Корж В.В. Газотурбинные установки

Подождите немного. Документ загружается.

Для замера температуры рабочих и установочных вкладышей, в упорных

кольцах предусмотрена система сверлений для установки трех термометров и

датчика вибрации подшипника.

Установка и центровка вкладыша в расточки корпуса подшипника осу-

ществляется 4-мя опорными подушками. Установка вкладыша в осевом на-

правлении осуществляется за счет подгонки торцевых прокладок сегментов (9).

Подвод масла к опорной

поверхности вкладыша осуществляется через отвер-

стие, проходящее сквозь опорную подушку, и далее через каналы в разъеме

вкладыша масло подводится к рабочим и установочным колодкам. Слив масла

осуществляется через отверстия (10) в верхней половине вкладыша. Давление

масла 0,6-0,8 кг/см

Средний подшипник

Между турбиной и компрессором расположен средний подшипник. Он

выполнен в виде двух вертикальных полуфланцев, соединенных перемычками,

на ребрах которых установлен картер подшипника, имеющих расточки для ус-

тановки опорного вкладыша и 2-х маслозащитных колец.

В корпусе среднего подшипника расположен опорный вкладыш (рис. 47).

Рис. 47. Опорный вкладыш

1− вкладыш из двух половин; 2 − подушка опорная; 3 − кольцо плавающее из двух

половин; 4 − винт; 5 − штифт; 6 − кольцо стопорное из двух половин; 7 – прокладка

Опорный вкладыш выполнен с горизонтальным разъемом, соединенным

4-мя шпильками. Для фиксации в разъеме установлены штифты, а в верхней

половине для удобства разборки имеются отжимные болты. Опорная поверх-

ность вкладыша залита баббитом, по краям расточки имеются канавки, из ко-

торых через отверстия в нижней половине осуществляется слив масла из

вкладыша. К

торцам вкладыша винтами прикреплены обоймы с плавающими

кольцами (3). Изготовлены кольца из 2-х половин, укрепленных в разъеме и за-

фиксированных от поворота штифта (5).

Установка и центровка вкладыша в корпусе подшипника при помощи 4-х

подушек (2), которые крепятся к вкладышу винтами, под подушки устанавли-

ваются прокладки.

Масло к вкладышу подводится через отверстия в

одной из подушек и по-

дается к валу у разъема вкладыша (Р

= 0,6-0,8 кг/см

). На подшипники уста-

навливаются вибродатчики.

Переднее лабиринтное уплотнение

Давление во всасывающей камере всегда меньше атмосферного на вели-

чину потерь в воздушном фильтре и трубопроводе. Поэтому может происхо-

дить подкос воздуха, содержащего много масляных паров из области переднего

блока. Для защиты служит переднее лабиринтное уплотнение компрессора

(рис. 48), которое состоит из щитка (3) в расточке корпуса (1) и лабиринтного

уплотнения, образованного гладкой

поверхностью ротора (4) и ротором турбо-

компрессора (2) с зачеканенными в него уплотнительными кольцами (5). Меж-

ду кольцами имеется небольшой зазор. Между ротором и корпусом зазор

значительно больше. Кольца делят щель между корпусом и ротором на ряд ка-

мер. Последовательно проходя через эти камеры, воздух теряет давление.

Рис. 48. Переднее лабиринтное уплотнение

1− корпус; 2 − ротор турбокомпрессора; 3 – щиток; 4 − поверхность корпуса;

5 − уплотнительное кольцо

Заднее лабиринтное уплотнение

Для предотвращения утечек сжатого воздуха из нагнетательной камеры

служит заднее уплотнение компрессора лабиринтного типа (рис. 49). Оно об-

разовано внутренней поверхностью уплотнительной обоймы (3), установленно-

го в расточке корпуса (1) и цилиндрической поверхностью ротора (2) с

зачеканенными в нее уплотнительными кольцами (4). Заднее уплотнение явля-

ется двухступенчатым. Первая ступень основная, имеет значительно больше

колец, чем

вторая. Лабиринтное уплотнение не является абсолютно герметич-

ным для предотвращения попадания горячего воздуха на средний подшипник.

