиг.1А показана блок-схема обводного контура паровой турбины. Процесс
вырабатывани энергии начинаетс в котле 10. Преобразование энергии в котле 10
вырабатывает тепло. Тепло превращает воду, накачанную из резервуара 26 дл подачи
воды при помощи подающего насоса 28, в пар. Резервуар 26 дл подачи воды служит
резервуаром дл паровод ного контура. Р д трубопроводов или труб 17 направл ет пар из
котла 10 дл привода паровой турбины 11 дл вырабатывани энергии. Вращательный вал
(не показан) в паровой турбине 11 соединен с генератором 15. По мере вращени генератора 15 вырабатываетс электричество. Пар 36, выход щий из турбины 11, затем
проходит по выходному каналу 38 турбины в конденсатор 16 с воздушным охлаждением,
где он вновь превращаетс в воду. Восстановленна вода 58 закачиваетс конденсатным
насосом 22 обратно в резервуар 26 дл подачи воды, таким образом замыка замкнутый
паровод ной контур дл пара 36, выход щего из турбины.
В наиболее современных паровых турбинах примен етс многоступенчата конструкци дл улучшени рабочей производительности станции. Так как пар используетс дл совершени работы, такой как вращение паровой турбины 11, его температура и давление
снижаютс . Парова турбина 11, показанна на Фиг.1А, имеет три последовательные
ступени: ступень 12 высокого давлени (HP), ступень 13 промежуточного давлени (IP) и
ступень 14 низкого давлени (LP). Кажда последовательна ступень турбины выполнена с
возможностью использовани пара с понижающейс температурой и давлением. Однако
парова турбина 11 не всегда эксплуатируетс . В цел х экономии работа котла 10 редко
прекращаетс . Поэтому должны быть доступны другие средства дл кондиционировани пара, когда парова турбина 11 не работает. Как правило, дл осуществлени этой
функции используетс обводной контур 19 турбины.
В ходе различных рабочих этапов на электростанции, таких как запуск и останов
турбины, обводной контур 19 турбины, как показано на Фиг.1А, окружает петлей паровую
турбину, описанную выше. Как правило, на электростанци х примен ютс многочисленные
обводные пути. В зависимости от источника пара, ступени 12 НР или ступени 13 IP, и
этапа работы станции требуютс различные способы дл кондиционировани пара до
входа в конденсатор 16 с воздушным охлаждением. Обводной путь HP, показанный на
Фиг.1А, примен етс при останове турбины и в достаточной мере иллюстрирует рабочие
состо ни , при которых требуетс аэродинамическое шумопоглощающее устройство
согласно насто щему изобретению. На обводном пути высокого давлени обводной контур
19 турбины получает пар из трубопровода 29, который подает пар в ступень 12 НР
паровой турбины 11, таким образом обход паровую турбину 11. Например, в ходе этих
периодов обслуживани впускной клапан 27 НР работает в противовес блокировочным
Страница: 6
RU 2 336 423 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
клапанам 25а-b дл перемещени пара от паровой турбины 11 непосредственно в
обводной контур 19 турбины.
Обводной пар 34, вход щий в обводной контур 19 турбины на обводном пути НР, как
правило, имеет более высокие температуру и давление, чем температура и давление в
конденсаторе 16 с воздушным охлаждением. Перепускные клапаны 21а-b используютс дл приема начального падени давлени из обводного пара 34. Специалисту в данной
области техники очевидно, что многочисленные обводные линии, как правило, питают
параллельные перепускные клапаны 21а-b дл обеспечени противодавлени , требуемого
паровой турбиной 11. Альтернативные варианты применени могут требовать одной
обводной линии или могут дополн тьс параллельной обводной системой, показанной на
Фиг.1А, в зависимости от требований дл паровой турбины 11. Как правило, давление
обводного пара снижаетс с нескольких сотен фунтов на квадратный дюйм до
приблизительно п тидес ти фунтов на квадратный дюйм.
Дл изменени температуры обводного пара 34, выход щего из котла 10, распыл ющие
воду клапаны 20a-b питаютс водой 33 дл распылени из насоса 23 дл воды дл распылени . Вода 33 дл распылени впрыскиваетс в пароохладитель 24, где
распыл ема вода 33 с низкой температурой смешиваетс с обводным паром 34 дл его
кондиционировани или снижени его температуры в диапазоне нескольких сотен градусов
по Фаренгейту. В процессе снижени температуры обводного пара 34 распыл ема вода 33
наиболее полно потребл етс при испарении. Кондиционированный пар 35 входит в
конденсатор 16 с воздушным охлаждением через трубопровод 41а-b, который проходит
сквозь выходной канал 38 турбины, таким образом замыка путь текучей среды обводного
контура 19 турбины. Ступени паровой турбины выполнены с возможностью
функционировани с заданным перепадом давлени в каждой ступени. Перепад давлени в каждой ступени предназначен дл регулировани скорости ступени турбины дл обеспечени оптимальной выработки электричества без повреждени паровой турбины 11.
При работе турбины рассеиватель может не функционировать, хот он все же
представл ет собой преп тствие в выходном пути потока турбины и, следовательно,
создает сопротивление выходному потоку текучей среды, оказыва вли ние на
противодавление в турбине.
На Фиг.1В в форме блок-схемы отображены основные компоненты конденсатора 16 с
воздушным охлаждением. В конденсаторе 16 с воздушным охлаждением пар направл етс через выходной канал 38 турбины, затем попада в теплообменник 30. Как описано выше,
теплообменник 30 работает как обычный радиатор. То есть, как в обычном радиаторе пар
циркулирует внутри радиатора. Теплота от пара проходит через стенки радиатора и
излучаетс в окружающую атмосферу. В конденсаторе 16 с воздушным охлаждением пар
36, выход щий из турбины, входит в теплообменник 30 непосредственно через выходной
канал 38 турбины. Кондиционированный пар 35 подаетс в выходной канал 38 турбины
через шумопоглощающее устройство 46 из паропровода 41b после его выхода из
пароохладител 24, показанного на Фиг.1А. Выходной канал 38 турбины непосредственно
питает теплообменник 30. Конденсаци пара внутри конденсатора 16 с воздушным
охлаждением достигаетс путем направлени воздуха 39 с низкой температурой при
высокой скорости по теплообменнику 30 при помощи р да 32 вентил торов, который затем
отводит остаточное тепло 37 из теплообменника 30 в окружающую атмосферу, вынужда пар конденсироватьс .
Как показано и описано со ссылкой на Фиг.1А, теплообменник 30 принимает пар из
множества источников независимо, причем либо кондиционированный пар 35, либо пар 36,
выход щий из турбины. На обводном пути НР, как показано на Фиг.1А, клапаны 25 и 27
работают таким образом, что в насто щем варианте воплощени пар 36, выход щий из
турбины, и кондиционированный пар 35 одновременно не поступают в теплообменник 30,
но, что очевидно дл специалиста в данной области техники, это описание не должно
ограничивать описываемое здесь шумопоглощающее устройство.
На Фиг.2А показан вид сверху аэродинамического взаимодействи между текучей
Страница: 7
RU 2 336 423 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
средой, проход щей через выходной канал 38 турбины, и обычным шумопоглощающим
устройством 45, выполненным в виде коллинеарного р да из обычных рассеивателей 42ас. Цилиндрическа конструкци обычных рассеивателей 42а-с в основном обусловлена
конструкцией устройств снижени давлени текучей среды или аттенюаторов,
предназначенных дл использовани в корпусах клапанов и трубах, которые сами по себе
имеют цилиндрические поперечные сечени . Эта конструкци не оптимальна дл применени в выходных каналах турбины.
