Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

ЭФфективность лабиринтных уплотнений проточных частей паровых турбин электростанций России

В. М. НЕУЙМИН

Аннотация


В целях повышения экономичности паровых турбин в проточные части цилиндров устанавливают надбандажные, диафрагменные и концевые уплотнения различных конструкций, препятствующие холостой протечке рабочего пара между ступенями и вдоль вала на выходе из цилиндров. Наибольшее распространение в отечественном турбостроении получили прямоточные, гребенчатые с равными и разными шагами, с гладкими вставками и иной конструкции лабиринтные уплотнения. К их числу относятся и уплотнения с сотовыми вставками (такие уплотнения встречаются на 5-7 % паровых турбин отечественных электростанций). Применение уплотнений с сотовыми вставками по мнению разработчиков позволяет достигать определенного эффекта благодаря уменьшению холостых протечек рабочего тела и повышению надежности работы конструкции при возможных задеваниях вращающихся частей ротора об элементы статора. Однако положительный эффект может быть достигнут лишь при соблюдении оптимальных конструктивных параметров сотовой структуры с учетом технологических факторов процесса ее изготовления и целевого применения в уплотнениях паровых и газовых турбин, компрессоров без снижения виброустойчивости. Расчетные и предварительные экспертные оценки свидетельствуют о том, что только замена традиционных лабиринтных уплотнений на уплотнения с сотовыми вставками, позволяющими уменьшить радиальные зазоры в надбандажном уплотнении с 1,5 до 0,5 мм, дает возможность на начальном этапе повысить КПД цилиндра турбины примерно на 1 % и, соответственно, мощность турбоагрегата, а применение прямоугольно-ячеистых уплотнений может привести к дополнительному увеличению экономичности турбины на 0,5 - 1,0 %. Трудоемкость изготовления прямоугольно-ячеистых уплотнений в 6 - 8 раз ниже, чем лабиринтных уплотнений с сотовыми вставками. В последние годы турбостроительные фирмы США и Германии рекламируют применение прирабатываемых (уплотняющих) покрытий в конструкциях паровых турбин взамен традиционных лабиринтных уплотнений. Нанесение прирабатываемых (уплотняющих) покрытий на все проблемные поверхности (с приростом мощности 0,50 - 1,0 %) экономически выгодно даже при выполнении этой процедуры в условиях ТЭС. В последние годы разработчики отечественных паровых турбин обратили внимание на щёточные уплотнения, зарекомендававшие себя с положительной стороны при эксплуатации авиационных двигателей.

Ключевые слова


steam leakage; labyrinth seals; honeycomb inserts; workable (sealing) coatings; materials; efficiency; repair

Полный текст:

PDF

Литература


РТМ 108.020.33-86. Уплотнения лабиринтные стационарных паровых и газовых турбин и компрессоров. Л.: ЦКТИ, 1986.

Орлик В. Г., Дмитриев О. В. Модернизация надбандажных уплотнений при ремонтах ЦВД и ЦСД паровых турбин // Энергетик. 2019. № 3. С. 27 - 31.

Самойлович Г. С., Трояновский Б. М. Переменные и переходные режимы в паровых турбинах. М.: Энергоиздат, 1982.

Лазутин И. А. Определение изменения экономичности паровых турбин / И. А. Лазутин, М. Г. Таращук, Н. Н. Новиков и др. // Теплоэнергетика. 1983. № 4. С. 63 - 64.

Орлик В. Г. Расцентровка разъёмных деталей статора под влиянием радиального градиента температур // Энергомашиностроение. 1989. № 10. С. 33 - 35.

Сафонов Л. П., Орлик В. Г. Статистический анализ зазоров в уплотнениях паровых турбин // Электрические станции. 1993. № 1. С. 24 - 28.

Орлик В. Г. Совершенствование лабиринтовых уплотнений в процессе развития паротурбостроения // Электрические станции. 2007. № 10. С. 15 - 27.

Трубилов М. А., Шапиро Г. А., Куличихин В. В. Модернизация надбандажных уплотнений рабочих лопаток цилиндра высокого давления паровых турбин // Электрические станции. 1974. № 6. С. 40 - 42.

Сахаров А. М. Влияние конструкции и размеров периферийных уплотнений на экономичность ЦВД мощных паровых турбин // Теплоэнергетика. 1980. № 5. С. 24 - 25.

