Stator interne HP-MP unique de turbine à vapeur avec climatisation controlée

Abstract

 Corps de turbine à vapeur HP-MP comportant un stator interne unique (57) entourant les parties HP (2) et MP (3) du rotor. Le stator interne (57) détermine avec le stator externe (9) des moyens de positionnement axial (11) du stator interne (57) et un écran ther­mique (10) un espace interstatorique (19) balayé par de la vapeur prise sur un des derniers étages (25) de la veine HP (6).
Les parties du stator interne qui entourent la totalité de la détente de la veine HP (6) et les étages chauds de la veine MP (8) sont ainsi climatisés de façon optimale, ce qui permet de diminuer le gradient thermique supporté par le stator interne (57) ainsi que la température des boulons des stators (57) et (9).

Description

[0001] La présente invention concerne un corps de turbine à vapeur HP-MP selon le préambule de la revendication 1.

[0002] Dans le corps de turbine connu les stators internes HP (haute pression) et MP (moyenne pression) sont séparés par un intervalle et munis chacun d'un dispositif d'étanchéité séparés l'un de l'autre et ayant pour fonction de réduire la fuite naturelle de vapeur de la veine HP vers la veine MP. Une partie de la fuite passe dans l'intervalle entre les deux dispositifs d'étanchéité et est évacuée par l'intervalle ménagé entre les deux stators internes dans l'espace interstatorique ; cet espace est ainsi balayé par de la vapeur à haute température, son évacuation se faisant à travers les moyens de protection thermique.

[0003] Grâce à cette circulation de vapeur, on climatise les stators interne et externe permettant ainsi d'abaisser la température du stator externe ce qui permet de réduire ses dimensions.

[0004] Mais la climatisation réalisée ainsi par le balayage de vapeur est imparfaite. En effet, la température de la vapeur injectée dans l'espace interstatorique est élevée et donc le stator externe ainsi que la boulonnerie des stators internes HP et MP sont à une température élevée.

[0005] Le corps de turbine selon l'invention ne présentant pas ces inconvénients est défini par la partie caractérisante de la revendi­cation 1.

[0006] En prélevant de la vapeur à plus faible température pour climatiser les stators interne et externe, au niveau d'un étage de la veine HP, on peut diminuer la température supportée par le stator externe ainsi que la température supportée par le boulon­nage du stator externe et du stator interne HP-MP.

[0007] Le balayage de vapeur dans l'espace interstatorique parcourt ainsi la totalité de l'espace, des moyens de positionnement axial aux moyens de protection thermique.

[0008] Enfin, comme il n'y a plus d'intervalle entre stator interne HP et stator interne MP, ces deux stators sont remplacés par un stator unique interne permettant de diminuer l'encombrement axial.

[0009] Les moyens d'évacuation sont munis de moyens d'adaptation du débit de vapeur ce qui permet d'adapter la climatisation au niveau voulu.

[0010] Les moyens d'évacuation de cette vapeur sont reliés à l'entrée du dispositif de resurchauffe alimentant la veine MP.

[0011] Selon un perfectionnement de l'invention, au moins une partie de la surface du stator interne en regard du rotor entre les veines HP et MP est munie d'un revêtement à faible conductibilité thermique.

[0012] On diminue ainsi les contraintes thermiques transmises au stator interne dans la partie la plus chaude des veines HP et MP.

[0013] Selon une réalisation préférentielle de l'invention, les moyens de prélèvement de vapeur envoyant cette vapeur dans l'espace interstatorique sont constitués par des canalisations ménagées dans des bossages du stator interne disposés symétriquement par rapport à l'axe de la turbine.

[0014] Les moyens d'évacuation de vapeur de l'espace interstatorique comportent :
- des rainures ménagées dans la partie des moyens de position­nement axial solidaires du stator interne et débouchant dans des cavités ménagées dans la partie des moyens de positionnement axial solidaires du stator externe,
- des cheminées traversant le stator externe débouchant dans lesdites cavités, lesdites cheminées étant munies de tuyauteries plongeantes reliées à l'entrée du dispositif de resurchauffe.

