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On sait que les turbines sont composées-d'éléments différents tels que stator et rotor dont les inerties thermiques ne sont pas toujours égales.
Pendant les périodes de démarrage, qui sont celles où les changements de régime thermique sont, en général, de plus grande intensité, il en résulte des retards thermiques de certaines pièces par rapport à d'autres, ces écarts étant souvent gênants et pouvant conduire, par exemple, à limiter la rapidité de mise en service d'un groupe.
C'est ce qui se produit, en général, dans le cas des turbines à resurchauffe, la réadmission de la vapeur resurchauffée dans le groupe.
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Une telle turbine est souvent composée conformément au schéma de la fig. 1 et comporte, par exemple, un corps à haute pression HP alimenté en A en vapeur vive et un corps à moyenne pression MP juxtaposé ou non à une partie à basse pres- sion et alimenté en B par de la vapeur d'échappement du corps à haute pression, après passage dans le resurchauffeur R.
La pression dans le corps MP est, en général, relati- vement modérée (20 à 30 kg/cm2 par exemple), de sorte que l'épaisseur que l'on donne au stator correspondant est en géné- ral également modérée ou même faible, par exemple quelques centimètres (5 à 10 cm).
Par contre, les dimensions du rotor d'une telle turbine MP qui sont conditionnées par d'autres facteurs, par exemple les vitesses critiques, mais non influencées directe- ment par la pression, correspondent à des valeurs normales habituelles de la technique des turbines (par exemple un dia- mètre de quelques décimètres (5 à 10 dm).
Il en résulte une différence assez notable d'inertie thermique, le rotor ayant une inertie beaucoup plus forte que le stator, qui peut limiter la rapidité do démarrage.
La présente invention, qui résulte de ces observa- tions faites par la Demanderesse sur les turbines à rosurchauf- fe et s'applique donc particulièrement à ce type de turbine, mais pourrait aussi être utilisée sur d'autres turbines où se rencontreraient des inconvénients du môme ordre, a pour objet un procédé et des dispositifs permettant de combattre les inconvénients susmentionnés et d'écourter la période de démar rage.
Selon ce procédé, on dirige lors du démarrage, de la vapeur vive chaude, prélevée spécialement on un point convena- ble du circuit de vapeur, sur la partie centrale ou massive du rotor, de manière quo cotte vapeur mise on contact direct
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avec ladite partie contribue à élever sa température.
Le dispositif destiné à la mise en pratique de ce procédé comporte, sur la turbine à réchauffer, une arrivée de vapeur vive qui communique avec un canal permettant de mettre cette vapeur au contact do la partie massive du rotor. Ce canal peut être avantageusement pratiqué sur l'une des garnitures d'étanchéité,. Des canaux ou forages pour la circulation de la vapeur de chauffage peuvent aussi être- pratiqués dans la partie centrale du rotor pour la cirulation de la vapeur de chauffage.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin-que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La figure 1 est la vue schématique déjà utilisée dans le préambule de la présente description.
La figure 2 est une vue partielle en coupe axiale d'une turbine équipée d'un premier mode de réalisation d'un dispositif suivant l'invention.
La figure 3 est une coupe axiale d'un autre mode de réalisation.
La figure 4 est une vue an coupe selon IV-IV du rotor et montre les canaux qui y sont pratiqués.
Le mode de réalisation représenté sur la figure 2 est spécialement conçu pour le cas des turbines à action qui comportent des disques venus do forge ou non avec la partie centrale du rotor, mais pourrait être étendu sans difficulté aux antres types do rotors et, en particulier, à ceux à réaction
Il comprend une tuyauterie v d'arrivée de vapeur vive. débouchant; dans un canal annulaire V1 pratiqué dans lo support c des garnitures d' étanchéi té de la turbine qui se trouve du côte de l'admission du vapeur. Ce canal V1 s'ouvre
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au milieu dos garnitures, celles-ci pouvant être plus développées que d'habitude.