Специалистам в данной области техники известно, что согласно закону Бернулли
давление текучей среды обратно пропорционально скорости текучей среды. Что касаетс потока сжимаемой текучей среды, такой как пар, проход щий по выходному каналу
турбины, любые преп тстви потоку пара, которые снижают скорость пара, создают
соответствующее увеличение давлени пара. Как упоминалось ранее, паровые турбины
выполнены с возможностью разрежени заданного противодавлени внутри выходного
канала турбины дл оптимизации их работы. Противодавление внутри выходного канала
турбины напр мую св зано с аэродинамическим сопротивлением или гидравлическим
сопротивлением, вызываемым рассеивател ми, в частности, во множестве вариантов
применени рассеивателей. Цилиндрическа форма обычных рассеивателей 42а-с, как
правило, максимально увеличивает площадь поперечного сечени рассеивател , с
которым встречаетс текуча среда по мере ее прохождени через выходной канал 38
турбины. На Фиг.2А показано разделение текучей среды при ее столкновении с
рассеивател ми 42а-с. Преп тствие, образованное рассеивател ми 42а-с, создает
преграду потоку текучей среды, вызыва существенное разделение потока, как показано
стрелками 50, впоследствии понижа скорость текучей среды и увеличива давление
текучей среды или противодавление выше по потоку от рассеивателей 42а-с.
Существенное разделение потока, вызванное обычными рассеивател ми 42а-с, вынуждает
турбулентные вихревые потоки 51 контактировать с внутренними стенками 43 выходного
канала 38 турбины, создава дополнительное сопротивление текучей среды внутри потока
пара, дополнительно увеличива давление выше по потоку. Наоборот, аэродинамические
рассеиватели 44а-с согласно насто щему изобретению существенно снижают
сопротивление текучей среды и, следовательно, противодавление внутри выходного
канала 38 турбины, как показано на Фиг.2В.
Как показано на чертеже, шумопоглощающее устройство 46 имеет коллинеарный р д из
трех аэродинамических рассеивателей 44а-с. Дл существенного уменьшени противодавлени внутри выходного канала 38 турбины, вызванного аэродинамическими
рассеивател ми 44а-с, каждый обтекаемый рассеиватель 44а-с имеет форму, подобную
аэродинамическому профилю крыла самолета или гидрокрыла корабл . Передний край 53а
аэродинамического рассеивател 44а эффективно раздел ет текучую среду по выт нутой
боковой стенке 57а, как показано стрелками 52, обеспечива пониженную турбулентность
потока внутри выходного канала 38 турбины. Аэродинамическа форма каждого
рассеивател 44а-с снижает аэродинамическое сопротивление, позвол текучей среде
протекать, по существу, без возмущений вдоль выт нутых боковых стенок 57b-c каждого
оставшегос рассеивател 44b-с. Поток текучей среды эффективно перемещаетс от
каждого рассеивател 44а-с по соответствующим задним кра м 54а-с, в конечном счете
снова объедин сь за задним концом 54с эародинамического рассеивател 44с, таким
образом заверша восстановление давлени ниже по потоку в текучей среде, проход щей
в конденсатор с воздушным охлаждением. Следовательно, турбулентные вихревые потоки
51, показанные на Фиг.2А, по существу, устран ютс при помощи устройства 46 дл снижени шума (как показано на Фиг.2В).
При обычных применени х ограничени противодавлени , вызванные рассеивател ми
42а-с цилиндрического поперечного сечени , могут ограничить как отдельную пропускную
способность рассеивател , так и пропускную способность системы конденсатора с
воздушным охлаждением. Пропускна способность обычного рассеивател ограничена
геометрией рассеивател . Круговое поперечное сечение обычных рассеивателей 42а-с
Страница: 8
RU 2 336 423 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
ограничивает располагаемую площадь потока до арки, образованной радиусом
рассеивател . Как правило, дл увеличени площади потока и, следовательно, дл увеличени пропускной способности высота обычных рассеивателей 42а-с должна быть
увеличена. Высота обычного рассеивател также ограничивает пропускную способность
системы конденсатора с воздушным охлаждением. Специалистам в данной области
техники также пон тно, что рассеиватели не ограничиваютс коллинеарным
расположением внутри выходного канала турбины. Например, в некоторых применени х
может потребоватьс , чтобы множество рассеивателей было расположено в различных
местах по периферии выходного канала турбины. В применении конденсатора с
воздушным охлаждением с высокой пропускной способностью множество рассеивателей
либо в коллинеарной, либо в периферийной конфигурации испытывает увеличенное
аэродинамическое сопротивление из-за снижени открытой области поперечного сечени внутри выходного канала турбины, вызванное увеличенной высотой стопки, используемой
в конструкци х обычных рассеивателей.
По сравнению с обычными рассеивател ми 42а-с, показанными на Фиг.2А,
аэродинамические рассеиватели 44а-с согласно насто щему изобретению обеспечивают
увеличенную площадь потока по выт нутым боковым стенкам 57а-с рассеивателей 44а-с,
что позвол ет уменьшить общую высоту рассеивателей 44а-с. Дополнительно,
уменьшенна площадь поперечного сечени , которой обладают аэродинамические
рассеиватели 44а-с, согласно шумопоглощающему устройству 46 в соответствии с
изобретением, дополнительно снижает аэродинамическое сопротивление на пути потока
текучей среды, таким образом снижа противодавление, испытываемое турбиной 11 и, по
существу, обеспечива возможность увеличени пропускной способности конденсатора 30
с воздушным охлаждением.
Профиль аэродинамического рассеивател зависит от его применени . Например,
аэродинамические рассеиватели 44а-с имеют эллипсоидальный профиль.
Предпочтительное отношение большой оси 78 к малой оси 68 эллипсоидального профил составл ет приблизительно п ть к одному (как показано на Фиг.3). Дл специалистов в
данной области техники желательно, чтобы могли быть созданы и другие отношени и
профили, не выход за рамки и сущность шумопоглощающего устройства согласно
насто щему изобретению. Частичный вид в разрезе в перспективе с Фиг.3 иллюстрирует
аэродинамическое шумопоглощающее устройство 46, расположенное внутри выходного
канала 38 турбины. Шумопоглощающее устройство 46 выполнено вокруг одного
аэродинамического рассеивател 44а, расположенного внутри выходного канала 38
турбины. Как описано ниже более подробно, рассеиватель 44а создает окончательное
падение давлени , требуемое конденсатором с воздушным охлаждением, путем
разделени потока вход щей текучей среды на множество маленьких струй через
множество проходов по периферии рассеивател 44а.
В шумопоглощающем устройстве 46 аэродинамический рассеиватель 44а
предпочтительно размещаетс по продольной оси 48 выходного канала 38 турбины дл использовани его минимизированной площади поперечного сечени дл снижени аэродинамического сопротивлени внутри выходного канала 38 турбины. Обводной пар 34,
который был перемешен с распыл емой водой 33 в пароохладителе 24 (см. Фиг.1А), входит
в выходной канал 38 турбины по паропроводам 41а-b. Как показано на Фиг.3,
рассеиватель 44а, размещенный внутри выходного канала 38 турбины, имеет отдельный
проход. Фланцы 47а-b используютс дл уплотнени выходного канала 38 турбины в точках
прохода аэродинамического шумопоглощающего устройства 46. Аэродинамический
рассеиватель 44а присоединен известным способом посредством труб 40, как показано на
Фиг.3. Как здесь описано, сниженное давление обводного пара 34 обычно составл ет
около 50 фунтов на квадратный дюйм. Далее будут описаны более подробно некоторые
варианты воплощени аэродинамического рассеивател 44а.