[0015] Le stator externe est ainsi protégé des trop fortes convec­tions.

[0016] La présente invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui va suivre dans laquelle :

La figure 1 représente en demi-coupe axiale un corps de tur­bine HP-MP connu.

La figure 2 représente en demi-coupe axiale un corps de turbine HP-MP selon l'invention.

La figure 3 représente une demi-coupe axiale détaillée d'une réalisation préférentielle de l'invention.

La figure 4 représente une coupe partielle selon le plan AA du corps de la figure 3.

La figure 5 représente une coupe partielle selon le plan BB du corps de la figure 3.

La figure 6 représente une perspective du détail du corps représenté à la figure 5.

[0017] Le corps de turbine connu représenté à la figure 1 comporte un rotor unique 1 comprenant une partie HP 2 et une partie MP 3 séparées par une partie 4 recevant les étanchéités.

[0018] Un stator interne HP 5 définit avec la partie HP 2 une vei­ne HP 6.

[0019] Un stator interne MP 7 définit avec la partie MP 3 une vei­ne MP 8.

[0020] Les deux stators internes 5 et 7 sont reliés entre eux. Ils sont positionnés axialement à l'intérieur d'un stator externe 9 par des moyens de positionnement 11 étanches.

[0021] D'autre part, les parties chaudes des stators internes HP 5 et MP 7 sont protégés thermiquement par un écran 10 non étanche.

[0022] La vapeur est injectée à l'entrée 12 de la veine HP 6 par des moyens d'admission 13.

[0023] A la sortie 14 de la veine HP 6 est disposé un échappement HP 15 relié à travers un dispositif de resurchauffe 16 à des moyens d'admission MP 17 qui alimentent l'entrée 18 de la veine MP 8.

[0024] Le stator externe 9 et les stators internes 5 et 7 définissent avec les moyens de positionnement 11 et l'écran thermique 10 un espace interstatorique 19.

[0025] Les moyens de positionnement axial 11 et l'écran thermique 10 sont écartés des entrées 12 et 18 des veines HP 6 et MP 8, de façon à ce que l'espace interstatorique 19 entourent la totalité des étages chauds des veines HP 6 et MP 8.

[0026] Au droit de la partie 4 sont disposées des garnitures d'étan­chéité 20 et 21 pour séparer l'entrée 12 de la veine HP 6 de l'en­trée 18 de la veine 8.

[0027] Ces deux garnitures 20, 21 sont écartées axialement par un intervalle 22 entre les stators internes 5 et 7 pour permettre l'alimentation en vapeur de l'espace interstatorique 19.

[0028] La vapeur entrée par l'intervalle 22 s'échappe vers la sortie 14 de la veine HP 6 par une fente 23 ménagée dans l'écran 10.

[0029] Cette vapeur climatise les stators interne et externe ce qui permet de diminuer le gradient de température supporté par les stators internes 5 et 7 et donc les sollicitations.

[0030] Toutefois, en raison de la température élevée de la vapeur injectée le stator externe 9 ainsi que la boulonnerie des stators internes sont à une température élevée.

[0031] D'autre part, l'expérience montre que la vapeur froide venant de l'échappement HP passe au delà de l'écran thermique 10 vers l'espace interstatorique 19 et crée une dissymétrie dans les tempé­ratures ainsi que des contraintes dans les parties chaudes des stators internes HP et MP.

[0032] Le corps de turbine HP-MP selon l'invention est représenté à la figure 2.

[0033] Les éléments constitutifs de ce corps semblables à ceux du corps connu représenté à la figure 1 portent les mêmes références.

[0034] Le corps selon l'invention comporte un stator interne unique 57. Les moyens d'étanchéité 20, 21 disposés dans la partie 4 sont d'une seule pièce.