В обойме выполнен кольцевой канал (5), из которого воздух, прошедший через

первую ступень уплотнения, отводится по трубе (6) за обшивку.

Рис. 49. Заднее лабиринтное уплотнение

1 − корпус; 2 − ротор; 3 − уплотнительная обойма; 4 − уплотнительные кольца;

5 − кольцевой канал; 6 − труба; 7 − винт; 8 − гайка; 9 − дефлектор

Центровка обоймы уплотнения в расточке корпуса компрессора осуще-

ствляется при помощи 6-ти специальных винтов (7), расположенных в радиаль-

ных отверстиях; эти винты после окончания центровки крепятся гайками (8).

От проворота обоймы фиксируется шайбой, расположенной в горизонтальном

разъеме. К заднему торцу обоймы крепится кожух (дефлектор) (9), закрываю-

щий часть ротора между компрессором и подшипником

Сбросные клапаны

Для предотвращения помпажа компрессора на пусковых режимах преду-

смотрены сбросные (противопомпажные) клапаны, которыми частично сбра-

сывают воздух в атмосферу. На ГТК 10-4 воздух сбрасывается после 4-й

ступени компрессора, для чего стоят 8 противопомпажных клапанов. Эти кла-

паны принимают участие для сброса воздуха при нормальной и аварийной ос-

тановке двигателя.

Сбросной клапан (рис. 50)

собран в литом корпусе (1). В крышке корпуса

(2) запрессована втулка (3), внутри которой перемещается шток (5) с тарельча-

тым клапаном. Между тарелкой и подкладным кольцом (7) помещена пружина

(8), открывающая клапан. Открытие клапана ограничено упорным кольцом (6),

укрепленного на штоке гайками (4). Натяжение пружины регулируется толщи-

ной кольца (7). Сетка (9) прикрывает 3 выхлопных отверстия в корпусе, через

которые воздух

после 4-й ступени сбрасывается в помещение машинного зала.

Рис. 50. Сбросной клапан

1 – корпус; 2 – крышка; 3 − втулка, 4 – гайка; 5 – шток; 6 − упорное кольцо;

7 − подкладное кольцо; 8 – пружина; 9 − сетка

В период запуска агрегата давление за 4-й ступенью компрессора низкое,

противопомпажные клапана открыты. По мере увеличения частоты растет и

количество сбрасываемого клапанами воздуха и перепад давления, действующе-

го на тарелки клапанов. Установкой определенного натяжения пружин добива-

ются, чтобы сбросные клапаны закрывались после выхода компрессора из

опасной помпажной зоны (при частоте вращения

ротора ω = 4200-4300 об/мин.).

Рама-маслобак

Фундаментная рама (рис. 51) служит основанием для сборки всего тур-

боблока и установки его на фундамент, одновременно являясь резервуаром для

масла. Турбина и компрессор устанавливаются при помощи лап на стойках

фундаментной рамы; при этом компрессор установлен на четырех стойках, а

турбина – на двух стойках и четырех шарнирных опорах. Положение турбо-

группы относительно рамы сохраняется с помощью поперечных шпонок, уста-

новленных в опорах, шарнирных опор, а также системы вертикальных шпонок.

Передние лапы турбины имеют пазы, перпендикулярные оси агрегата, в кото-

рые входят шпонки, установленные на стойках рамы и являющиеся фикспунк-

том, обеспечивающим направленное тепловое расширение корпусов турбины и

компрессора.

