CZ302346B6

CZ302346B6 - Základová deska pro turbínu a její použití

Info

Publication number: CZ302346B6
Application number: CZ20033168A
Authority: CZ
Inventors: Trong Long@Than; Kimoto@Atsushi; Yoshioka@Yomei; Fujiwara@Toshihiro; Watanabe@Osamu
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toshiba
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2011-03-23
Also published as: US20040144078A1; CZ20033168A3; AU2002309022B2; JP2002349289A; CN1511220A; WO2003006800A1; RO121392B1; CN100363596C; US6966753B2

Abstract

Základová deska (20) pro turbínu je urcena k umístení mezi tesnicí podložku (10), usporádanou na základne (9), a podperu turbíny, pricemž obsahuje teleso (20a) základové desky (20), vytvorené z kovového materiálu a umístené na strane podpery turbíny, a posuvný clen (20b), vytvorený z materiálu se samomaznými vlastnostmi a usporádaný na povrchu telesa (20a) základové desky (20) na strane tesnicí podložky (10), pricemž materiál se samomaznými vlastnostmi obsahuje výztužný výplnový materiál. Materiál posuvného clenu (20b) má pružnou deformaci (.DELTA.t) menší než 0,1 mm, pricemž platí vztahy .DELTA.t = .epsilon. x t, .epsilon. = .sigma./E, kde .DELTA.t predstavuje elastickou deformaci v tlaku (mm), t predstavuje tlouštku posuvného clenu (mm), .epsilon. predstavuje napetí, .sigma. predstavuje tlakové zatížení (MPa), E predstavuje modul pružnosti v tlaku (MPa) materiálu se samomaznými vlastnostmi.

Description

Základová deska pro turbínu a její použití

Oblast techniky

Vynález se týká základové desky pro turbínu, určené k umístění mezi těsnicí podložku, uspořádanou na základě, a podpěru turbíny.

Vynález se dále týká použití základové desky pro příslušenství elektrárny.

Dosavadní stav techniky

Známá parní turbína, využívaná pro velkoobjemové elektrárny, může být obecně rozdělena na tři úseky, kterými jsou vysokotlaký úsek turbíny, středotlaký úsek turbíny a nízkotlaký úsek turbíny, které jsou určeny pro expanzi páry, změnu teploty a změnu objemu. Proto jsou zde uspořádány vysokotlaká turbína, středotlaká turbína a nízkotlaká turbína v pořadí podle tlaku a teploty.

Kromě toho za účelem dosahování úspor energie a zdrojů, stejně jako za účelem ochrany životního prostředí jsou plynová turbína a parní turbína kombinovány pro snížení množství vypouštěného oxidu uhličitého CO₂, v důsledku čehož je prováděn kombinovaný cyklus výroby energie.

Elektrárna s kombinovaným cyklem a s jedním hřídelem, známá z dosavadního stavu techniky, má dobrý výkon a provozní schopnosti, a proti její plynová turbína se v nedávné době začala používat ve velkém měřítku a pro velké objemy, přičemž parní turbína se začala provozovat pri vysokých teplotách, pri opětovném využívání tepla, přičemž mívá velký objem.

Na vyobrazení podle obr. 1 je znázorněno jedno příkladné provedení konstrukce hřídele, známé z dosavadního stavu techniky u elektrárny s kombinovaným cyklem a s jediným hřídelem, která má poměrně malý objem, nízkou teplotu páry, přičemž pracuje bez opětovného využívání tepla.

Plynová turbína 2, přímo připojená ke kompresoru 1, je připojena ke hřídeli generátoru 4 prostřednictvím pevného spojkového mechanizmu 3. Hřídel generátoru 4 je připojen k parní turbíně 6 prostřednictvím membránového spojkového mechanizmu 5. Kromě toho jsou na vnější straně kompresoru I a parní turbíny 6 uspořádána osová ložiska 7.

Avšak u shora uvedené známé elektrárny může být roztahování hřídele ve směru jeho osy pohlcováno prostřednictvím membránového spojkového mechanizmu 5, což umožňuje uspořádat osové ložisko příslušně jak na plynové turbíně, tak i na parní turbíně, v důsledku čehož přitom plynová turbína a parní turbína a parní turbína se vzájemně neovlivňují, neboť jsou vzájemně na sobě nezávislé, a to za účelem umožnění nezávislé konstrukce těchto turbín.

Jelikož parní turbína má poměrně nízký objem, může mít malé rozměry a velikost, přičemž jelikož nízkotlaká parní turbína může být provozována pri nízkých odstředivých silách turbínových lopatek a pri nízké teplotě její ostré páry, tak rotorem parní turbíny může být stejný jediný rotor,vyrobený se stejnými vlastnostmi.

Na druhé straně však za účelem zlepšení energetické účinnosti elektrárny s kombinovaným cyklem byl plynová turbína a parní turbína měly být dimenzovány tak, aby měly velký objem, aby zajišťovaly opěrné opětovné využití a opětovný ohřev páry, a aby pracovaly pri vysoké teplotě.

Proto byla navržena velkoobjemová elektrárna s kombinovaným cyklem a s jediným hřídelem, jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 2, kde je zobrazena konstrukce jejího hřídele.

- 1 CZ 302346 B6

Jinými slovy, membránový spojkový mechanizmus 5, který je využíván u elektrárny podle obr 1, se velmi zvětšil z hlediska svého přenosového objemu, což způsobilo celou řadu problémů, jako je například hlučnost a větrné ztráty.

Proto by tedy měla být taková velkoobjemová elektrárna s kombinovaným cyklem a s jediným hřídelem provedena tak, jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 2, u kteréhožto provedení jsou plynová turbína, parní turbína a generátor spojeny s pevným spojkovým mechanizmem 3.

Proto tedy tepelné rozpínání hřídele nemůže být pohlcováno v rámci takové konstrukce, přičemž ιο osové ložisko 7 je uspořádáno pouze v jedné poloze na hřídeli kompresoru i pro plynovou turbínu.

Za účelem minimalizace rozdílů při tepelném rozpínání, ke kterému dochází u nepohyblivých součástí a u otáčivých součástí perní turbíny, by měla být parní turbína umístěna mezi kompreso15 rem 1 plynové turbíny v blízkosti osového ložiska 7 a generátorem 4.