Le vapeur sortant du canal V1, qui peut être ouvert sur toute sa périphérie, sc divise on deux parties comme représenté par les flèches flot f2, traverse les garnitures et lèche la partie centrale massive R du rotor en la réchauffant.
En régime normal, la tuyauterie d'arrivée de vapeur v est, bien entendu, fermée par une vanne h, qui n'est ouverte que pour les changements do régime importants et, en particulier; les démarrages. La vapeur alimentant la tuyauterie v est prélevée sur l'arrivée de vapeur à haute pression du groupe, de préférence entre la vanne d'arrêt VA et les soupapes principa- les S (fig. 1), de manière à respecter les conditions de sécurité du groupe.
Au démarrage, on procède alors do la manière suivante:
Dès que la chaudière délivre de la vapeur légèrement surchauffée, on ouvre les vannes d'arrêt VA et, avant d'ouvrir les soupapes S, on ouvre la vanne h de la tuyauterie v. Ceci permet de commencer à réchauffer le centre du rotor MP avant le reste de la turbine MP.
Eventuellement, on peut aussi alimenter la tuyauterie V en prélevant la vapeur entre les vannes d'interception I et les soupapes do modération M, et effectuer le démarrage comme suit :Ouvrir les vannes d'arrêt VA et les vannes I, ensuite ouvrir les soupapes S et h. On démarre alors la turbine HP et on chauffe le rotor MP simultanément, ces diverses parties étant toutes à inertie thermique importante. Cependant, ce procédé a, en général, l'inconvénient, lors notamment des démarrages à l'état froid, que la vapeur vive, qui a dû réchauffer le corpr HP, les tuyauteries et éventuellement participer au réchauffage du resurchauffeur, arrive froide sur le rotor MP.
Elle ne peut , procéder à son réchauffage dans ce cas que si le resurchauffeur
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fournit, même pour les très faibles débits, une quantité de chaleur notable à la vapeur qui le traverse. C'est donc une question d'espèce, en dépendance de la conception et du fonc- tionnement de la chaudière et du resurchauffeur.
Le dispositif qui vient d'être décrit peut lui- même être perfectionné suivant les deux directions suivantes : a) Lorsque la masse de l'arbre de la turbine MP est particulièrement importante, on peut la chauffer plus vite et mieux en.accroissant la surface de contact de la vapeur vive et de l'arbre par passage de la vapeur dans des trous forés spécialement dans l'arbre, comme représenté en t sur les figures 3 et 4, ou en utilisant soit seul, soit en combinaison,avec les trous t, le trou central lc qui existe souvent dans l'axe des rotors monoblocs.
Dans l'un et l'autre cas des forages radiaux t, pratiqués dans la masse du rotor permettent à la vapeur sortant du canal circulaire V1 de passer dans les trous t ou (et) dans le trou central c. b) Les garnitures étant chauffées par la vapeur vive, il y a intérêt : - à réduire le contact de ces garnitures avec le reste du stator pour garder le potentiel calorifique de la vapeur et l'utiliser au maximum pour l'arbre.
- à éviter les contraintes thermiques dans le stator dues à ce chauffage local.
Dans cet ordre d'idées, on peut fixer les garnitu- res à un porte-garniture du genre représenté sur la figure 2.
Ce porte-garniture p de forme annulaire percé du canal annulaire V1 qui débouche entre les/garniutrs sur toute sa périphérie, est lié au stator ¯ par engagement d'une ner- vure P1 dans une rainure sl du stator, ladite nervure ayant
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une section rectangulaire, de même que la rainure, avec un jeu suffisant à fond de rainurepour permettre les dilatations relatives du porte-garniture et du stator. Le contact entre le porte-garniture et le stator se trouve limité à la surface de la nervure P1' de sorte que le transport de calories du porte-garniture vers le stator, pendant la phase de réchauffage, reste faible.