Рис. 51. Рама-маслобак

1 – корпус; 2 − опорные стойки; 3 − выход масла; 4 − перегородка,

5 – фланец; 6 − сливной отсек; 7 – фильтр; 8 – воздухоотделитель;

9 – фланец; 10 − отсек чистого масла

Для крепления корпусов к фундаментной раме в опоры шпонок заверну-

ты болты, проходящие через отверстия в лапах корпуса. Отверстия в лапах

большего диаметра, чем болты, а под головками болтов установлены с зазором

шайбы; благодаря этому обеспечиваются свободные тепловые расширения

корпусов. Для облегчения подгонки вертикальных шпонок в шпоночные пазы

корпусов установлены боковые щеки, которые крепятся болтами к корпусу и

устанавливаются на шпонках. В задней части рамы выполнена опора для под-

шипника силового ротора. На эту опору вначале устанавливается и прибалчи-

вается проставок, а на него крепится корпус подшипника. Для фиксации

положения проставка относительно фундаментной рамы и подшипника относи-

тельно проставка установлено по два штифта.

Крепление рамы к фундаменту осуществляется специальными стяжками

через сквозные отверстия в площадках рамы. Шесть реперных площадок (ре-

перная площадка – исходная площадка для нивелирования, точной установки

рамы маслобака при сборке и монтаже на станции) на раме служат для замеров

гидростатическим уровнем положения рамы при заводской сборке и при мон-

таже на станции. Рама выставляется на фундаменте при помощи клиновых про-

кладок, устанавливаемых между опорными поверхностями низа рамы и

металлическими площадками, выполненными на фундаменте. После установки

агрегата по гидроуровню клиновые прокладки прихватываются между собой к

раме и к площадкам сваркой. Для транспортировки рамы к ней прибалчивают-

ся четырьмя рымболтами, снимаемыми после установки рамы на фундамент.

Внутренняя полость рамы, служащая масляным баком, разделена перего-

родками на отсеки грязного и чистого масла, между которыми установлены

три сдвоенных сетчатых фильтра. Фильтры входят в обоймы и вдвигаются в

бак через люк, закрываемый крышкой. Благодаря тому, что фильтры установ-

лены по два последовательно, имеется возможность поочередной чистки

фильтров в процессе эксплуатации. Все масло, сливаемое из подшипников, и

системы регулирования, попадает в грязный отсек, в котором на пути масла ус-

тановлено две воздухоотделительные камеры. Для уменьшения вспенивания

масла сливные отверстия расположены ниже уровня масла в раме и отделены

от воздухоотделителькых камер перегородками, перетекание через кото-

рые также способствует отделению воздуха. Основная часть воздуха уда-

ляется из масла в воздухоотделительных камерах, для установки которых

имеются люки, закрытые крышками. Из чистого отсека масло, прошедшее

через фильтры, забирается насосами. На верхнем листе рамы имеется не-

сколько люков, служащих для чистки внутренней полости бака, а также

люк для установки пускового масляного насоса. На раме монтируется

маслопровод с арматурой и другими устройствами маслосистемы.

Контроль уровня масла в маслобаке осуществляется дистанционно, а

также местным указателем поплавкового типа. Воздух и пары масла уда-

ляются из бака при помощи эжектора, установленного в общей системе

отсоса. Заливка масла в бак производится только в грязный отсек.

Турбины ТВД и ТНД

В ГТУ установки ГТК-10-4 газ после камеры сгорания поступает в турби-

ну ТВД, находящуюся на одном валу с компрессором. В этой турбине газ отдает

большую часть своей энергии, которая затрачивается на привод компрессора.

Далее газ поступает на турбину ТНД, где отдает оставшуюся энергию на привод

нагнетателя природного газа ТНД, смонтированного на конце силового ротора,

вращающегося в подшипнике силового ротора. Обе турбины одноступенчатые

и смонтированы в одном корпусе, имеющем внутреннюю теплоизоляцию. Пре-

дусмотрено охлаждение дисков воздухом

, отбираемым из компрессора.

Корпус турбины

Корпус турбины (рис. 52) состоит из четырех частей соединенных вер-

тикальными фланцами: передняя часть корпуса, диффузор и два выхлопных

патрубка (правый и левый), соединенные вертикальными фланцами. Перед-

няя часть корпуса и диффузор снабжены фланцами горизонтального разъе-

ма. Корпус турбины опирается на фундаментную раму шестью лапами.