Костюк А. Г. Паровые и газовые турбины для электростанций / А. Г. Костюк, В. В. Фролов, А. Е. Булкин и др. М.: Издательский дом МЭИ, 2008.

Орлик В. Г. Снижение абразивной эрозии турбинных ступеней перегретого пара / В. Г. Орлик, Н. В. Аверкина, А. А. Азнабаев и др. // Электрические станции. 2008. № 12. С. 33 - 41.

Зеленский В. Г., Зарубинский А. А. Уплотнения паровых турбин из металлокерамических материалов // Электрические станции. 1973. № 5.

Сахнин Ю. А., Ушинин С. В., Голованов О. А. Опыт эксплуатации турбин типа Т-100-130 с установленными сотовыми уплотнениями // Электрические станции. 2014. № 12. С. 7 - 11.

Шатохин В. Ф. Возбуждающие обкат силы при колебаниях ротора с задеваниями о статор // Теплоэнергетика. 2017. № 7. С. 22 - 32.

Ушинин С. В. Опыт внедрения сотовых уплотнений в паровых турбинах // Электрические станции. 2009. № 10. С. 8 - 14.

Урьев Е. В., Жуков С. В. Об использовании сотовых уплотнений в паровых турбинах // Электрические станции. 2008. № 9. С. 40 - 44.

Серебряников Н. И., Микунис С. И. Опыт повышения вибрационной надёжности турбин Т-250/300-240 // Энергетик. 1979. № 9. С. 12 - 13.

Костюк А. Г. Динамика и прочность турбомашин. М.: Издательский дом МЭИ, 2007.

Костюк А. Г. Выбор лабиринтных уплотнений в паровых турбинах // Теплоэнергетика. 2015. № 1. С. 17 - 21.

Прохоров С. А. Влияние эксплуатационного изменения зазоров на аэродинамические силы, возбуждающие НЧВ роторов // Науч.-тех. сб. ВТИ под. ред. А. В. Рунова. - М.: Энергоиздат, 1981. С. 39 - 49.

Эксплуатационный циркуляр № Т-2/81. О надбандажных уплотнениях турбины К-300-240 ЛМЗ. М.: Союзтехэнерго, 1981.

Костюк А. Г., Шатохин В. Ф., Волоховская О. А. Особенности движения ротора с задеваниями о статор // Теплоэнергетика. 2013. № 9. С. 21 - 27.

Сафонов Л. П., Орлик В. Г., Крупский Л. Г. О целесообразности применения уплотнений с осевыми зазорами в паровых турбинах // Теплоэнергетика. 1979. № 6. С. 36 - 38.

Баринберг Г. Д., Бусоргин В. А. Повышение экономичности теплофикационных турбин Ново-Свердловской ТЭЦ // Электрические станции. 2002. № 5. С. 21 - 23.

Щёлоков Ю. В. Модернизация надбандажных уплотнений турбин Р-100-130/15 // Энергетик. 1986. № 1. С. 19.

Орлик В. Г. Усовершенствование надбандажных уплотнений в ступенях турбины К-300-240 ЛМЗ / В. Г. Орлик, Б. Б. Новиков, С. Я. Михайлов и др. // Электрические станции. 1979. № 7. С. 70 - 72.

Орлик В. Г. Экспериментальное определение эффективности модернизации надбандажных уплотнений на действующих турбинах // В. Г. Орлик, С. Ш. Розенберг, И. А. Перминов и др. // Электрические станции. 1982. № 1. С. 22 - 27.

Орлик В. Г., Резник Л. Б. Новый тип лабиринтовых уплотнений для турбомашин // Энергомашиностроение. 1978. № 5. С. 5 - 8.

Кузмичёв Р. В. Влияние конструкции надбандажного уплотнения на характеристики турбинной ступени / Р. В. Кузьмичёв, И. Г. Гоголев, В. И. Водичев и др. // Энергомашиностроение. 1984. № 2. С. 3 - 5.

Трояновский Б. М. Расход пара через лабиринтовые уплотнения паровых турбин // Изв. ВТИ. 1950. № 1. С. 19 - 24.

Орлик В. Г. Расходные характеристики уплотнений с одиночным и групповым дросселем // Тяжёлое машиностроение. 1993. № 9. С. 4 - 7.