На Фиг.4 показан в перспективе один вариант воплощени аэродинамического
рассеивател 144. Основной функцией аэродинамического рассеивател 144 внутри
Страница: 9
RU 2 336 423 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
выходного канала 38 турбины вл етс снижение давлени пара до его прохода в
конденсатор с воздушным охлаждением. Как показано на Фиг.4, сектор 95 потока
аэродинамического рассеивател 144, как правило, состоит из блока из трех дисков 96bd эллиптической формы, имеющих, по существу, одинаковый профиль и выровненных
посредством направл ющих отверстий 97b-d. Каждый диск 96b-d включает в себ множество впускных пазов 92b-d, множество выпускных пазов 94b-d и множество
соединительных проточных пазов 99b-d внутри каждого диска. Как показано, путем
выборочной ориентации дисков 99b-d вокруг центральной оси 106 создаютс р ды осевых
и поперечных проходов.
При работе текуча среда входит в рассеиватель 144 через впускные пазы 92b-d в
полую середину 93 дисков 96b-d и протекает через проходы, созданные соединительными
проточными пазами 99b-d. Ограничивающий характер проходов ускор ет текучую среду при
ее прохождении через них. Пазы 99b-d образуют камеры дл текучей среды внутри
отдельных слоев состыкованных дисков и присоедин ют впускные пазы 92b-d к выпускным
пазам 94b-d, обеспечива как осевой, так и поперечный поток внутри дисков 96b-d.
Геометри пути потока, созданна внутри рассеивател 144, производит ступенчатые
перепады давлени путем подразделени потока пара на меньшие части дл снижени давлени текучей среды и дополнительного снижени шума путем перемешивани текучей
среды внутри камер дл текучей среды.
Общее число дисков, используемых в каждом рассеивателе, зависит от свойств текучей
среды и физических ограничений применени , при котором будет использован
рассеиватель. Шумопоглощающее устройство 46 имеет отношение площади впуска к
площади выпуска приблизительно 6,5 к 1. Специалистам в данной области техники
очевидно, что могут быть использованы и другие отношени площади впуска к площади
выпуска без выхода за рамки и сущность шумопоглощающего устройства согласно
насто щему изобретению. Дополнительно, сплошной верхний диск 96а и установочна пластина 96е образуют верхнюю поверхность и донную поверхность рассеивател 144 дл направлени потока текучей среды через рассеиватель 144 и обеспечени установочных
устройств внутри выходного канала 38 турбины соответственно. Донна пластина 96е
может включать в себ отверстие 98, которое непосредственно соедин ет ее с трубой 41а
дл приема кондиционированного пара 35 из обводного контура 19 (показанного на
Фиг.1А). Диски 96b-d, верхн пластина 96а, донна пластина 96е и труба 40
(показанные на Фиг.4) могут быть присоединены обычными способами соединени , такими
как сварка, но специалистам в данной области техники очевидно, что могут быть
использованы и другие средства креплени .
Несмотр на то, что шумопоглощающее устройство 46 выполнено из чередующихс дисков, возможны и другие варианты воплощени . Например, извилистый путь потока
может быть создан при помощи одного или более дисков, причем извилистые пути потока
соедин ют паз дл входа текучей среды в полой середине с пазом дл выхода текучей
среды на периметре диска.
На Фиг.5 показан по снительный вид в перспективе альтернативного варианта
воплощени рассеивател с одним диском дл шумопоглощающего устройства согласно
насто щему изобретению с использованием извилистых проходов с блокированным
сектором. Рассеиватель 244 с извилистыми проходами состоит из множества дисков 203 с
эллиптическим профилем, подобным профилю шумопоглощающего устройства 46. В
дисках 203 преграды 220а-220f дл текучей среды расположены на поверхности каждого
диска 203 дл создани извилистых проходов 204, которые постепенно станов тс все
более ограниченными. Как описано ранее, ограничители текучей среды повышают ее
скорость и, следовательно, производ т соответствующее снижение давлени текучей
среды на выходе или на стороне ниже по потоку от ограничител . Следовательно,
скорость текучей среды, вход щей в извилистые проходы 204 рассеивател 244 через
впускные пазы 210, возрастает по мере прохождени текучей среды через выпускные пазы
208 дл текучей среды. Давление текучей среды резко снижаетс на выходе текучей среды
Страница: 10
RU 2 336 423 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
из выпускных пазов 208 дл текучей среды. Подобно шумопоглощающему устройству 46,
сплошна верхн пластина 296а и донна установочна пластина 296е присоединены к
верхней поверхности и донной поверхности рассеивател 244 дл направлени потока
текучей среды через рассеиватель 244 и обеспечени установочных приспособлений дл шумопоглощающего устройства. Донна пластина 296е дополнительно включает в себ отверстие 298, которое непосредственно соедин ет ее с трубой (не показана) дл приема
кондиционированного пара 35 из обводного контура 19 турбины (показано на Фиг.1А).
Диски 203, верхн пластина 296а и донна пластина 296е могут быть присоединены
любыми известными способами, такими как сварка, но специалистам в данной области
техники очевидно, что могут быть использованы и другие способы креплени .
Предшествующее подробное описание было приведено лишь дл облегчени понимани , и под ним не должны подразумеватьс какие-либо ограничени , так как
специалистам в данной области техники будут очевидны модификации. Например,
аэродинамический рассеиватель может быть выполнен в виде непрерывного полого
цилиндра с пр мыми радиальными проходами дл текучей среды. Также специалистам в
данной области техники пон тно, что шумопоглощающее устройство 46 может быть
выполнено из чередующихс дисков, причем чередующиес диски с отдельными дисками
дл потока и отдельными дисками с пазами используютс дл создани осевых и
поперечных проходов. Дополнительно могут быть использованы и другие процессы
изготовлени и сборки дл эффективного производства дисков внутри аэродинамического
рассеивател 344, показанного на Фиг.6. Например, отдельные сектора 300 потока и
отдельные сектора 310 пазов могут быть изготовлены при помощи способов
электроэрозионной обработки (EDM) и, по существу, совместно с обычными технологи ми
обработки, такими как лазерна сварка 320, дл создани каждого отдельного диска 305ас. Также специалистам в данной области техники пон тно, что в некоторых случа х форма
аэродинамического профил может быть модифицирована от описанного здесь
эллиптического поперечного сечени , не выход за рамки и сущность конструкции
рассеивател и шумопоглощающего устройства согласно насто щему изобретению.
Формула изобретени 1. Рассеиватель, устанавливаемый внутри канала с первым потоком текучей среды, по
существу, параллельным продольной оси канала, и содержащий:
корпус, имеющий внутреннюю камеру дл размещени второго потока текучей среды с
давлением, превышающим давление первого потока текучей среды, причем корпус имеет
такую форму, чтобы иметь аэродинамический профиль при встрече с первым потоком
текучей среды; и множество проходов дл текучей среды, образованных в корпусе дл обеспечени прохода второго потока текучей среды через камеру дл входа в первый
поток текучей среды с пониженным давлением.
2. Рассеиватель по п.1, в котором корпус содержит множество состыкованных дисков,
выровненных по центральной оси состыкованных дисков.