Kromě toho je parní turbína 6 rozdělena na vysokotlakou turbínu 6a, středotlakou turbínu 6b a nízkotlakou turbínu 6c, přičemž výstup ze středotlaké turbíny 6b je propojen prostřednictvím potrubní spojky 8.

Na vyobrazení podle obr. 3 je znázorněn podle v řezu najedno příkladné provedení parní turbíny, používané pro velkoobjemové elektrárny s kombinovaným cyklem a s jediným hřídelem. Na tomto obr. 3 je připojení ke straně plynové turbín znázorněno na pravé straně obrázku, to znamená na straně vysokotlaké turbíny.

Jak je zde znázorněno, jsou plynová turbína a parní turbína upevněny na základovém betonovém bloku prostřednictvím těsnicí podložky a základové desky.

Například u parní turbíny 6 jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 3, je těsnicí podložka J_0 připevněna na základně 9, tvořené betonovým blokem, přičemž nosná základna 11 parní turbíny s připevněnou základovou deskou 12 jsou umístěny na těsnicí podložce Γ0.

Těsnicí podložka 10 a základová deska 12 jsou provedeny tak, že se mohou vzájemně po době posouvat, takže takováto konstrukce umožňuje regulovat nebo potlačovat změny ve vyrovnání hřídele v důsledku reakce na tepelné rozpínání a tlak plynové turbíny, stejně jako regulovat vibrace a hlučnost.

Avšak z hlediska úspor energie, jakož i z hlediska hospodárnosti byly plynová turbína a parní turbína zdokonaleny tak, že mají větší objem, přičemž dále parní turbína může opětovně využívat teplo a pracovat při vyšší teplotě.

Proto došlo ke zvýšení délky a hmotnosti hřídele, v důsledku čehož rovněž došlo ke zvýšení hmotnosti základové desky, na které je uložena každá z turbín. Pokud se hřídel otáčí velmi vysokou rychlostí, dochází ke změnám ve vyrovnání hřídele, v důsledku čehož dochází rovněž k intenzivním vibracím a k vysoké hlučnosti.

Zejména elektrárny s kombinovaným cyklem a s jediným hřídelem jsou kompresor, plynová turbína, generátor a turbína propojeny na jediném hřídeli prostřednictvím pevného spojkového mechanizmu, přičemž je dále takový otáčející se hřídel tak dlouhý, že dochází k výrazným vibra50 cím a vysoké hlučnosti dokonce i tehdy, pokud dojde pouze k malému posunu v jeho vrovnání. U větších elektráren s kombinovaným cyklem a s jediným hřídelem pak dochází k mnohem výraznějším vibracím a k vysoké hlučnosti.

Z dosavadního stavu techniky je známo vytvářet na povrchu základové desky olejové drážky pro mazací olej tak, aby došlo ke zvýšení možnosti posouvání mezi těsnicí podložkou a základovou deskou, v důsledku čehož dochází ke snížení zatížení, působícího na základovou desku.

Avšak další snížení zatížení, působícího na základovou desku, za účelem zajištění hladšího posuvu je očekáváno a vyžadováno u elektrárny s kombinovaným cyklem a s jediným hřídelem, která má větší objem, a jejíž provoz ovlivňují změny ve vyrovnání hřídele mnohem více.

Kromě toho, pokud je jako mazivo využíváno mazacího tuku při vysoké teplotě po určitou, může to tento mazací tuk tuhnout, takže ztrácí své mazací vlastnosti, přičemž hladké posouvání základové desky nemůže být zajišťováno po dlouhou dobu, takže poté musí být staré mazivo, které ztuhlo během předem stanoveného časového intervalu, nahrazeno novým mazivem. Údržba takové elektrárny je proto velice náročná a nákladná.

Podstata vynálezu

Úkolem předmětu tohoto vynálezu je proto vyvinout základovou desku, u které bude možno snížit náklady na údržbu a v určitých případech rovněž odstranit periodickou údržbu, jako je pridá20 vání maziva, a to dosažení hladkého posuvu základové desky na těsnicí podložce, a účinným potlačením reakce vůči tepelné roztažnosti a změnám ve vyrovnání konstrukce hřídele v důsledku tlaku plynové turbíny, přičemž je dále žádoucí regulovat vznik vibrace a hlučnosti.

V souladu s předmětem tohoto vynálezu byla proto vyvinuta základová deska pro turbínu, určená k umístění mezi těsnicí podložku, uspořádanou na základě, a podpěry turbíny, obsahující těleso základové desky, vytvořené z kovového materiálu a umístěné na straně podpěry turbíny, a posuvný člen, vytvořený z materiálu se samomaznými vlastnostmi a uspořádaný na povrchu tělesa základové desky na straně těsnicí podložky, přičemž materiál se samomaznými vlastnostmi obsahuje výztužný výplňový materiál, přičemž materiál posuvného členu má pružnou deformaci (At) menší než 0,1 mm, přičemž platí následující vztahy

At = ε x t ε = σ / E kde

At - představuje elastickou deformaci v tlaku (mm), t - představuje tloušťku posuvného členu (mm), ε - představuje napětí, σ - představuje tlakové zatížení (MPa),

E - představil modul pružností v tlaku (MPa) materiálu se samomaznými vlastnostmi.

Materiál se samomaznými vlastnostmi má s výhodou koeficient tření mezi posuvným členem a těsnicí podložkou menší, než 0,30.

Materiálem se samomaznými vlastnostmi je s výhodou organický materiál nebo anorganický materiál nebo jejich kombinace.

Modul pružnosti v tlaku samomazného materiálu je s výhodou větší, než 500 MPa.

Organický materiál s výhodou obsahuje jednu složku z pryskyřičného materiálu s nízkým koeficientem tření, zvolenou ze skupiny, kterou tvoří etylén tetrafluorid, etylén tetrafluorid per fluor

- j alkoxyetylén, polyéter keton nebo polyimid a smésí takových pryskyřičných materiálů s nízkým koeficientem tření.