Протокол НПК "НТС ЕЭС" и НТС БЭС РАН № 1/11 от 25.02.2011 г. № 1/11. г. Москва.

Степанов С. В., Зельняков В. А. Опыт повышения надёжности турбин Т-250/300-240 // Энергетик. 2018. № 7. С. 11 - 13.

СТО 70238424.27.040.008-2009 Турбины паровые. Общие технические условия на капитальный ремонт. Нормы и требования. НП "ИНВЭЛ". 2009.

Буглаев В. Т., Перевезенцев В. Т., Карташов А. Л. Повышение надежности и экономичности паровых турбин с использованием сотовых уплотнений // Вестник БГТУ. 2007. № 2 (14). С. 48 - 53.

Салихов А. А., Юшка М. П., Ушинин С. В. Применение сотовых уплотнений на турбинах // Электрические станции. 2005. № 6. С. 22 - 26.

Лисянский А. С. Экспериментальное обоснование методики расчета аэродинамических возбуждающих сил в уплотнениях турбомашин. / А. Г. Костюк, С. А. Серков, В. Н. Петрунин и др. // Теплоэнергетика. 1994. № 5. С. 32 - 38.

Неуймин В. М. Уплотнения проточной части паровых турбин (обзор) // Теплоэнергетика. 2018 № 3. С. 3 - 14.

Костюк А. Г. Практический опыт внедрения сотовых надбандажных уплотнений на турбоагрегатах мощностью 60-800 МВт / А. Г. Костюк, В. Г. Грибин, Б. Н. Петрунин и др. // Тр. второй ВНПК "Повышение надежности и эффективности эксплуатации электрических станций и энергетических систем "Энерго-2012"". М., 4 - 6 июня 2012 г. М.: Издательский дом НИУ МЭИ, 2012. С. 192 - 196.

Лисянский А. С. Практический опыт внедрения сотовых надбандажных уплотнений на блоках сверхкритического давления мощностью 250-800 МВт / А. С. Лисянский, В. Г. Грибин, Ю. А. Сахнин и др. // Электрические станции. 2013. № 10. С. 8 - 13.

Баринберг Г. Д. Паровые турбины и турбоустановки Уральского турбинного завода / Г. Д. Баринберг, Ю. М. Бродов, А. А. Гольдберг и др. // Екатеринбург: Априо, 2010.

Урьев Е. В., Жуков С. В. Об использовании сотовых уплотнений в паровых турбинах // Электрические станции. 2008. № 9. С. 40 - 44.

Жуков С. В. Анализ использования сотовых уплотнений в конструкциях паровых турбин / С. В. Жуков, А. В. Кистойчев, К. В. Шапошников и др. // Электрические станции. 2013. № 2. С. 27 - 31.

Родионов Н. Г. О нецелесообразности широкого применения сотовых уплотнений в проточной части паровых турбин / Н. Г. Родионов, В. И. Папков, В. В. Коротков и др. // Теплоэнергетика. 2019. № 1.

Буглаев В. Т. Сотовые уплотнения в турбомашинах. 2-е изд. Брянск: БГТУ, 2006.

Буглаев В. Т., Перевезенцев В. Т., Шилин М. А. Экспериментальное исследование гидравлических сопротивлений в канале с сотовой структурой // Вестник БГТУ. 2012. № 3 (35). С. 84 - 90.

Грибин В. Г., Дмитриев С. С., Петрунин Б. Н. Прямоугольно-ячеистые уплотнения для паровых турбин // Изв. вузов. Сер. Машиностроение. 2017. № 3 (684). С. 22 - 30.

Урьев Е.В., Жуков С.В. Об использовании сотовых уплотнений в паровых турбинах // Электрические станции. 2008. № 9. С. 40 - 44.

ГОСТ Р ИСО 7919-1-2002. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся валах. Общие требования. М.: Стандартинформ, 2007.

ГОСТ ИСО 7919-3-2002. Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся валах. Промышленные машинные комплексы. М.: Стандартинформ, 2007.

ГОСТ Р ИСО 10817-1-2002. Вибрация. Системы измерений вибрации вращающихся валов. Ч. 1. Устройства для снятия сигналов относительной и абсолютной вибрации. М.: Стандартинформ, 2007.

