Influence of the Operational Wear of the Stator Parts of Shroud Seals on the Economic Efficiency of the Steam Turbines


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

During the operation of steam turbines under transient conditions, due to different thermal expansion of the stator and rotor parts in the radial and axial directions, the clearances fixed in the course of assembling the seals of the flow path change, which causes rubbing in the seals and the wear of the latter. This inevitably increases the leakages through the seals. A particularly large difference in the relative axial and radial displacements of the rotor and stator parts is observed during the turbine start-ups when the difference in their temperature expansion is maximal. Upon the turbine stops, the turbine shafting runs down freely, as a rule, passing through all critical speeds at which the amplitude of the shafting oscillations reach their peak values, which also leads to seizures in the seals and their wear and tear. The seizures in the seals may also be a consequence of the eccentricity between the rotor and stator caused by the thermal strain of the stator, incorrect choice of the clearances, floating-up of the rotor in the bearing, and many other factors. Recently, standard shroud labyrinth seals are being replaced in the steam turbines by seals with honeycomb stator inserts, the design of which allows the ridges to cut into the honeycomb surface without damaging the former, which allows fixing a radial clearance in the seals of 0.5 mm. On the honeycomb surface where the ridges touch it, grooves are cut through. The wear of the shroud seals reduces the efficiency of the steam turbines during the operation to the greatest degree. However, by the present there have been no exact quantitative data available on the change in the leakage through the worn-out honeycomb seals. The paper presents the results of comparative experimental studies on the flow and power characteristics of seal models with smooth and honeycomb stator parts for various degrees of their wear. The studies showed that the leakages through the worn-out stator parts of the honeycomb seals increase approximately 1.7 times slower than under the similar wear of the ridges of conventional straight-through seals with smooth stator parts. However, this gain in efficiency achieved by replacing the standard smooth-wall seals with the honeycomb seals must be necessarily correlated with the measurement data on the nonconservative shroud forces in conventional axial-radial seals with smooth stator surfaces with a radial clearance of 4 mm, which is almost seven times lower than that in the honeycomb seals with a radial clearance of 0.5 mm. From the results obtained in the work, it follows that the installation of honeycomb shroud seals instead of traditional ridge seals in the high-pressure cylinders (HPCs) of the steam turbines for subcritical steam parameters with high-vibration-resistance rotors that have a sufficient margin of resistance to self-oscillations is undoubtedly advisable from the point of view of increasing the economic efficiency of the turbines. However, the use of honeycomb shroud seals with reduced radial clearances in the HPC parts of the steam turbines for supercritical steam parameters requires special cautiousness, since it is in the area of small clearances that the maximum nonconservative shroud forces capable of causing auto-oscillations of the shafting are observed and these forces are maximal precisely at high pressures.

Об авторах

A. Kostyuk

National Research University Moscow Power Engineering Institute

Email: dmitriyevss@mpei.ru
Россия, Moscow, 111250

S. Dmitriev

National Research University Moscow Power Engineering Institute

Автор, ответственный за переписку.
Email: dmitriyevss@mpei.ru
Россия, Moscow, 111250

B. Petrunin

National Research University Moscow Power Engineering Institute

Email: dmitriyevss@mpei.ru
Россия, Moscow, 111250

A. Gusev

National Research University Moscow Power Engineering Institute

Email: dmitriyevss@mpei.ru
Россия, Moscow, 111250

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Inc., 2018

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».