Лапы расположены на переднем корпусе турбины, жестко закреплены на

раме. Прилив нижней части впускного патрубка служит для шпоночного

соединения с фундаментной рамой.

Рис. 52. Корпус турбины

1 – передняя часть корпуса; 2 – диффузор; 3 – выхлопной патрубок; 4 – обойма;

5 – внутренняя вставка; 6 – стяжка; 7 – диффузор

В корпусе турбины в специальных расточках установлены: обойма на-

правляющих лопаток, диафрагма с передним уплотнением, уплотнение

крылатки и заднее уплотнение турбины.

Передняя часть корпуса

Передняя часть корпуса и диффузор снабжены фланцами горизонтального

разъема, выхлопные патрубки горизонтальных разъемов не имеют. Передняя

часть корпуса турбины двустенная: наружный литой корпус и внутренняя

вставка, разгруженная от давления, из листовой жаростойкой стали.

Внутренняя жаропрочная вставка образует проточную часть турбины от

входного патрубка до лопаток; зазор между вставкой и наружным корпусом

заполнен тепловой изоляцией. Для обеспечения свободного теплового пере-

мещения вставки относительно наружного корпуса крепление внутреннего

корпуса в наружном осуществляется при помощи лапок на горизонтальном

разъеме вставок, входящих в захваты наружного корпуса. Одно из этих соеди-

нений выполнено как фикспункт (место жесткого закрепления конструкции),

предотвращающий осевое перемещение внутреннего корпуса относительно

наружного. В конфузорной части внутренняя вставка крепится к наружному

корпусу по меньшему диаметру через компенсатор, а по большему – при по-

мощи закрывающего изоляцию экрана, который присоединен к наружному

корпусу болтами и входит в паз на вставке.

Тепловая изоляция в горизонтальном разъеме и у фланца впускного пат-

рубка покрывается кремнеземистой тканью, затем стальной сеткой и закрыва-

ется листами из жаростойкой стали, перекрывающими друг друга на стыках.

Между листами верхней и нижней половины укладывается уплотняющий ва-

лик, состоящий из изоляции, завернутой в ткань и сетку.

Во входном патрубке имеется стяжка, придающая дополнительную же-

сткость корпусу, которая защищена от нагрева кожухом обтекаемой формы с

изоляцией, а внутри через нее проходит охлаждающий воздух, отбираемый

после пятой ступени компрессора.

На переднем торце корпуса выполнен кольцевой прилив, к которому кре-

пится корпус среднего подшипника и два сегмента, соединяющие корпус ком-

прессора и корпус турбины.

На том же торце имеются отверстия для прохода воздуха, который под-

водится затем по трубам для охлаждения элементов турбины. Впускной патру-

бок снабжен фланцем для крепления при помощи шпилек и гаек переходного

патрубка от камеры сгорания к турбине.

Диффузор

Диффузор (рис. 52) выполнен сварным из листа и имеет наружную тепло-

вую изоляцию. Во внутренней части диффузора изоляция закрыта металличе-

ским кожухом. Для крепления к переднему корпусу диффузор снабжен

вертикальным фланцем, которому примыкает кольцевая камера. К камере с

двух сторон трубами подводится воздух из компрессора. Воздух через отвер-

стие в вертикальном

фланце и каналам подводится на охлаждение обоймы на-

правляющих лопаток и дисков. В передней части диффузор имеет также

внутреннюю изоляцию, закрытую экранами, а в горизонтальном разъеме – лис-

тами. Выходная часть диффузора раздвоена для установки заднего подшипника

турбины на фундаментную раму и заканчивается двумя фланцами, к которым

присоединяются выхлопные патрубки.