Anorganický materiál s výhodou obsahuje alespoň jednu složku, zvolenou ze skupiny, obsahující 5 uhlík, grafit, MoS₂, BN, SiC, TiC, AIN a TiN.

Anorganický materiál s výhodou obsahuje kovový materiál, vybraný ze skupiny, obsahující med¹nebo slitinu mědi.

in Obsah výztužného plnivového materiálu v materiálu se samomaznými vlastnostmi je s výhodou v rozmezí od 0,5 % hmotnostních do 50 % hmotnostních.

Výztužný plnivový materiál s výhodou obsahuje alespoň jednu složku, zvolenou ze skupiny, obsahující materiál ze skelných vláken, materiál z uhlíkatých vláken, grafitový materiál, materiál z keramických vláken nebo jejich částicové materiály.

Na povrchu na straně těsnicí podložky tělesa základové desky je s výhodou vytvořena porézní vrstva, přičemž materiál se samomaznými vlastnostmi je nanesen na povrchu porézní vrstvy a alespoň jedna část materiálu se samomaznými vlastnostmi je naplněna do porézní vrstvy.

Podle dalšího aspektu tohoto vynálezu je jeho předmětem rovněž použití shora uvedené základové desky pro příslušenství elektrárny, které je vybaveno těsnicí podložkou, uspořádanou na základně, a turbínou, uspořádanou na těsnicí podložce prostřednictvím základové desky, umístěné na těsnicí podložce.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude v dalším podrobněji objasněn na příkladech jeho konkrétního provedení, jejichž popis bude podán s přihlédnutím k přiloženým obrázkům výkresů, kde:

obr. 1 znázorňuje schematický pohled, zobrazující konstrukci elektrárny s kombinovaným cyklem as jediným hřídelem, známou z dosavadního stavu techniky;

obr. 2 znázorňuje schematický pohled, zobrazující jinou konstrukci velkoobjemové elektrárny s kombinovaným cyklem a s jediným hřídelem, známou z dosavadního stavu techniky;

obr. 3 znázorňuje schematický pohled v řezu, zobrazující parní turbínu, známou z dosavadního stavu techniky;

obr. 4 znázorňuje pohled v řezu na základovou desku pro turbínu podle tohoto vynálezu; obr. 5 znázorňuje perspektivní pohled na vzhled základové desky s vytvořenými drážkami;

obr. 6 znázorňuje schematický pohled v řez na základovou desku s vytvořenými drážkami, kde je uspořádán posuvný člen;

obr. 7 znázorňuje schematický půdorysný pohled na povrch porézní vrstvy, vytvořené na kovové desce podle tohoto vynálezu;

obr. 8 znázorňuje schematický pohled v řezu na základovou desku s kombinovanou porézní vrstvou podle obr. 7 podle tohoto vynálezu;

obr. 9 znázorňuje schematický pohled na další provedení porézní vrstvy, u které jsou póry vytvořeny v kovové desce podle tohoto vynálezu;

obr. 10 znázorňuje schematický pohled v řezu na základovou desku s kombinovanou porézní vrstvou podle obr. 9 podle tohoto vynálezu;

obr. 11 znázorňuje schematický pohled v řezu na těleso základové desky s porézní vrstvou, vytvořenou z drátků, podle tohoto vynálezu;

-4CZ 302346 B6 obr, 12 znázorňuje schematický pohled v řezu na další těleso základové desky s porézní vrstvou, vytvořenou z kulovitých částic, podle tohoto vynálezu;

obr. 13 znázorňuje schematický pohled v řezu na konstrukci montážní části základové desky, umístěné na příslušenství elektrárny podle tohoto vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Základová deska pro využití u turbíny io

Na vyobrazení podle obr. 4 je znázorněna základová deska 20 pro využití u turbíny. Tato základová deska 20 obsahuje těleso 20a základové desky 20 a posuvný člen 20b jako základní podstatné součásti.

Těleso 20a základové desky 20 je provedeno z kovového materiálu, který má danou pevnost, přičemž jeho vlastnosti nejsou podstatně omezeny. Z toho důvodu může být využívána běžná kovová základová deska, která byla dosud běžně používána, přičemž například ocel, jako například AISI (American Iron and Stell Institute) 1045 and A1SI 4130, může být využívána jako materiál tělesa základové desky podle tohoto vynálezu.

Posuvný člen 20b je proveden z materiálu, který má samomazné vlastnosti, přičemž materiálem, ze kterého sestává posuvný člen 20b, může být samomazný organický materiál nebo anorganický materiál nebo kombinovaný materiál se samomaznými vlastnostmi.

V dalším popise používané termíny „samomazný materiál“ nebo „materiál se samomaznými vlastnostmi“ se budou vtahovat na materiál, které má nízký koeficient tření a je antifrikční.

Důvody pro využívání „samomazného materiálu“ jako materiálu posuvného členu 20b jsou založeny na skutečnosti, že základová deska je umístěna na těsnicí podložce, připevněna a základně,

3o přičemž se musí hladce posouvat na těsnicí podložce během provozu.

Samomazný materiál je nanesen na straně základové desky, která směřuje k těsnicí podložce a je s ní ve styku tak, že je zajišťován hladký posuv mezi základovou deskou a těsnicí podložkou.

Kromě toho prostřednictvím používání takového samomazného materiálu může být nutnost vkládat maziva mezi základovou desku a těsnicí podložku zcela odstraněna, takže dochází k výraznému snížení nákladů na nezbytnou údržbu.

Používaný samomazný materiál má s výhodou mezi posuvným členem a těsnicí podložkou koefi40 cient tření menší, než 0,30. Tím je zajištěno dosahování hladkého posuvu mezi základovou deskou a těsnicí podložkou, přičemž je dále možno účinně regulovat změny ve vyrovnání hřídele v důsledku reakce na tepelné rozpínání hřídele a na tlak plynové turbíny, v důsledku čehož je možno minimalizovat vznik vibrace a hluku. Koeficient tření může být s výhodou menší, než 0,20.

Jako anorganický materiál se samomaznými vlastnostmi, který může být uplatněn u posuvného členu, je možno zmínit kovový materiál nebo keramický materiál. Jako kovový materiál je možno použít například měď nebo slitinu mědi. Jako keramický materiál je dále možno použít uhlík, grafit, MoS₂, BN, SiC, TiC, AlN a TiN.Tyto materiály mohou být používány samostatně nebo v kombinaci.