[0035] Les moyens de positionnement axial 11 sont étanches et de même les moyens de protection thermique 10 sont également étanches.

[0036] L'espace interstatorique 19 entoure la quasi totalité des étages de la veine HP 6 et les étages chauds de la veine MP 8.

[0037] Une admission 24 dans l'espace interstatorique est ménagée dans le stator interne 57 au voisinage des moyens de protection thermique 10. Cette admission amène dans l'espace 9 la vapeur soutirée à la sortie de l'un des derniers étages de la veine HP 6, par exemple, en amont du dernier étage 25.

[0038] Dans le stator externe 9 est ménagée une évacuation 26 reliée à l'échappement HP 15 par une canalisation 28 munie d'un dispositif d'adaptation 27. Ce dispositif est par exemple une plaque percée ou une vanne.

[0039] La vapeur qui s'échappe de l'espace interstatorique est ainsi recyclée dans le dispositif de resurchauffe 16.

[0040] En choisissant l'étage de la veine HP sur lequel on prélève de la vapeur, on peut obtenir l'ordre de grandeur voulu pour la température de la vapeur balayant l'espace interstatorique 19.

[0041] Grâce à l'organe d'adaptation 27, on peut régler avec plus de précision la distribution de température le long de l'axe. En général on aura plusieurs évacuations 26 disposées symétriquement autour de l'axe, chacune étant reliée à une canalisation 28 munie d'un organe d'adaptation 27. En réglant différemment les organes 27 on peut régler le refroidissement de l'espace interstatorique 29 en azimut.

[0042] Ainsi le débit de vapeur balayant l'espace interstatorique climatise de façon optimale les stators interne 57 et externe 9 ce qui permet d'avoir un gradient thermique faible au niveau du corps interne 57 ainsi que des températures basses de boulons et de stator externe. Ceci permet d'avoir un dimensionnement plus faible des boulons et du stator externe 9.

[0043] D'autre part, l'étanchéité du dispositif de protection ther­mique 10 protège les parties chaudes de toute entrée aléatoire de vapeur froide venant de la sortie de la veine HP.

[0044] De plus, la construction du stator interne est plus simple.

[0045] On revêt la partie du stator interne 57 au voisinage de l'en­trée 12 de la veine HP 6 d'un revêtement 29 à faible conductibi­lité thermique. De même, la partie du stator interne 57 au voisinage de l'entrée 18 de la veine MP 8 est pourvue d'un revêtement 29 à faible conductibilité thermique.

[0046] Dans la réalisation particulière représentée aux figures 3 à 6, le stator interne 57 au voisinage des moyens de protection thermique 10 comporte des bossages 30. Des canalisations 31, 32 latérales et une canalisation radiale 33 sont ménagées dans chaque bossage (voir fig.4).

[0047] Les canalisations 31, 32, 33 sont alimentées par une prise 34 située dans la veine HP 6 et débouchent dans l'espace interstatori­que 19 au voisinage des moyens de protection thermique 10.

[0048] Les bossages 30 sont symétriques par rapport à l'axe de la turbine.

[0049] Les moyens de positionnement axial 11 sont constitués d'une première partie 35 solidaire du stator interne 57, reposant sur une partie 36 solidaire du stator externe 9 entre un appui 37 et un contre-appui 38.

[0050] Des rainures 39 ont été ménagées dans la partie 35 et débou­chent dans une cavité 40 de la pièce 36. Une cheminée 41 débouchant dans la cavité 40 est ménagée dans le stator externe 9. Chaque cheminée 41 est munie d'une tuyauterie plongeante 42 servant à évacuer la vapeur vers le dispositif de réglage de débit 27 (figure 2). Ces tuyauteries 42 protègent le stator externe 9 d'une trop grande convection.