3. Рассеиватель по п.2, в котором каждый диск выборочно расположен в стопке дисков
дл образовани проходов дл текучей среды, причем каждый из дисков имеет (а) пазы
дл входа текучей среды, частично проход щие от полого центра диска к периметру
диска, (b) пазы дл выхода текучей среды, частично проход щие от периметра диска к
центру диска, и (с), по меньшей мере, один проточный паз, проход щий через диск дл обеспечени прохода потока текучей среды из пазов дл входа текучей среды в одном
диске в проточные пазы в смежных дисках и в пазы дл выхода текучей среды в, по
меньшей мере, одном диске, при этом путь потока текучей среды раздел етс на
множество осевых направлений вдоль центральной оси, затем в проточных пазах на
множество боковых направлений потока и затем распредел етс через множество
выходных пазов в, по меньшей мере, одном диске.
4. Рассеиватель по п.3, в котором проточный паз в смежном диске также обеспечивает
текучей среде протекание из входных пазов дл текучей среды в одном диске дл Страница: 11
CL
RU 2 336 423 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
соединени с многочисленными пазами дл выхода текучей среды в соответствующих
дисках стопки вблизи соседнего диска.
5. Рассеиватель по п.2, в котором каждый соответствующий проход дл текучей среды
состоит из извилистых проходов дл потока, причем каждый извилистый проход дл текучей среды не зависит от других при прохождении через диск.
6. Рассеиватель по п.3, в котором пазы дл входа текучей среды и пазы дл выхода
текучей среды образованы внутри сектора потока и проточный паз образован в проточном
секторе, причем сектор потока и проточный сектор соединены дл образовани отдельного
диска.
7. Устройство дл снижени шума дл обводного канала турбины в конденсаторах с
воздушным охлаждением, содержащее множество рассеивателей, устанавливаемых
внутри канала с первым потоком текучей среды, по существу, параллельным продольной
оси канала, при этом, по меньшей мере, один из множества рассеивателей содержит
корпус, имеющий внутреннюю камеру дл размещени второго потока текучей среды более
высокого давлени , так что корпус образует множество проходов дл текучей среды дл обеспечени второму потоку текучей среды более высокого давлени прохода через
камеру и входа в ??ервый поток текучей среды внутри канала при пониженном давлении, и,
по меньшей мере, один из множества рассеивателей имеет такую форму, чтобы иметь
профиль, существенно уменьшающий аэродинамическое сопротивление рассеивателей.
8. Устройство дл снижени шума по п.7, в котором корпус каждого рассеивател содержит множество состыкованных дисков, выровненных по центральной оси множества
состыкованных дисков.
9. Устройство дл снижени шума по п.8, в котором каждый соответствующий проход
дл текучей среды состоит из извилистых проходов дл потока, причем каждый извилистый
проход дл текучей среды не зависит от других при прохождении через диск.
10. Устройство дл снижени шума по п.8, в котором каждый диск выборочно
расположен в стопке дисков дл образовани проходов дл текучей среды, причем каждый
из дисков имеет (а) пазы дл входа текучей среды, частично проход щие от полого
центра диска к периметру диска, (b) пазы дл выхода текучей среды, частично
проход щие от периметра диска к центру диска, и (с), по меньшей мере, один проточный
паз, проход щий через диск дл обеспечени прохода потока текучей среды из пазов дл входа текучей среды в одном диске в проточные пазы в смежных дисках и в пазы дл выхода текучей среды в, по меньшей мере, одном диске, при этом путь потока текучей
среды раздел етс на множество осевых направлений вдоль центральной оси, затем в
проточных пазах на множество боковых направлений потока и затем распредел етс через
множество выходных пазов в, по меньшей мере, одном диске.
11. Устройство дл снижени шума по п.10, в котором пазы дл входа текучей среды и
пазы дл выхода текучей среды образованы внутри сектора потока и проточный паз
образован в проточном секторе, причем сектор потока и проточный сектор соединены дл образовани отдельного диска.
12. Способ снижени аэродинамического сопротивлени внутри выходного канала
турбины с первым потоком текучей среды, при котором располагают рассеиватель с
корпусом, имеющим внутреннюю камеру и образующим множество проходов дл текучей
среды дл приема и передачи второго потока текучей среды более высокого давлени в
первый поток текучей среды с регулируемой скоростью, при этом корпус имеет такую
форму, чтобы создавать аэродинамический профиль при соприкосновении с первым
потоком текучей среды; и устанавливают устройство дл снижени шума, содержащее, по
меньшей мере, один рассеиватель внутри выходного канала турбины, причем устройство
дл снижени шума, как правило, располагают симметрично внутри выходного канала
турбины.
Страница: 12
RU 2 336 423 C2
Страница: 13
DR
RU 2 336 423 C2
Страница: 14
RU 2 336 423 C2
Страница: 15
ким
профилем, который значительно снижает сопротивление текучей среды внутри выходного
канала турбины системы конденсации с воздушным охлаждением.
Предшествующий уровень техники
На современных станци х вырабатывани энергии или электростанци х примен ютс паровые турбины дл вырабатывани энергии. На традиционной электростанции пар,
вырабатываемый в котле, подаетс в турбину, где он расшир етс по мере того, как
вращает турбину дл выработки электричества. При этом требуетс редкий ремонт и
обслуживание турбинной системы. Когда турбина выходит из стро , как правило, более
экономично продолжать работу котла, нежели прекращать ее работу при ремонте турбины.
Дл того чтобы осуществить это, на электростанци х, как правило, оборудуютс вспомогательные системы трубопроводов и клапанов, которые обход т паровую турбину и
перенаправл ют пар в возвратный контур, который регенерирует пар дл дальнейшего
использовани . Вспомогательную систему трубопроводов, как правило, называют
обводным контуром турбины.
Когда работает обводной контур турбины, пар, направл емый из турбины, должен быть
восстановлен или превращен в воду. Дл превращени пара в воду должна быть
выполнена система дл отвода от пара тепла парообразовани , тем самым вызыва его
конденсирование. Конденсатор с воздушным охлаждением часто примен етс дл восстановлени как пара из обводного контура турбины, так и пара, выход щего из
турбины. Конденсатор с воздушным охлаждением способствует отводу теплоты путем
направлени воздуха с низкой температурой по теплообменнику, в котором циркулирует
пар. Остаточное тепло выходит из пара через теплообменник непосредственно в
окружающую атмосферу.
Обычные конденсаторы с воздушным охлаждением имеют ограничени по температуре
и давлению. Так как пар из обводного контура турбины или обводной пар не производил
работу в турбине, его давление и температура выше, чем у пара, выход щего из турбины.
В результате более высокие температура и давление обводного пара должны быть
кондиционированы или снижены до входа в конденсатор с воздушным охлаждением дл избежани нанесени вреда конденсатору. Охлаждающа вода, как правило,
впрыскиваетс в обводной пар дл снижени температуры пара. Дл того чтобы
регулировать давление обводного пара до его входа в конденсатор, используютс регулирующие клапаны и, более конкретно, устройства снижени давлени текучей среды,
обычно называемые рассеивател ми. Рассеиватели представл ют собой ограничивающие
устройства, которые снижают давление текучей среды путем передачи и поглощени энергии текучей среды, содержащейс в обводном паре. Обычные рассеиватели состо т из
цилиндрического полого корпуса или перфорированной трубки, которую устанавливают в
обводном контуре турбины. Обводной пар попадает в полый корпус и проходит при помощи
рассеивател в канал через множество пропускных каналов дл текучей среды к внешней
поверхности. Путем разделени вход щей текучей среды на постепенно уменьшающиес струи текучей среды с высокой скоростью рассеиватель ослабл ет поток и давление
вход щего обводного пара и любой остаточной охлаждающей воды в рамках допустимых
уровней до входа в конденсатор с воздушным охлаждением.