Organickým materiálem se samomaznými vlastnostmi může být pryskyřičný materiál se samomaznými vlastnostmi. Jako pryskyřičný materiál se samomaznými vlastnostmi pro uplatnění u posuvného členu lze použít například etylén tetrafluorid, etylén tetrafluorid perfluor alkoxy- 5 CZ 302346 B6 etylén, polyéter eterketon a polyimid, které mají nízký koeficient tření. Tyto materiály mohou být používány samostatně nebo v kombinaci.

Modul (E) pružnosti v tlaku materiálů se samomaznými vlastnostmi má s výhodou velikost 5 větší,než 500 MPa. Pří používání materiálu, který má modul (E) pružnosti v laku větší, než 500

MPa může být deformace v důsledku hmotnosti plynové turbíny a parní turbíny regulována, přičemž dále může být snížen posun ve vyrovnání hřídele, stejně jako vznik vibrací a hluku.

Samomazným materiálem, tvořícím posuvný člen, může být samostatný materiál se samomaznýlo mi vlastnostmi, nebo samomazný materiál, vyztužený výztužným materiálem (kompozit). Tímto výztužným materiálem mohou být skelná vlákna, uhlíkatá vlákna, grafitová vlákna, keramická vlákna nebo Částicový materiál z těchto vláken.

Pokud je použito vláknitého výztužného materiálu, je průměrný průměr vláken s výhodou od 15 0,05 μπι do 100 μπι.

Pokud je průměrný průměr menší, než 0,05 μπι, bude docházet ke snížení efektivnosti výrobního procesu, přičemž náklady na materiál budou narůstat.

Pokud je průměrný průměr větší, než 100 μπι, nebude zaručeno dobré rozptýlení. Průměrný průměr je proto s výhodou od 0,1 μπι do 50 μπι, přičemž ještě výhodněji od I μπι do 10 μπι.

Poměr vláknitého výztužného materiálu Činí s výhodou 10 až 100. Délka vláken u tohoto materiálu činí s výhodou od 10 μπι do 100 μπι.

Obsah výztužného materiálu činí s výhodou od 5 do 50 % hmotnostních, přičemž se může příslušně měnit v závislosti na příslušných požadavcích.

Pokud je obsah menší, než 5 % hmotnostních, není činek vyztužení dostatečný.

Pokud je obsah větší, než 50% hmotnostních, potom nelze účinek vyztužení očekávat, přičemž bude dále velice obtížné vyrábět takový kompozitní materiál.

Obsah výztužného výplňového materiálu leží s výhodou v rozmezí od 5 do 30 % hmotnostních, 35 přičemž ještě výhodněji od 10 do 20 % hmotnostních.

Posuvný člen sestává ze základové desky a z kluzného materiálu, přičemž pružná deformace (At) v tlaku uvedeného materiálu se samomaznými vlastnostmi je s výhodou menší, než 0,1 mm, přičemž základová deska je zatížena na svém povrchu tlakem (σ), materiál se samomaznými vlast40 nostmi má modul (E) pružnosti v tlaku a kluzný materiál má tloušťku (t).

Jinými slovy lze říci, že pružná deformace (At) v tlaku uvedeného materiálu se samomaznými vlastnostmi by měla být menší, než 0,1 za předpokladu zatěžovacího tlaku (σ) základové desky, modulu (E) pružnosti v tlaku materiálu se samomaznými vlastnostmi, přičemž

At = ε x t ε = σ i E 50 kde

At — představuje elastickou deformaci v tlaku (mm); t - představuje tloušťku posuvného členu (mm);

-6CZ 302346 B6 ε - představuje tlakové zatížení (MPa);

σ - představuje tlakové zatížení (MPa);

E - představuje modul pružnosti v tlaku (MPa) uvedeného materiálu se samomaznými vlastnostmi.

Je nutno poznamenat, že tloušťka (t) materiálu se samomaznými vlastnostmi bude představovat základní tloušťku tělesa základové desky, a bez tloušťky nebo hloubky drážek, vytvořených na jejím povrchu, a bez tloušťky samomazné porézní vrstvy a samomazného materiálu, kteréžto drážky, samomazné vrstvy a materiál jsou uspořádány na jejím povrchu.

Těleso základové desky a kluzný materiál mohou být spolu spojeny prostřednictvím chemického pojivá, mechanického pojivá nebo určité vrstvy média.

Chemické pojivo může být provedeno prostřednictvím spojení s pomocí lepidla, kdy jsou například těleso základové desky a posuvný Člen vyrobený samostatně, načež jsou spolu spojeny s pomocí lepidla.

Další způsob vytvoření posuvného členu může zahrnovat potahování, pokrývání, tlakové lisování nebo vstřikovací lisování samomazného materiálu na povrch tělesa základové desky, dále vrstvení za studená nebo nanášení roztavené vrstvy za tepla na povrch, přičemž dále může být samornazný materiál nanášen na povrch tělesa základové desky a může být použito technologie obkládání, tlakového tváření a vstřikovacího lisování pro vytvoření tepelné samomazné vrstvy na povrchu tělesa základové desky. Shora uvedené technologie mohou být zvoleny na základě vlastností použitého samomazného materiálu.

S odkazem na obrázky výkresů budou nyní v dalším popsána výhodná provedení předmětu tohoto vynálezu.

Na vyobrazení podle obr. 5 je znázorněn schematický perspektivní pohled, zobrazující strukturu drážek 21, vytvořených na povrchu tělesa 20a základové desky 20, na kterém má být vytvořen posuvný člen 20b.

Množina drážek 21 může být vytvořena například rovnoběžně na povrchu, se kterým je posuvný člen ve styku, přičemž šířka drážek 21 se postupně zmenšuje, jak je na vyobrazení podle obr. 5 znázorněno, a to společně s mělkostí drážek.

Jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 6, je část kluzného materiálu 20b vložena do tělesa 20a základové desky 20 pro vytvoření základové desky 20, určené pro využití u turbíny, a to nanášením roztavené pryskyřice za samomazného materiálu do drážek 21 pro vytvoření krycí nebo potahové vrstvy ze samomazného materiálu na celém povrchu tělesa 20a základové desky, opatřeného množinou drážek.

Základová deska 20 se musí hladce posouvat na těsnicí podložce při vysokém zatížení, v důsledku čehož může snadno dojít k uvolnění nebo k přemístění mezi tělesem 20a základové desky 20 a posuvným členem 20b.

Kromě toho může dojít ke snadnému ohřátí základové desky 20, neboť je připojena během provozu na zařízení o vysoké teplotě, jako je například parní turbína, takže zde může docházet k tepelnému rozpínání a k vytváření rozdílu mezi tělesem 20a základové desky 20 a posuvným členem 20b, čímž může dojít ke snadnému uvolnění.

Drážky 21 jsou vytvořeny na povrchu tělesa 20a základové desky 20 tak, že jsou vyplněny částí samomazného materiálu pro vytvoření posuvného členu 20b ze samomazného materiálu, přičemž dále klínový efekt, dosahovaný prostřednictvím vyplnění drážek 21 samomazným materiálem.

- 7 CZ 302346 B6 bude regulovat nebo snižovat přemístění a uvolnění mezi tělesem 20a základové desky 20 a posuvným členem 20b.

V souladu s předmětem tohoto vynálezu může být namísto vytvoření drážek vytvořena na povrchu základové desky porézní vrstva tak, aby byl posuvný člen bezpečně připevněn, přičemž poté může být posuvný člen vytvořen na povrchu porézní vrstvy.

Některé příklady vytváření takovéto porézní vrstvy na povrchu tělesa základové desky budou nyní v dalším podrobněji popsány.

io

Nejprve bude vysvětlena porézní vrstva, vytvořená z kovové desky (filmu).

Na vyobrazení podle obr. 7 je znázorněn půdorysný pohled na porézní vrstvu, vytvořenou z kovových desek 22, opatřených otvory 22a a 22b, uspořádanými v trojúhelníkovitém vzoru pod úhlem 60°. Na horní straně obrázku bude vytvořen posuvný člen. Zadní strana obrázku představuje povrchovou plochu, která má být připojena na těleso základové desky.

Otvory 22a, znázorněné plnou čarou, představují otvory, vytvořené na straně, na které má být vytvořen posuvný člen, zatímco otvory 22b, znázorněné čárkovanou čarou, představují otvory, vytvořené na té straně, která má být ve styku s tělesem základové desky. Otvory na straně posuvného Členu mají menší velikost v porovnání s otvory na straně tělesa základové desky.

Na vyobrazení podle obr. 8 je znázorněn pohled v řezu (vedeném podél čáry Λ Α z obr. 7) na kovovou desku 22 (porézní vrstvu) podle obr. 7, přičemž jsou všechny otvory, vytvořené v poréz25 ní vrstvě, provedeny tak, jak je znázorněno, přičemž mají v řezu postupně menší průměr na povrchu, na kterém má být vytvořen posuvný člen, zatímco průměr těchto otvorů je postupně větší podél hloubky k povrchu, na kterém má být vytvořeno těleso 20a základové desky 20.

Tyto otvory jsou vyplněny a vytvrzeny alespoň jednou částí pryskyřičného materiálu se samo30 maznými vlastnostmi za účelem vytvoření posuvného členu ze samomazného materiálu, přičemž klínový efekt pryskyřičné výplně bude zabraňovat uvolnění a přemístění kluzného členu.

Tato porézní vrstva může být vytvořena a vyrobena z jednoho pásu kovové desky. Alternativně mohou být připraveny dva pásy kovové desky, opatřené otvory ve stejném vzoru, přičemž však průměr jedněch z otvorů je odlišný a větší, než je průměr druhých otvorů.

Taková porézní vrstva může být vytvořena z jednoho pásu kovové desky nebo ze dvou či více pásů kovových desek, opatřených otvory o různých velikostech, přičemž průměr jedněch otvorů je větší, než průměr druhých otvorů, přičemž vzor těchto otvorů je stejný tak, že si středy otvorů vzájemně odpovídají.

Způsob výroby takové porézní vrstvy může být prováděn s využitím kovových desek, jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 7, které jsou opatřeny množinou otvorů, jejichž průměr se postupně zvětšuje podél jejich hloubky, přičemž je možno dále alternativně použít takových desek 23 a 24, jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 9, které jsou opatřeny otvory 23a v kovové desce 23, a jinými ve vzoru uspořádanými otvory 24a v kovové desce 24, přičemž jsou středy otvorů 23a umístěny ve středem tří otvorů 24a ve trojúhelníkovitém vzoru.

Pohled v řezu touto vrstvou je znázorněn na vyobrazení podle obr. 10, přičemž klínový efekt bude působit stejným způsobem, jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 8, za účelem zabránění uvolnění a přemístění posuvného členu vzhledem k tělesu 20a základové desky 20.

Porézní vrstva může být dále vytvořena z drátků a kulových členů namísto shora uvedených postupů.

-8CZ 302346 B6

Na vyobrazení podle obr. 11 je znázorněno jedno příkladné provedení porézní vrstvy 26, vytvořené z kovových drátků 25 na povrchu tělesa 20a základové desky 20, na kterém má být vytvořen posuvný clen.

Kovové drátky 25 jsou připojeny k tělesu 20a základové desky 20, přičemž jsou zároveň připojeny vzájemně k sobě. Prostor mezi kovovými drátky 25 je vytvořen tak, že tento prostor může být vyplněn alespoň částí samomazného materiálu, v důsledku čehož dojde k vytvoření porézní vrstvy 26, vytvořené z kovových drátků 25. které jsou pokryty samomazným materiálem na této porézní vrstvě. V důsledku toho může být zabráněno tomu, aby došlo k uvolnění nebo přemístění posuvného členu, a to prostřednictvím klínů, které jsou vytvořeny v porézní vrstvě pro bezpečné připevnění posuvného členu.

