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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LE REFROIDISSEMENT DES-ORGANES-PARCOURUS PAR LA'VAPEUR D'UNE INSTALLATION DE TURBINE A HAUTE PRESSION ET VAPEUR
SURCHAUFFE.
Pour améliorer l'économie d'installations de turbines à vapeur, il est nécessaire d'élever la température et la pression de la vapeur. Dans le cas de températures de la vapeur vive supérieures à 330 C, il devient dif- ficile de maintenir la fatigue des organes de l'installation parcourus par ' la vapeur dans des limites tolérables. On a essayé de tourner cette diffi- culté par l'emploi de matériaux austenitiques pour la construction d'organes soumis à une pression et à une température élevées, Toutefois, ces matériaux ont non seulement le désavantage d'être très couteux, mais encore celui de présenter certains inconvénients de nature physique. Ainsi, par exemple leur coefficient de dilatation thermique est supérieur de 50% à celui des matériaux ferritiques.
En outre, leur conductibilité thermique est notablement inférieu- re à celle de ces derniers. Ces deux propriétés déterminent des phénomènes indésirables dans les pièces exécutées en matériaux austénitiques, tels que des tensions et des dilatations thermiques: En raison de la limite d'allon- gement relativement réduite des matériaux austénitiques, les tensions dues à la chaleur dépassent rapidement la limite d'élasticité, ce qui conduit a. des déformations plastiques à chaque démarrage dé la turbine.
Ces inconvénients peuvent être évités par l'emploi de matériaux ferritiques pour les organes de l'installation qui sont exposés à la pres- sion et à la température élevées de la vapeur et pour lesquels l'emploi de matériaux austénitiques serait particulièrement onéreux et peu judicieux, c'est-à-dire,plus spécialement, pour les conduites à vapeur vive et les enveloppes ou corps de tubrines. Or, ces éléments de l'installation ne peu- vent être établis en matériaux -ferritiques qu'à condition d'être refroidis en cours de fonctionnement.
Ce refroidissement peut être exécuté d'une fa- çon particulièrement avantageuse à l'aide de la vapeur soutirée du générateur de vapeur de l'installation en un point où cette vapeur n'est encore que lé- gèrement surchauffée ou pas du tout, La quantité de vapeur requise aux fins de refroidissement ne représente qu'une faible fraction de celle produite par
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la chaudière.
Après avoir servi au refroidissement, cette vapeur peut être introduite dans la turbine de façon à fournir dans celle-ci un travail par détente. Lesinstallations de turbines à vapeur comprenant desorganes fer- ritiques refroidis de cette manière sont d'une construction relativement peu coûteuse et d'un fonctionnement économique et peuvent être mises en marche rapidement et en toute sécurité, vu qu'il ne s'y produit que des dilatations thermiques réduites et des tensions thermiques peu importantes.
Comme la pression de la vapeur de refroidissement est toujours su- périeure à celle de la vapeur vive, il importe peu que les organes considé- rés de l'installation présentent des défauts d'étanchéité, vu que ces derniers déterminent toujours une pénétration du fluide de refroidissement dans les conduiteset l'enveloppemais non un échappement de vapeur vive vers l'ex- térieur.
L'invention concerne donc un procédé pour le refroidissement des organes parcourus par la vapeur d'une installation de turbine à haute pres- sion et à vapeur surchauffée,soumis à une pression et à une température éle- vées, et consiste en ce que de la vapeur de refroidissement, dont la tempéra- ture est inférieure à celle de la vapeur vive, est soutirée du générateur de vapeur de l'installation et introduite dans les chambres de refroidissement des organes à refroidir de l'installation, munis d'une chemise de refroidis- sement, et en ce que, après avoir parcouru les chambres de refroidissement des organes à refroidir, cette vapeur de refroidissement est mélangée à celle qui parcourt la turbine, de telle sorte qu'elle fournit dans cette dernière un travail par détente.
Un dispositif pour l'exécution du procédé selon l'invention est caractérisé par des chemises de refroidissement prévues pour les organes à refroidir de l'installation; par des conduites de communication reliant les chambres de refroidissement formées par ces chemises au générateur de vapeur de l'installation, conduites qui amènent la vapeur de refroidissement auxdi- tes chambres de refroidissement,et, par des ouvertures d'échappement prévues dans les chemises de refroidissement et à travers lesquelles la vapeur de refroidissement se mélange à la vapeur parcourant la turbine.
Le procédé selon l'invention sera expliqué d'une façon plus détail- lée à l'aide du dessin annexé, lequel représente, partie d'une façon schéma- tique et partie en une coupe simplifiée, un exemple du dispositif selon l'in- vention.
Le générateur de vapeur de l'installation est représenté schéma- tiquement en 1. 2 désigne le vaporisateur et 3, le surchauffeur de ce géné- rateur. La conduite à vapeur vive 4 est à double paroi: 5 désigne la cham- bre de refroidissement située entre les deux parois de la conduite à vapeur vive. 6 désigne la chambre de refroidissement de là boite à tuyères ou tore d'admission de la turbine; 7 désigne l'espace de refroidissement de la cham- bre de rotor ou corps intermédiaire.
Lorsque la partie du stator de la tur- bine, voisine du corps intermédiaire, doit également être refroidie, ceci peut s'effectuer à l'aide de demi-tuyaux soudésen spirale sur cette partie, de façon à entourer complètement celle-ci et grâce auxquels l'enveloppe pré- sente désormais une double paroi, grâce à la formation des chambres de refroi- dissement 8. 9, 10, 11 et 12 désignent les ouvertures d'échappement prévues dans les chemises de refroidissement. La vapeur de refroidissement qui s'é- chappe en 10 sert en outre à refroidir le rotor.
La vapeur de refroidissement est prélevée du générateur 1 en un point de prise 13 par exemple, situé entre le vaporisateur 2 et le surchauf- Leur 3. Toutefois, cette vapeur peut également être soutirée en un autre point du surchauffeur 3, à savoir, là où la vapeur développée n'a pas encore été surchauffée jusqu'à la température de la vapeur vive. La vapeur de re- froidissement arrive par les conduites 14 dans 'les chambres de refroidisse- ment des organes à refroidir, parcourt ensuite ces chambres, pour être fi- nalement mélangée directement ou indirectement en traversant les orifices d'échappement 9, 10, 11 et 12 à la vapeur traversant la turbine. Les condui- tes de communication 14 peuvent être munies de vannes, comme indiqué en 15.