На электростанци х с множеством парогенераторов в выходном канале турбины
устанавливаетс множество рассеивателей. Из-за ограничений пространства внутри
канала рассеиватели в основном расположены очень близко друг к другу и могут
преп тствовать потоку выход щего из паровой турбины пара в конденсатор с воздушным
охлаждением. Паровые турбины выполнены с возможностью выброса в специальное
устройство противодавлени внутри выходного канала турбины дл оптимизации их
Страница: 4
DE
RU 2 336 423 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
работы. Противодавление внутри выходного канала турбины непосредственно относитс к
аэродинамическому сопротивлению или гидравлическому сопротивлению, вызываемому
рассеивател ми. Обычные рассеиватели, используемые на современных электростанци х,
не минимизируют гидравлическое сопротивление внутри канала и впоследствии могут
снизить эффективность и выходную мощность турбины.
Системы с обычными рассеивател ми могут не только ограничить производительность
турбины, но также повли ть на стоимость и конструкцию конденсатора с воздушным
охлаждением. Например, количество турбин, используемых на электростанции, определ ет
размер и объем конденсатора с воздушным охлаждением, включа доступную площадь дл установки рассеивателей внутри выходного канала турбины. Ограничени по
противодавлению, оказываемому обычными рассеивател ми в контуре конденсатора,
ограничивают общее понижение тепла обводного пара, что может таким образом быть
достигнуто путем увеличени размеров и стоимости всей системы конденсации с
воздушным охлаждением.
Краткое описание изобретени Насто щие устройство и способ аэродинамического шумопоглощени могут быть
использованы дл снижени аэродинамического сопротивлени , наблюдаемого в
устройстве снижени давлени текучей среды, и, более подробно, описано устройство дл шумопоглощени , имеющее, по меньшей мере, один рассеиватель с аэродинамическим
профилем, который значительно снижает сопротивление текучей среды и противодавление
в выходном канале турбины системы конденсации с воздушным охлаждением, котора может быть использована на электростанции.
В соответствии с другим объектом насто щего аэродинамического шумопоглощающего
устройства аэродинамический рассеиватель собираетс из составных дисков
эллипсоидальной формы по продольной оси, которые образуют каналы, соедин ющие
множество входов с внешними выходами. Составные диски создают ограничивающие
проходы дл обеспечени осевого и поперечного перемешивани текучей среды при
многоэтапном снижении давлени , на которые снижают давление текучей среды и затем
снижают аэродинамический шум внутри рассеивател .
В соответствии с еще одним объектом насто щего аэродинамического
шумопоглощающего устройства аэродинамический рассеиватель представл ет собой
стопку дисков с извилистыми проходами, расположенными на верхней поверхности каждого
диска, собранную дл создани проходов дл текучей среды между входом и выходом
рассеивател . Извилистые проходы провод т поток текучей среды через рассеиватель и
осуществл ют снижение давлени текучей среды.
Согласно другому варианту воплощени создан способ дл значительного снижени аэродинамического сопротивлени при помощи шумопоглощающего устройства внутри
выходного канала турбины конденсатора с воздушным охлаждением.
Краткое описание чертежей
Отличительные признаки этого аэродинамического шумопоглощающего устройства
считаютс новыми и подробно изложены в прилагаемой формуле изобретени . Насто щее
аэродинамическое шумопоглощающее устройство может быть наилучшим образом пон то
при прочтении нижеприведенного описани со ссылкой на прилагаемые чертежи, на
которых одинаковые ссылочные позиции обозначают идентичные элементы на нескольких
чертежах, на которых:
Фиг.1А - блок-схема, иллюстрирующа обводной контур паровой турбины на обычной
электростанции;
Фиг.1В - блок-схема, иллюстрирующа компоненты конденсатора с воздушным
охлаждением, используемого в обводном контуре турбины с Фиг.1А;
Фиг.2А - вид сверху, иллюстрирующий аэродинамическую характеристику
шумопоглощающего устройства с трем цилиндрическими рассеивател ми;
Фиг.2В - вид сверху, иллюстрирующий аэродинамическую характеристику насто щего
шумопоглощающего устройства с коллинеарной цепочкой из трех аэродинамических
Страница: 5
RU 2 336 423 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
рассеивателей;
Фиг.3 - частичный вид в разрезе в перспективе аэродинамического рассеивател ,
расположенного внутри выходного канала турбины;
Фиг.4 - по снительный вид в перспективе аэродинамического рассеивател , состо щего
из множества чередующихс состыкованных дисков со сниженным аэродинамическим
сопротивлением, достигаемым посредством придани дискам аэродинамической формы;
Фиг.5 - по снительный вид в перспективе аэродинамического рассеивател , состо щего
из множества состыкованных дисков с извилистыми проходами дл текучей среды через
сечение каждого диска; и
Фиг.6 - по снительный вид в перспективе аэродинамического рассеивател , собранного
из отдельных секторов потока и проточных секторов.
Подробное описание изобретени Дл полного понимани преимуществ насто щего рассеивател и шумопоглощающего
устройства необходимо иметь общее представление о принципах работы электростанции
и, в особенности, о работе закрытого паровод ного контура электростанции. Повторное
использование и сбережение котловой воды значительно снижает потребление воды на
электростанции. Это особенно важно, так как многие города, расположенные в зонах
засушливого климата, требуют, чтобы электростанции снижали потребление воды.
На Фиг.1А показана блок-схема обводного контура паровой турбины. Процесс
вырабатывани энергии начинаетс в котле 10. Преобразование энергии в котле 10
вырабатывает тепло. Тепло превращает воду, накачанную из резервуара 26 дл подачи
воды при помощи подающего насоса 28, в пар. Резервуар 26 дл подачи воды служит
резервуаром дл паровод ного контура. Р д трубопроводов или труб 17 направл ет пар из
котла 10 дл привода паровой турбины 11 дл вырабатывани энергии. Вращательный вал
(не показан) в паровой турбине 11 соединен с генератором 15. По мере вращени генератора 15 вырабатываетс электричество. Пар 36, выход щий из турбины 11, затем
проходит по выходному каналу 38 турбины в конденсатор 16 с воздушным охлаждением,
где он вновь превращаетс в воду. Восстановленна вода 58 закачиваетс конденсатным
насосом 22 обратно в резервуар 26 дл подачи воды, таким образом замыка замкнутый
паровод ной контур дл пара 36, выход щего из турбины.
В наиболее современных паровых турбинах примен етс многоступенчата конструкци дл улучшени рабочей производительности станции. Так как пар используетс дл совершени работы, такой как вращение паровой турбины 11, его температура и давление
снижаютс . Парова турбина 11, показанна на Фиг.1А, имеет три последовательные
ступени: ступень 12 высокого давлени (HP), ступень 13 промежуточного давлени (IP) и
ступень 14 низкого давлени (LP). Кажда последовательна ступень турбины выполнена с
возможностью использовани пара с понижающейс температурой и давлением. Однако
парова турбина 11 не всегда эксплуатируетс . В цел х экономии работа котла 10 редко
прекращаетс . Поэтому должны быть доступны другие средства дл кондиционировани пара, когда парова турбина 11 не работает. Как правило, дл осуществлени этой
функции используетс обводной контур 19 турбины.