Na vyobrazení podle obr. 12 je znázorněn pohled v řezu najedno výhodné provedení posuvného členu, u kterého je množina kovových kulovitých členů 27 nanesena na povrch tělesa 20a základové desky 20 pro vytvoření posuvného členu z porézní vrstvy 28. Kovové kulovité členy 27 jsou připojeny k tělesu 20a základové desky 20, přičemž jsou současně připojeny vzájemně k sobě.

Je možno použít pravidelně nebo náhodně uspořádaných kovových kulovitých členů, přičemž je rovněž dále možno použít jednovrstvého nebo vícevrstvého uspořádání. V důsledku toho může být prostor mezi kovovými kulovitými členy vytvořen tak, že klínový efekt je obdobný, jako je tomu u shora popsané porézní vrstvy z kovových drátků, takže je možno zabránit uvolňování a přemísťování posuvného členu vzhledem k tělesu základové desky.

Je nutno poznamenat, že shora uvedené provedení předmětu tohoto vynálezu je znázorněno v případě využití pryskyřičného materiálu pro materiál se samomaznými vlastnostmi, přičemž však rovněž i jiný samomazný materiál může být nanesen na strukturu základové desky, určené pro turbínu, takže volba materiálu a struktury základové desky může být výhodně provedena z celé řady různých samomazných materiálů a struktur či konstrukcí.

Příslušenství elektrárny

Příslušenství elektrárny podle tohoto vynálezu využívá jako základové desky pro instalaci plynové turbíny a parní turbíny shora uvedenou základovou desku, určenou pro využití u turbíny.

Jednotlivé prvky, z nichž sestává příslušenství elektrárny podle tohoto vynálezu, který může být uplatňován u jakéhokoliv příslušenství nebo vybavení běžné elektrárny.

Předmět tohoto vynálezu může být například uplatněn v případě kombinace parní turbíny a generátoru, u typu elektrárny s kombinovaným cyklem a s jediným hřídelem, jako je například kombinace plynové turbíny, parní turbíny a generátoru.

Jako elektrárna s kombinovaným cyklem a jediným hřídelem je na vyobrazení podle obr. 1 znázorněna elektrárna s kombinovaným cyklem a s jediným hřídelem, která má poměrně malý objem, přičemž parní turbína pracuje bez recyklace nízkoteplotní páry,

Na vyobrazení podle obr. 1 je znázorněno, že plynová turbína 2, přímo připojená ke kompresoru 1, je připojena ke generátoru 4 prostřednictvím pevného spojkového mechanizmu 3, přičemž generátor 4 je připojen k parní turbíně 6 prostřednictvím membránového spojkového mechanizmu 5.

Kromě toho je osové ložisko 7 uspořádáno na vnější straně kompresoru 1 a parní turbíny 6. Poté je základová deska podle tohoto vynálezu využita pro spojení kompresoru I a parní turbíny 6 na základně.

-9 CZ 302346 B6

Byla rovněž navržena velkoobjemová elektrárna s kombinovaným cyklem a s jedním hřídelem, jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 2, která má velkoobjemovou plynovou turbínu a parní turbínu, stejně jako má zařízení k opětovnému využívání tepla pro zvyšování teploty tak, aby docházelo ke zlepšení energetické účinnosti.

U této velkoobjemové elektrárny s kombinovaným cyklem a s jediným hřídelem, která je znázorněna na vyobrazení podle obr. 2, jsou parní turbína 6 a generátor 4 spojeny prostřednictvím pevného spojkového mechanizmu 3. V důsledku toho může být tepelné rozpínání hřídele pohlcováno, takže je osové ložisko 7 uspořádáno pouze v jedné poloze na hřídeli kompresoru i plynové io turbíny 2.

Za účelem minimalizace rozdílů, ke kterým dochází na blokovací části a na otáčející se části parní turbíny, je parní turbína 6 umístěna mezi kompresorem i plynové turbíny 2 v blízkosti osového ložiska 7 a generátoru 4. Základová deska pro spojení kompresoru 1 a parní turbíny 6 na základně.

Na vyobrazení podle obr. 3 je znázorněn pohled v řezu najedno příkladné provedení velkoobjemové elektrárny s kombinovaným cyklem a s jediným hřídelem, znázorněné schematicky na vyobrazení podle obr. 2.

První turbína je rozdělena na tři turbíny, a to na vysokotlakou turbínu, středotlakou turbínu a nízkotlakou turbínu, přičemž výstup ze středotlaké turbíny je připojen prostřednictvím potrubní spojky. Tato parní turbína má velkou velikost, přičemž používá nízkotlakou turbínu.

Základová deska podle tohoto vynálezu může být uložena na nosnou základnu JJ. (operu), umístěnou na obou stranách parní turbíny, a dále do prostoru mezi nosnou základnou 11 (operou), umístěnou mezi středotlakou turbínou a nízkotlakou turbínou, přičemž těsnicí podložka 10 je připevněna na základně 9.

Základová deska podle tohoto vynálezu nemusí být uplatněna u všech montážních částí celé turbíny. Může například dojít pouze k jednomu uplatnění základové desky podle tohoto vynálezu u montážní částí nosné základny vysokotlaké turbíny na základě, přičemž další montážní část může využívat základovou desku, známou z dosavadního stavu techniky.

U příslušenství elektrárny podle tohoto vynálezu může být základová deska podle tohoto vynálezu volitelně využívána nebo uplatňována u její vhodné montážní části.

Obzvláště je výhodné uplatňovat základovou desku podle tohoto vynálezu u elektrárny s kombinovaným cyklem a s jedním hřídelem, a to s výhodou u velkoobjemové elektrárny s kombinovalo ným cyklem a s jedním hřídelem.

Velkoobjemová elektrárna s kombinovaným cyklem a s jedním hřídelem využívá pevný spojkový mechanizmus pro připojení kompresoru, plynové turbíny, generátoru a parní turbíny k otočnému hřídeli, který je velmi dlouhý, v důsledku čehož dokonce i malý posun ve vyrovnání může způsobit značné vibrace a hlučnost.

Kromě toho má velkoobjemová elektrárna s kombinovaným cyklem a s jedním hřídelem velkou hmotnost otočného hřídele, což může dále ovlivňovat vznik vibrací a hlučnosti.