Выхлопные патрубки

Выхлопные патрубки (рис. 52) выполнены из листа и имеют наружную

тепловую изоляцию. Для большей жесткости они усиленны ребрами. Передние

фланцы выхлопных патрубков присоединяются болтами к диффузору, задние –

прямоугольной формы – соединяются с выхлопным трубопроводом. Фланцы

вертикального разъема диффузора и выхлопного патрубка закрыты съемными

матами, чтобы их можно было разобрать без разрушения изоляции.

Диафрагма с уплотнением

В передней части корпуса турбины в кольцевом пазе установлена диа-

фрагма (рис. 53).

Рис. 53. Диафрагма с уплотнением

1 – труба; 2 – диафрагма; 3 – кольцевой канал; 4 – кольцо; 5 – отверстие

В расточке диафрагмы выполнены канавки для лабиринтного уплотнения

вала турбины. По двум полым штифтам через систему каналов небольшое ко-

личество воздуха от компрессора направляется в переднюю канавку уплотне-

ния, запирает протечки газа в машинный зал и частично охлаждает вал и диск

турбины. Верхняя часть (обод) диафрагмы имеет кольцевой канал, к

которому

восьмью трубками подводится воздух. Через отверстия в канале воздух обдува-

ет обод диска компрессорной турбины, обеспечивая требуемый уровень тем-

пературы металла диска. В ободе диафрагмы имеется проточка для установки

нижних выступов направляющих лопаток первой ступени. К переднему торцу

обода прижато кольцо внутренней вставки турбины, через отверстия которого

проходит воздух, охлаждающий наружную

поверхность обода. Козырек на

ободе уменьшает осевой зазор между диафрагмой и диском турбины.

Диафрагма выполнена из двух половин, соединенных шпильками и гай-

ками, законтренными проволокой. Разъем диафрагмы уплотнен планками, вре-

занными в пазы.

Центровка диафрагмы производится на разъеме корпуса турбины при

помощи лапок, в которые ввернуты установочные винты, стопорящиеся гайка-

ми. После прицентровки под лапками устанавливаются шайбы. От поперечного

перемещения диафрагма фиксируется двумя полыми штифтами, подводящими

воздух.

За диафрагмой в корпусе турбины установлено уплотнение крылатки,

выполненной на валу и являющейся дополнительным воздушным затвором.

Уплотнение состоит из разъемной обоймы с двумя уплотнительными кольцами.

Между диафрагмой и уплотнением крылатки имеется канал, из

которого по

трубам воздух и протечки через уплотнения удаляются за пределы машзала.

В диффузоре установлено уплотнение силовой турбины, которое предот-

вращает протечки газа между корпусами турбины и подшипника силового ро-

тора. Это уплотнение выполнено в виде обоймы, в которой установлено 5

уплотнительных колец. Обойма имеет горизонтальный разъем, соединяемый

при помощи шпилек и

гаек.

Обойма направляющих лопаток турбины

Обойма с направляющими лопатками (рис. 54) установлена в кольце-

вую проточку корпуса, которая одновременно является каналом для подво-

да воздуха на охлаждение обоймы. Она центруется в корпусе при помощи

лапок, в которых имеются установочные винты с гайками и шайбами. От

поперечного смещения обойма удерживается снизу шпонкой, а сверху по-

лым штифтом,

по которому подводится воздух на охлаждение дисков.

Для предотвращения тепловых деформаций обойма выполнена без го-

ризонтального разъема, но имеет небольшую съемную часть над ротором

турбокомпрессора для удобства сборки. Эта съемная часть садится на зуб в

вертикальном разъеме, а в горизонтальном – крепится шпильками с гайка-

ми, контрящимися проволокой; в этом же разъеме

имеются штифты для

фиксации съемной части относительно обоймы. В обойме выполнен канал, в

который подводится воздух из канала над гребнем, и большое число гори-

зонтальных отверстий, проходя по которым воздух охлаждает обойму.

Обойма направляющих лопаток первой ступени посажена на два коль-

ца, каждое из которых состоит из 4-х частей, установленных

в Т-образных