[0051] De préférence on dispose quatre cavités 40 avec leurs tuyaute­ries 42 réparties régulièrement autour de l'axe de la turbine. Chacune de ces tuyauteries 42 évacue la vapeur vers un dispositif d'adaptation de débit 27. En réglant chacun des dispositifs d'adapta­tion 27, on peut régler le refroidissement en azimut dans l'espace interstatorique 19.

Revendications

1/ Corps de turbine à vapeur HP-MP comportant un rotor (1) ayant une partie HP (2) et une partie MP (3) reliées par une partie (4),
- un stator interne HP définissant avec la partie HP (2) du rotor une veine HP (6),
- un stator interne MP définissant avec la partie MP (3) du rotor une veine MP (8),
- le stator interne HP et le stator interne MP étant positionnés axialement à l'intérieur d'un stator externe (9) par des moyens étanches de positionnement axial (11) situés autour de la veine MP (8) dans une plan éloigné de l'entrée (18) de ladite veine MP (8), des moyens de protection thermique (10) étant situés autour de la veine HP (6) dans un plan écarté de l'entrée (12) de ladite veine HP (6), lesdits moyens de positionnement (11) et lesdits moyens de protection thermique (10) définissant avec les stators internes HP et MP et le stator externe (9) un espace interstatorique (19) balayé par de la vapeur,
des moyens d'admission HP (13) débouchant à l'entrée (12) de la veine HP (6),
des moyens d'admission MP (17) débouchant à l'entrée (18) de la veine MP (8) et alimentés par un débit de vapeur prélevé à la sortie (14) de la veine HP (6) et ayant traversé un dispositif de resur­chauffe (16),
les entrées (12, 18) des veines HP et MP (6, 8) étant voisines et séparées par des moyens d'étanchéité (20, 21) supportés par les stators internes et disposés dans la partie (4) entre les parties HP et MP (2, 3) du rotor (1),
caractérisé en ce que le stator interne HP et le stator interne MP forment un unique stator interne (57), que l' espace intersta­torique (19) comporte, d'une part, des moyens d'admission (24) de vapeur alimentés par de la vapeur prise sur un des derniers étages (25) de la veine HP (6) et débouchant au voisinage des moyens de protection thermique (10) qui isolent l'espace interstatorique (9) de la sortie (14) et, d'autre part, des moyens d'évacuation (26, 28) de vapeur dont les orifices sont disposés au voisinage des moyens de positionnement axial (11) et que lesdits moyens d'évacuation (26, 28) sont munis de moyens d'adaptation (27).

2/ Corps de turbine selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'évacuation (26, 28) sont reliés à l'entrée du dispositif de resurchauffe (16) alimentant la veine MP (8).

3/ Corps de turbine selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'évacuation (26, 28) comportent plusieurs évacuations (26) disposées symétriquement autour de l'axe de la turbine et reliées chacune à un dispositif de réglage (27) permettant de régler en azimut le refroidissement de l'espace interstatorique (19).

4/ Corps de turbine selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une partie de la surface du stator interne (57) en regard de l'espace (4) du rotor entre les veines HP (6) et MP (8) est munie d'un revêtement (29) à faible conductibi­lité thermique.

5/ Corps de turbine selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de prélèvement de vapeur (24) envoyant cette vapeur dans l'espace interstatorique (19) sont cons­titués par des canalisations (31, 32, 33) ménagées dans des bossages (30) du stator interne (57) disposés symétriquement par rapport à l'axe de la turbine.

6/ Corps de turbine selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'évacuation de vapeur (26) de l'espace interstatorique (19) comportent des rainures (39) ménagées dans la partie (35) des moyens de positionnement axial (11) solidaires du stator interne (57) et débouchant dans des cavités (40) ménagées dans la partie (36) des moyens de positionnement axial (11) solidaires du stator externe (9), des cheminées (41) traversant le stator externe (9) débouchant dans lesdites cavités (40), lesdites cheminées (41) étant munies de tuyauteries plongeantes (42) reliées à l'entrée du dispositif de resurchauffe (16).

Dessins