Proto s pomocí základové desky podle tohoto vynálezu, která je uplatněna u takové elektrárny, může být změna ve vyrovnání velmi účinně regulována nebo dokonce potlačena za účelem snížení vibrací a hlučnosti.

Na vyobrazení podle obr. 13 je znázorněno jedno příkladné provedení montážní části příslušens55 tví elektrárny podle tohoto vynálezu.

- 10 CZ 302346 B6

Těsnicí podložka J_0 je připevněna na základně 9, tvořené betonovým blokem. Základová deska 20 podle tohoto vynálezu je posuvně uspořádána na těsnicí podložce J_0, přičemž nosná základna JJ. (opěra) parní turbíny je připevněna na této základové desce 20 podle tohoto vynálezu.

Základová deska 20 obsahuje těleso 20a základové desky 20 a posuvný člen 20b, přičemž posuvný člen 20b je umístěn na straně těsnicí podložky IQ, zatímco těleso 20a základové desky 20 je umístěno na straně nosné základny 1 1 parní turbíny.

Těsnicí podložka j0 a základová deska 20 jsou připevněny na základně 9 s pomocí základových šroubů 29, takže se mohou vzájemně po sobě posouvat. Polohu základové desky 20 je možno seřídit prostřednictvím těsnicí podložky 10 a seřizovačího šroubového závitu 30.

Příslušenství elektrárny podle tohoto vynálezu může využívat různé základové desky pro turbínu podle tohoto vynálezu, jiné než je kombinace rovinného posuvného členu a tělesa základové desky, přičemž je možno využít vytvoření posuvného členu na tělese základové desky, opatřené drážkami, jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 6, posuvného členu z porézní vrstvy, vytvořené z několika (dvou) kovových filmů, opatřených malými otvory, jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 10, pórovité vrstvy, vytvořené z drátků nebo kovových kuliček, jak je znázorněno na vyobrazeních podle obr. 11 a podle obr. 12.

Příslušenství elektrárny podle tohoto vynálezu využívá základovou desku podle tohoto vynálezu, která podepírá turbínu na základně, takže posun ve vyrovnání hřídele v důsledku reakce na tepelné rozpínání a na tlak plynové turbíny může být regulován tak, aby bylo zajištěno snížení tvorby hlučnosti a vibrací, v důsledku čehož lze dosáhnout snížení nákladů na periodickou údržbu, jako je přidávání mazného oleje, takže je možno snížit náklady na údržbu a provoz.

Příklady

Předmět tohoto vynálezu bude nyní v dalším vysvětlen na jeho následujících příkladech.

Příklad i

Těleso základové desky, opatřené drážkami na svém povrchu, je použito jako těleso základové desky. Těleso základové desky sestává zocelí AISI 1045, přičemž má tloušťku 100 mm, šířku 400 mm a délku 800 mm, přičemž dále drážky typu V mají hloubku 2 mm, šířku 4 mm a délku 400 mm.

Těleso základové desky je vloženo do formy, načež je poté forma vyplněna práškem z etylén tetrafluoridové pryskyřice, obsahujícím 10% hmotnostních uhlíkatého vláknitého materiálu, který je stlačen při tlaku 49 MPa (500 kgf/cm²) pro vytvoření výlisku, přičemž práškový materiál vyplní drážky typu V v tělesu základové desky dostatečné, čímž vznikne vrstva pryskyřice o tloušťce 2 mm na povrchu tělesa základové desky.

Poté je těleso základové desky s pryskyřičnou vrstvou zahříváno při teplotě 400 °C po dobu dvou hodin pro roztavení etylén tetrafluoridové pryskyřice, čímž vznikne základová deska pro turbínu, opatřené kompozitní vrstvou etylén tetrafluoridové pryskyřice o tloušťce 2 mm, obsahující uhlíkatý vláknitý materiál.

Jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 13, tak těsnicí podložka IQ a základová deska 20 pro turbínu jsou umístěny na základě 9, vytvořené z betonového materiálu, přičemž je zde dále uspořádána nosná základna U_ pro parní turbínu. Základová deska 20 je umístěna tak, že těleso 20a

-11CZ 302346 B6 základové desky 20 leží na nosné základně 11 parní turbíny, přičemž posuvný člen 20b leží na těsnicí podložce 10.

Základová deska 20 a těsnicí podložka JO jsou připevněny na základně 9 s pomocí základového 5 šroubu 29, uspořádaného na betonové základně 9. Polohu základové desky 20 je možno nastavit prostřednictvím těsnicí podložky 10 seřizovacího šroubového závitu 30.

Příslušenství elektrárny podle tohoto vynálezu nevyžaduje používání žádného mazacího oleje, protože základové desky má posuvný člen, obsahující samomazný etylén tetrafluoridový pryskyio říčný kompozit, mající velmi nízký koeficient tření, který dále umožňuje velmi hladký pohyb v důsledku reakce na tepelné rozpínání a na další tlak, způsobovány plynovou turbínou a podobně.

Příklad 2

Těleso základové desky, sestávající zocelí A1SI 4130, mající tloušťku 100 mm, šířku 400 mm a délku 800 mm, je použito pro těleso základové desky podle tohoto vynálezu.

Děrované kovové desky, z nichž jedna má tloušťku 1 mm, velikost otvorů 3 mm a rozteč 5 mm, zatímco druhá má tloušťku 1 mm, velikost otvorů 4 mm a rozteč 5 mm, jsou vzájemně navrstveny, přičemž každý otvor je umístěn na každém otvoru další desky, načež jsou dvě navrstvené desky položeny na povrch tělesa základové desky a ošetřovány ve vakuu pro rozstřikované spojení, poskytující těleso základové desky s porézní vrstvou na jeho povrchu.

Těleso základové desky je vloženo do formy, načež je forma vyplněna práškovou polyimidovou pryskyřicí, obsahující 10% hmotnostních materiálu ze skelných vláken a 10% hmotnostních etylén tetrafluoridové pryskyřice, což je stlačováno při tlaku 49 MPa (500 kgf/cm²) pro vytvoření výlisku, u kterého dojde k integraci práškového materiálu do porézní vrstvy, vytvořené na jo povrchu tělesa základové desky, čímž je vytvořena pryskyřičná vrstva o tloušťce 2 mm na povrchu tělesa základové desky.