В ходе различных рабочих этапов на электростанции, таких как запуск и останов
турбины, обводной контур 19 турбины, как показано на Фиг.1А, окружает петлей паровую
турбину, описанную выше. Как правило, на электростанци х примен ютс многочисленные
обводные пути. В зависимости от источника пара, ступени 12 НР или ступени 13 IP, и
этапа работы станции требуютс различные способы дл кондиционировани пара до
входа в конденсатор 16 с воздушным охлаждением. Обводной путь HP, показанный на
Фиг.1А, примен етс при останове турбины и в достаточной мере иллюстрирует рабочие
состо ни , при которых требуетс аэродинамическое шумопоглощающее устройство
согласно насто щему изобретению. На обводном пути высокого давлени обводной контур
19 турбины получает пар из трубопровода 29, который подает пар в ступень 12 НР
паровой турбины 11, таким образом обход паровую турбину 11. Например, в ходе этих
периодов обслуживани впускной клапан 27 НР работает в противовес блокировочным
Страница: 6
RU 2 336 423 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
клапанам 25а-b дл перемещени пара от паровой турбины 11 непосредственно в
обводной контур 19 турбины.
Обводной пар 34, вход щий в обводной контур 19 турбины на обводном пути НР, как
правило, имеет более высокие температуру и давление, чем температура и давление в
конденсаторе 16 с воздушным охлаждением. Перепускные клапаны 21а-b используютс дл приема начального падени давлени из обводного пара 34. Специалисту в данной
области техники очевидно, что многочисленные обводные линии, как правило, питают
параллельные перепускные клапаны 21а-b дл обеспечени противодавлени , требуемого
паровой турбиной 11. Альтернативные варианты применени могут требовать одной
обводной линии или могут дополн тьс параллельной обводной системой, показанной на
Фиг.1А, в зависимости от требований дл паровой турбины 11. Как правило, давление
обводного пара снижаетс с нескольких сотен фунтов на квадратный дюйм до
приблизительно п тидес ти фунтов на квадратный дюйм.
Дл изменени температуры обводного пара 34, выход щего из котла 10, распыл ющие
воду клапаны 20a-b питаютс водой 33 дл распылени из насоса 23 дл воды дл распылени . Вода 33 дл распылени впрыскиваетс в пароохладитель 24, где
распыл ема вода 33 с низкой температурой смешиваетс с обводным паром 34 дл его
кондиционировани или снижени его температуры в диапазоне нескольких сотен градусов
по Фаренгейту. В процессе снижени температуры обводного пара 34 распыл ема вода 33
наиболее полно потребл етс при испарении. Кондиционированный пар 35 входит в
конденсатор 16 с воздушным охлаждением через трубопровод 41а-b, который проходит
сквозь выходной канал 38 турбины, таким образом замыка путь текучей среды обводного
контура 19 турбины. Ступени паровой турбины выполнены с возможностью
функционировани с заданным перепадом давлени в каждой ступени. Перепад давлени в каждой ступени предназначен дл регулировани скорости ступени турбины дл обеспечени оптимальной выработки электричества без повреждени паровой турбины 11.
При работе турбины рассеиватель может не функционировать, хот он все же
представл ет собой преп тствие в выходном пути потока турбины и, следовательно,
создает сопротивление выходному потоку текучей среды, оказыва вли ние на
противодавление в турбине.
На Фиг.1В в форме блок-схемы отображены основные компоненты конденсатора 16 с
воздушным охлаждением. В конденсаторе 16 с воздушным охлаждением пар направл етс через выходной канал 38 турбины, затем попада в теплообменник 30. Как описано выше,
теплообменник 30 работает как обычный радиатор. То есть, как в обычном радиаторе пар
циркулирует внутри радиатора. Теплота от пара проходит через стенки радиатора и
излучаетс в окружающую атмосферу. В конденсаторе 16 с воздушным охлаждением пар
36, выход щий из турбины, входит в теплообменник 30 непосредственно через выходной
канал 38 турбины. Кондиционированный пар 35 подаетс в выходной канал 38 турбины
через шумопоглощающее устройство 46 из паропровода 41b после его выхода из
пароохладител 24, показанного на Фиг.1А. Выходной канал 38 турбины непосредственно
питает теплообменник 30. Конденсаци пара внутри конденсатора 16 с воздушным
охлаждением достигаетс путем направлени воздуха 39 с низкой температурой при
высокой скорости по теплообменнику 30 при помощи р да 32 вентил торов, который затем
отводит остаточное тепло 37 из теплообменника 30 в окружающую атмосферу, вынужда пар конденсироватьс .
Как показано и описано со ссылкой на Фиг.1А, теплообменник 30 принимает пар из
множества источников независимо, причем либо кондиционированный пар 35, либо пар 36,
выход щий из турбины. На обводном пути НР, как показано на Фиг.1А, клапаны 25 и 27
работают таким образом, что в насто щем варианте воплощени пар 36, выход щий из
турбины, и кондиционированный пар 35 одновременно не поступают в теплообменник 30,
но, что очевидно дл специалиста в данной области техники, это описание не должно
ограничивать описываемое здесь шумопоглощающее устройство.
На Фиг.2А показан вид сверху аэродинамического взаимодействи между текучей
Страница: 7
RU 2 336 423 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
средой, проход щей через выходной канал 38 турбины, и обычным шумопоглощающим
устройством 45, выполненным в виде коллинеарного р да из обычных рассеивателей 42ас. Цилиндрическа конструкци обычных рассеивателей 42а-с в основном обусловлена
конструкцией устройств снижени давлени текучей среды или аттенюаторов,
предназначенных дл использовани в корпусах клапанов и трубах, которые сами по себе
имеют цилиндрические поперечные сечени . Эта конструкци не оптимальна дл применени в выходных каналах турбины.
Специалистам в данной области техники известно, что согласно закону Бернулли
давление текучей среды обратно пропорционально скорости текучей среды. Что касаетс потока сжимаемой текучей среды, такой как пар, проход щий по выходному каналу
турбины, любые преп тстви потоку пара, которые снижают скорость пара, создают
соответствующее увеличение давлени пара. Как упоминалось ранее, паровые турбины
выполнены с возможностью разрежени заданного противодавлени внутри выходного
канала турбины дл оптимизации их работы. Противодавление внутри выходного канала
турбины напр мую св зано с аэродинамическим сопротивлением или гидравлическим
сопротивлением, вызываемым рассеивател ми, в частности, во множестве вариантов
применени рассеивателей. Цилиндрическа форма обычных рассеивателей 42а-с, как
правило, максимально увеличивает площадь поперечного сечени рассеивател , с
которым встречаетс текуча среда по мере ее прохождени через выходной канал 38
турбины. На Фиг.2А показано разделение текучей среды при ее столкновении с
рассеивател ми 42а-с. Преп тствие, образованное рассеивател ми 42а-с, создает
преграду потоку текучей среды, вызыва существенное разделение потока, как показано
стрелками 50, впоследствии понижа скорость текучей среды и увеличива давление
текучей среды или противодавление выше по потоку от рассеивателей 42а-с.
Существенное разделение потока, вызванное обычными рассеивател ми 42а-с, вынуждает
турбулентные вихревые потоки 51 контактировать с внутренними стенками 43 выходного
канала 38 турбины, создава дополнительное сопротивление текучей среды внутри потока
пара, дополнительно увеличива давление выше по потоку. Наоборот, аэродинамические
рассеиватели 44а-с согласно насто щему изобретению существенно снижают
сопротивление текучей среды и, следовательно, противодавление внутри выходного
канала 38 турбины, как показано на Фиг.2В.