ГОСТ Р 55265.2-2012 (ИСО 10816-2:2009). Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Ч. 2: Стационарные паровые турбины и генераторы мощностью более 50 МВт с рабочими частотами вращения 1500, 1800, 3000 и 3600 мин-1. М.: Стандартинформ, 2014.

ГОСТ ИСО 10816-1-97. Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Ч. 1: Общие требования. Минск: Межгосударственный совет стандартизации, метрологии и сертификации, 1999.

Салихов А. А. Применение сотовых уплотнений на турбинах / А. А. Салихов, М. П. Юшка, С. В. Ушинин и др. // Электрические станции. 2005. № 6. С. 22 - 26.

Костюк А. Г. Влияние эксплуатационного износа статорных частей надбандажных уплотнений паровых турбин на их экономичность / А. Г. Костюк, С. С. Дмитриев, Б. Н. Петрунин и др. // Теплоэнергетика. 2018. № 1. С. 16 - 22.

Жуков С. В. Анализ использования сотовых уплотнений в конструкциях паровых турбин / С. В. Жуков, А. В. Кистойчев, К. В. Шапочников и др. // Электрические станции. 2013. № 2. С. 27 - 31.

Сахаров А. М., Коновалов В. К., Ушинин С. В. Результаты промышленного внедрения сотовых надбандажных уплотнений на турбоагрегатах мощностью 300 МВт // Электрические станции. 2010. № 2. С. 33 - 38.

Технический отчет по результатам эксплуатации надбандажных сотовых уплотнений 3 - 12-й ступеней ЦВД турбины К-300-240 ст. № 4 Каширской ГРЭС филиала ОАО "ОГК-1". М., 2011. www.armstech.ru>upload/files/otch_arms_kgres4.pdf.

Эффективность внедрения сотовых уплотнений. www.armstech.ru>cat..vnedrenija_sotovykh_uplotnenijj/

ГОСТ Р ИСО 10816-3-2002 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. М.: Стандартинформ. 2007.

Пат. № 2017 100 679 A. РФ Луночные уплотнения паровой турбины / А. В. Билан 2018.

Серков С. А., Маслов Д. О. Сравнительный анализ характеристик надбандажных уплотнений ЦВД турбины Т-250/300-240 // Новое в российской электроэнергетике. 2015. № 3. С. 31 - 39.

Костюк А. Г. Динамика и прочность турбомашин: учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МЭИ, 2000.

Пат. № 138107 РФ. Уплотнение паровой турбины. / В. Г. Грибин, С. В. Лемешков, Б. Н. Петрунин и др. // Б.И. 2014. № 6.

Гаев В. Д., Петреня Ю. К. Паровые турбины при техническом перевооружении электростанций // Электрические станции. 2020 № 10.

Pat. № 4291089 US. Способ изготовления элемента прирабатываемого уплотнения турбины с сотовой структурой /А. С. Лисянский, А. М. Смыслов, А. А. Смыслов, А. Д. Джамилевич. 1981.

Pat. № 4936745 US. Истираемая уплотнительная система. / П. Говард, Р. Шанкар, Р. Фентон. 1990.

Пат. № 2499143 РФ. Надбандажное прирабатываемое уплотнение для паровой турбины / А. С. Лисянский, А. Д. Мингажев, А. А. Смыслов, А. М. Смыслов. 2013.

Неуймин В. М. Инженерия поверхности и высокотехнологичные процессы реновации деталей. Ч. 1 // Энергетик. 2018. № 9. С. 31 - 38.

Неуймин В. М. Инженерия поверхности и высокотехнологичные процессы реновации деталей. Ч. 2 // Энергетик 2018. № 10. С. 21 - 29.

Пугачёв А. О. Щёточные уплотнения в роторных системах авиационных двигателей. - Дисс. на соиск. уч. степ. докт. технич. наук. 2016. 498 с.

Костюк А. Г, Дмитриев С. С. Влияние эксплуатационного износа статорных частей надбандажных уплотнений паровых турбин на их экономичность // Теплоэнергетика. 2018. № 1. С. 16 - 22.




DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2021.267.3.001

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© 1998 — 2024 НТФ «Энергопрогресс»

Адрес редакции:
129090, г. Москва, ул. Щепкина, д. 8
Телефон: +7 495 234-74-21
E-mail: energetick@mail.ru