Poté je těleso základové desky s pryskyřičnou vrstvou zahříváno při teplotě 400 °C po dobu dvou hodin pro roztavení etylén tetrafluoridové pryskyřice, v důsledku čehož je vytvořena základová deska pro turbínu, opatřená etylén tetrafluoridovou pryskyřičnou kompozitní vrstvou o tloušťce mm, která obsahuje materiál z uhlíkatých vláken.

Jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 13, tak těsnicí podložka 10 a základová deska 20 pro turbínu jsou umístěny na základně 9, vytvořené z betonového materiálu, načež je zde poté uspo40 řádána nosná základna JJ. pro parní turbínu. Základová deska 20 je umístěna tak, že těleso 20a základové desky 20 je uspořádáno na nosné základně JJ. pro parní turbínu, zatímco posuvný člen 20b je uspořádán na těsnicí podložce JO.

Základová deska 20 a těsnicí podložka JO jsou připevněny na základně 9 s pomocí základového šroubu 29. uspořádaného na betonové základně 9. Polohu základové desky 20 pro turbínu je možno ustavit s pomocí těsnicí podložky 10 a seřizovacího šroubového závitu 30.

Příslušenství elektrárny podle tohoto vynálezu nevyžaduje používání žádného mazacího oleje, protože základové desky má posuvný člen, obsahující samomazný etylén tetrafluoridový prysky50 říčný kompozit, mající velmi nízký koeficient tření, který dále umožňuje velmi hladký pohyb v důsledku reakce na tepelné rozpínání a na další tlak, způsobovány plynovou turbínou a podobně.

- 12CZ 302346 Β6

Průmyslová využitelnost

Základová deska pro turbínu podle tohoto vynálezu může umožnit hladký posuv na těsnicí podložce, použité v montážním rozmezí elektrárny, v důsledku čehož změny ve vyrovnání otočného hřídele prostřednictvím reakce na tepelné rozpínání a na tlak plynové turbíny mohou být účinně regulovány, přičemž může být dále pravidelná údržba, jako je například doplňování mazacího oleje, zcela minimalizována, neboť je používáno samomazného materiálu.

Příslušenství elektrárny podle tohoto vynálezu může regulovat vibrace vlastního příslušenství elektrárny, přičemž může dále omezovat hlučnost, v důsledku čehož dochází ke snížení nákladů na údržbu, stejně jako ke snížení četnosti údržby.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1, Základová deska (20) pro turbínu, určená k umístění mezi těsnicí podložku (10), uspořádanou na základné (9), a podpěru turbiny, obsahující těleso (20a) základové desky (20), vytvořené z kovového materiálu a umístěné na straně podpěry turbíny, a posuvný člen (20b), vytvořený z materiálu se samomaznými vlastnostmi a uspořádaný na povrchu tělesa (20a) základové desky (20) na straně těsnící podložky (10), přičemž materiál se samomaznými vlastnostmi obsahuje výztužný výplňový materiál, vyznačující se tím, že materiál posuvného členu (20b) má pružnou deformaci (At) menší než 0,1 mm, přičemž platí následující vztahy

At = ε x t ε = σ/ E kde

At - představuje elastickou deformaci v tlaku (mm), t - představuje tloušťku posuvného Členu (mm), ε - představuje napětí, σ - představuje tlakové zatížení (MPa),

E - představuje modul pružnosti v tlaku (MPa) materiálu se samomaznými vlastnostmi.
2. Základová deska (20) pro turbínu podle nároku 1, vyznačující se tím, že materiál se samomaznými vlastnostmi má koeficient tření mezi posuvným členem (20b) a těsnicí podložkou (10) menší, než 0,30.
3. Základová deska (20) pro turbínu podle nároku 1, vyznačující se tím, že materiálem se samomaznými vlastnostmi je organický materiál nebo anorganický materiál nebo jejich kombinace.
4. Základová deska (20) pro turbínu podle kteréhokoliv z nároků laž3, vyznačující se t í m , že modul pružnosti v tlaku samomazného materiálu je větší, než 500 MPa.
5. Základová deska (20) pro turbínu podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že organický materiál obsahuje jednu složku z pryskyřičného materiálu s nízkým koeficientem tření, zvolenou ze skupiny, kterou tvoří etylén tetrafluorid, etylen tetrafluorid perfluor alkoxyetylén,

3 CZ 302346 B6 polyéter keton nebo polyimid a směsi takových pryskyřičných materiálů s nízkým koeficientem tření.
6. Základová deska (20) pro turbínu podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že 5 anorganický materiál obsahuje alespoň jednu složku, zvolenou ze skupiny, obsahující uhlík, grafit, MoS₂, BN, SiC, TiC, AIN a TíN.
7. Základová deska (20) pro turbínu podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že anorganický materiál obsahuje kovový materiál, vybraný ze skupiny, obsahující měď nebo slitinu ío mědi.
8. Základová deska (20) pro turbínu podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že obsah výztužného plnivového materiálu v materiálu se samomaznými vlastnostmi jev rozmezí od 5 % hmotnostních do 50 % hmotnostních.
9. Základová deska (20) pro turbínu podle kteréhokoliv z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že výztužný plnivový materiál obsahuje alespoň jednu složku, zvolenou ze skupiny, obsahující materiál ze skelných vláken, materiál z uhlíkatých vláken, grafitový materiál, materiál z keramických vláken nebo jejich částicové materiály.
10. Základová deska (20) pro turbínu podle kteréhokoliv z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že na povrchu na straně těsnicí podložky (10) tělesa (20a) základové desky (20) je vytvořena porézní vrstva, přičemž materiál se samomaznými vlastnostmi je nanesen na povrchu porézní vrstvy a alespoň jedna část materiálu se samomaznými vlastnostmi je naplněna do

25 porézní vrstvy.
11. Použití základové desky podle kteréhokoliv z nároků 1 až 10 pro příslušenství elektrárny, které je vybaveno těsnicí podložkou (10), uspořádanou na základně (9), a turbínou (6), uspořádanou na těsnicí podložce (10) prostřednictvím základové desky (20), umístěné na těsnicí podložce

30 (10).