Как показано на чертеже, шумопоглощающее устройство 46 имеет коллинеарный р д из
трех аэродинамических рассеивателей 44а-с. Дл существенного уменьшени противодавлени внутри выходного канала 38 турбины, вызванного аэродинамическими
рассеивател ми 44а-с, каждый обтекаемый рассеиватель 44а-с имеет форму, подобную
аэродинамическому профилю крыла самолета или гидрокрыла корабл . Передний край 53а
аэродинамического рассеивател 44а эффективно раздел ет текучую среду по выт нутой
боковой стенке 57а, как показано стрелками 52, обеспечива пониженную турбулентность
потока внутри выходного канала 38 турбины. Аэродинамическа форма каждого
рассеивател 44а-с снижает аэродинамическое сопротивление, позвол текучей среде
протекать, по существу, без возмущений вдоль выт нутых боковых стенок 57b-c каждого
оставшегос рассеивател 44b-с. Поток текучей среды эффективно перемещаетс от
каждого рассеивател 44а-с по соответствующим задним кра м 54а-с, в конечном счете
снова объедин сь за задним концом 54с эародинамического рассеивател 44с, таким
образом заверша восстановление давлени ниже по потоку в текучей среде, проход щей
в конденсатор с воздушным охлаждением. Следовательно, турбулентные вихревые потоки
51, показанные на Фиг.2А, по существу, устран ютс при помощи устройства 46 дл снижени шума (как показано на Фиг.2В).
При обычных применени х ограничени противодавлени , вызванные рассеивател ми
42а-с цилиндрического поперечного сечени , могут ограничить как отдельную пропускную
способность рассеивател , так и пропускную способность системы конденсатора с
воздушным охлаждением. Пропускна способность обычного рассеивател ограничена
геометрией рассеивател . Круговое поперечное сечение обычных рассеивателей 42а-с
Страница: 8
RU 2 336 423 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
ограничивает располагаемую площадь потока до арки, образованной радиусом
рассеивател . Как правило, дл увеличени площади потока и, следовательно, дл увеличени пропускной способности высота обычных рассеивателей 42а-с должна быть
увеличена. Высота обычного рассеивател также ограничивает пропускную способность
системы конденсатора с воздушным охлаждением. Специалистам в данной области
техники также пон тно, что рассеиватели не ограничиваютс коллинеарным
расположением внутри выходного канала турбины. Например, в некоторых применени х
может потребоватьс , чтобы множество рассеивателей было расположено в различных
местах по периферии выходного канала турбины. В применении конденсатора с
воздушным охлаждением с высокой пропускной способностью множество рассеивателей
либо в коллинеарной, либо в периферийной конфигурации испытывает увеличенное
аэродинамическое сопротивление из-за снижени открытой области поперечного сечени внутри выходного канала турбины, вызванное увеличенной высотой стопки, используемой
в конструкци х обычных рассеивателей.
По сравнению с обычными рассеивател ми 42а-с, показанными на Фиг.2А,
аэродинамические рассеиватели 44а-с согласно насто щему изобретению обеспечивают
увеличенную площадь потока по выт нутым боковым стенкам 57а-с рассеивателей 44а-с,
что позвол ет уменьшить общую высоту рассеивателей 44а-с. Дополнительно,
уменьшенна площадь поперечного сечени , которой обладают аэродинамические
рассеиватели 44а-с, согласно шумопоглощающему устройству 46 в соответствии с
изобретением, дополнительно снижает аэродинамическое сопротивление на пути потока
текучей среды, таким образом снижа противодавление, испытываемое турбиной 11 и, по
существу, обеспечива возможность увеличени пропускной способности конденсатора 30
с воздушным охлаждением.
Профиль аэродинамического рассеивател зависит от его применени . Например,
аэродинамические рассеиватели 44а-с имеют эллипсоидальный профиль.
Предпочтительное отношение большой оси 78 к малой оси 68 эллипсоидального профил составл ет приблизительно п ть к одному (как показано на Фиг.3). Дл специалистов в
данной области техники желательно, чтобы могли быть созданы и другие отношени и
профили, не выход за рамки и сущность шумопоглощающего устройства согласно
насто щему изобретению. Частичный вид в разрезе в перспективе с Фиг.3 иллюстрирует
аэродинамическое шумопоглощающее устройство 46, расположенное внутри выходного
канала 38 турбины. Шумопоглощающее устройство 46 выполнено вокруг одного
аэродинамического рассеивател 44а, расположенного внутри выходного канала 38
турбины. Как описано ниже более подробно, рассеиватель 44а создает окончательное
падение давлени , требуемое конденсатором с воздушным охлаждением, путем
разделени потока вход щей текучей среды на множество маленьких струй через
множество проходов по периферии рассеивател 44а.
В шумопоглощающем устройстве 46 аэродинамический рассеиватель 44а
предпочтительно размещаетс по продольной оси 48 выходного канала 38 турбины дл использовани его минимизированной площади поперечного сечени дл снижени аэродинамического сопротивлени внутри выходного канала 38 турбины. Обводной пар 34,
который был перемешен с распыл емой водой 33 в пароохладителе 24 (см. Фиг.1А), входит
в выходной канал 38 турбины по паропроводам 41а-b. Как показано на Фиг.3,
рассеиватель 44а, размещенный внутри выходного канала 38 турбины, имеет отдельный
проход. Фланцы 47а-b используютс дл уплотнени выходного канала 38 турбины в точках
прохода аэродинамического шумопоглощающего устройства 46. Аэродинамический
рассеиватель 44а присоединен известным способом посредством труб 40, как показано на
Фиг.3. Как здесь описано, сниженное давление обводного пара 34 обычно составл ет
около 50 фунтов на квадратный дюйм. Далее будут описаны более подробно некоторые
варианты воплощени аэродинамического рассеивател 44а.
На Фиг.4 показан в перспективе один вариант воплощени аэродинамического
рассеивател 144. Основной функцией аэродинамического рассеивател 144 внутри
Страница: 9
RU 2 336 423 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
выходного канала 38 турбины вл етс снижение давлени пара до его прохода в
конденсатор с воздушным охлаждением. Как показано на Фиг.4, сектор 95 потока
аэродинамического рассеивател 144, как правило, состоит из блока из трех дисков 96bd эллиптической формы, имеющих, по существу, одинаковый профиль и выровненных
посредством направл ющих отверстий 97b-d. Каждый диск 96b-d включает в себ множество впускных пазов 92b-d, множество выпускных пазов 94b-d и множество
соединительных проточных пазов 99b-d внутри каждого диска. Как показано, путем
выборочной ориентации дисков 99b-d вокруг центральной оси 106 создаютс р ды осевых
и поперечных проходов.
При работе текуча среда входит в рассеиватель 144 через впускные пазы 92b-d в
полую середину 93 дисков 96b-d и протекает через проходы, созданные соединительными
проточными пазами 99b-d. Ограничивающий характер проходов ускор ет текучую среду при
ее прохождении через них. Пазы 99b-d образуют камеры дл текучей среды внутри
отдельных слоев состыкованных дисков и присоедин ют впускные пазы 92b-d к выпускным
пазам 94b-d, обеспечива как осевой, так и поперечный поток внутри дисков 96b-d.
Геометри пути потока, созданна внутри рассеивател 144, производит ступенчатые
перепады давлени путем подразделени потока пара на меньшие части дл снижени давлени текучей среды и дополнительного снижени шума путем перемешивани текучей
среды внутри камер дл текучей среды.
Общее число дисков, используемых в каждом рассеивателе, зависит от свойств текучей
среды и физических ограничений применени , при котором будет использован
рассеиватель. Шумопоглощающее устройство 46 имеет отношение площади впуска к
площади выпуска приблизительно 6,5 к 1. Специалистам в данной области техники
очевидно, что могут быть использованы и другие отношени площади впуска к площади
выпуска без выхода за рамки и сущность шумопоглощающего устройства согласно
насто щему изобретению. Дополнительно, сплошной верхний диск 96а и установочна пластина 96е образуют верхнюю поверхность и донную поверхность рассеивател 144 дл направлени потока текучей среды через рассеиватель 144 и обеспечени установочных
устройств внутри выходного канала 38 турбины соответственно. Донна пластина 96е
может включать в себ отверстие 98, которое непосредственно соедин ет ее с трубой 41а
дл приема кондиционированного пара 35 из обводного контура 19 (показанного на
Фиг.1А). Диски 96b-d, верхн пластина 96а, донна пластина 96е и труба 40
(показанные на Фиг.4) могут быть присоединены обычными способами соединени , такими
как сварка, но специалистам в данной области техники очевидно, что могут быть
использованы и другие средства креплени .
Несмотр на то, что шумопоглощающее устройство 46 выполнено из чередующихс дисков, возможны и другие варианты воплощени . Например, извилистый путь потока
может быть создан при помощи одного или более дисков, причем извилистые пути потока
соедин ют паз дл входа текучей среды в полой середине с пазом дл выхода текучей
среды на периметре диска.
На Фиг.5 показан по снительный вид в перспективе альтернативного варианта
воплощени рассеивател с одним диском дл шумопоглощающего устройства согласно
насто щему изобретению с использованием извилистых проходов с блокированным
сектором. Рассеиватель 244 с извилистыми проходами состоит из множества дисков 203 с
эллиптическим профилем, подобным профилю шумопоглощающего устройства 46. В
дисках 203 преграды 220а-220f дл текучей среды расположены на поверхности каждого
диска 203 дл создани извилистых проходов 204, которые постепенно станов тс все
более ограниченными. Как описано ранее, ограничители текучей среды повышают ее
скорость и, следовательно, производ т соответствующее снижение давлени текучей
среды на выходе или на стороне ниже по потоку от ограничител . Следовательно,
скорость текучей среды, вход щей в извилистые проходы 204 рассеивател 244 через
впускные пазы 210, возрастает по мере прохождени текучей среды через выпускные пазы
208 дл текучей среды. Давление текучей среды резко снижаетс на выходе текучей среды
Страница: 10
RU 2 336 423 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
из выпускных пазов 208 дл текучей среды. Подобно шумопоглощающему устройству 46,
сплошна верхн пластина 296а и донна установочна пластина 296е присоединены к
верхней поверхности и донной поверхности рассеивател 244 дл направлени потока
текучей среды через рассеиватель 244 и обеспечени установочных приспособлений дл шумопоглощающего устройства. Донна пластина 296е дополнительно включает в себ отверстие 298, которое непосредственно соедин ет ее с трубой (не показана) дл приема
кондиционированного пара 35 из обводного контура 19 турбины (показано на Фиг.1А).
Диски 203, верхн пластина 296а и донна пластина 296е могут быть присоединены
любыми известными способами, такими как сварка, но специалистам в данной области
техники очевидно, что могут быть использованы и другие способы креплени .
Предшествующее подробное описание было приведено лишь дл облегчени понимани , и под ним не должны подразумеватьс какие-либо ограничени , так как
специалистам в данной области техники будут очевидны модификации. Например,
аэродинамический рассеиватель может быть выполнен в виде непрерывного полого
цилиндра с пр мыми радиальными проходами дл текучей среды. Также специалистам в
данной области техники пон тно, что шумопоглощающее устройство 46 может быть
выполнено из чередующихс дисков, причем чередующиес диски с отдельными дисками
дл потока и отдельными дисками с пазами используютс дл создани осевых и
поперечных проходов. Дополнительно могут быть использованы и другие процессы
изготовлени и сборки дл эффективного производства дисков внутри аэродинамического
рассеивател 344, показанного на Фиг.6. Например, отдельные сектора 300 потока и
отдельные сектора 310 пазов могут быть изготовлены при помощи способов
электроэрозионной обработки (EDM) и, по существу, совместно с обычными технологи ми
обработки, такими как лазерна сварка 320, дл создани каждого отдельного диска 305ас. Также специалистам в данной области техники пон тно, что в некоторых случа х форма
аэродинамического профил может быть модифицирована от описанного здесь
эллиптического поперечного сечени , не выход за рамки и сущность конструкции
рассеивател и шумопоглощающего устройства согласно насто щему изобретению.
Формула изобретени 1. Рассеиватель, устанавливаемый внутри канала с первым потоком текучей среды, по
существу, параллельным продольной оси канала, и содержащий:
корпус, имеющий внутреннюю камеру дл размещени второго потока текучей среды с
давлением, превышающим давление первого потока текучей среды, причем корпус имеет
такую форму, чтобы иметь аэродинамический профиль при встрече с первым потоком
текучей среды; и множество проходов дл текучей среды, образованных в корпусе дл обеспечени прохода второго потока текучей среды через камеру дл входа в первый
поток текучей среды с пониженным давлением.
2. Рассеиватель по п.1, в котором корпус содержит множество состыкованных дисков,
выровненных по центральной оси состыкованных дисков.
3. Рассеиватель по п.2, в котором каждый диск выборочно расположен в стопке дисков
дл образовани проходов дл текучей среды, причем каждый из дисков имеет (а) пазы
дл входа текучей среды, частично проход щие от полого центра диска к периметру
диска, (b) пазы дл выхода текучей среды, частично проход щие от периметра диска к
центру диска, и (с), по меньшей мере, один проточный паз, проход щий через диск дл обеспечени прохода потока текучей среды из пазов дл входа текучей среды в одном
диске в проточные пазы в смежных дисках и в пазы дл выхода текучей среды в, по
меньшей мере, одном диске, при этом путь потока текучей среды раздел етс на
множество осевых направлений вдоль центральной оси, затем в проточных пазах на
множество боковых направлений потока и затем распредел етс через множество
выходных пазов в, по меньшей мере, одном диске.
4. Рассеиватель по п.3, в котором проточный паз в смежном диске также обеспечивает
текучей среде протекание из входных пазов дл текучей среды в одном диске дл Страница: 11
CL
RU 2 336 423 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
соединени с многочисленными пазами дл выхода текучей среды в соответствующих
дисках стопки вблизи соседнего диска.
5. Рассеиватель по п.2, в котором каждый соответствующий проход дл текучей среды
состоит из извилистых проходов дл потока, причем каждый извилистый проход дл текучей среды не зависит от других при прохождении через диск.
6. Рассеиватель по п.3, в котором пазы дл входа текучей среды и пазы дл выхода
текучей среды образованы внутри сектора потока и проточный паз образован в проточном
секторе, причем сектор потока и проточный сектор соединены дл образовани отдельного
диска.
7. Устройство дл снижени шума дл обводного канала турбины в конденсаторах с
воздушным охлаждением, содержащее множество рассеивателей, устанавливаемых
внутри канала с первым потоком текучей среды, по существу, параллельным продольной
оси канала, при этом, по меньшей мере, один из множества рассеивателей содержит
корпус, имеющий внутреннюю камеру дл размещени второго потока текучей среды более
высокого давлени , так что корпус образует множество проходов дл текучей среды дл обеспечени второму потоку текучей среды более высокого давлени прохода через
камеру и входа в ?
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
468 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа