Корж В.В. Газотурбинные установки

Подождите немного. Документ загружается.

пазах наружной обоймы. Кольцо, расположенное со стороны компрессор-

ной турбины, фиксируется от проворота четырьмя штифтами (по одному в

каждой части). Обойма направляющих лопаток выполнена из 12 сегментов,

в которых установлены направляющие лопатки первой ступени турбины.

Каждый сегмент фиксируется штифтом к кольцу из 4-х частей. Зазоры ме-

жду сегментами, над рабочими лопатками первой

ступени, перекрыты

планками, входящими в пазы на торцах сегментов.

Рис. 54. Обойма

1 – кольцо уплотнительное; 2 – колено; 3 – обойма из 2-х частей;

4 – козырек; 5 – диафрагма; 6 – обойма с направляющими лопатками;

7 – труба; 8 – кольцо из 4-х частей; 9 – кожух с изоляцией

В обойме установлена диафрагма со второй ступенью направляющих ло-

паток турбины. Диафрагма выполнена из двух бандажей, в которых закрепле-

ны лопатки. Наружный бандаж имеет кольцевую проточку для установки

диафрагмы в обойму; в этом же месте сделано 12 прорезей, в которые входят

штифты, запрессованные в обойму; таким образом диафрагма предохраняется

от проворота. Внутренний бандаж с двух сторон закрыт днищами, причем пе-

реднее днище съемное (для удобства монтажа и контроля трубопровода охлаж-

дения) и имеет разгрузочные отверстия. У переднего и заднего торца внутрен-

него бандажа имеются каналы, к которым подводится по четырем трубам

воздух (три трубы идут к переднему каналу, расположенному со стороны ком-

прессорной турбины, и одна труба – к заднему каналу, со стороны силовой тур-

бины). Воздух забирается из коллектора, приваренного к гребню обоймы, и

поступает на охлаждение дисков турбин через отверстия в каналах.

Трубки для подвода воздуха на охлаждение разборные и соединены муф-

тами и контргайками. В месте прохода через проточную часть турбины трубки

закрыты кожухами, заполненными изоляцией; внутри диафрагмы трубки заи-

золированы асбестовым шнуром. Проход трубок через обойму для предотвра-

щения перетечки газа уплотнен кольцами. В обойме устанавливается упорное

кольцо, воспринимающее осевое давление от направляющих лопаток первой

ступени; кольцо центрируется на лапках в горизонтальном разъеме.

В канале, образованном кольцами, наружной обоймой и обоймой лопа-

ток, установлен кожух с изоляцией.

К наружной обойме со стороны силовой турбины крепится болтами кольцо

козырька, закрывающего рабочие лопатки. Кольцо имеет горизонтальный разъем и

крепит козырек из восьми частей. Между сегментами козырька в пазах установле-

ны планки, перекрывающие зазор. Каждый сегмент заштифтован в кольце.

Диск турбины высокого давления

Диск ТВД насажен на задний конец вала турбокомпрессора. Диск фиксирует-

ся на валу с помощью десяти радиальных штифтов, предохраняемых от выпаде-

ния кольцом, насаженным поверх штифтов. Кольцо стопорится винтами. Для

обеспечения надежности соединения с валом применена втулка, устанавливаемая в

отверстие конца бочки, имеет выступ, на который насажен диск. На обойме

диска

расположены пазы ёлочной формы, в которые установлены лопатки.

Диск ТВД аналогичен диску ТНД (рис. 55).

Ротор силовой турбины

Ротор силовой турбины (рис. 55) состоит из вала с двумя опорными шей-

ками и насаженного на его консольную часть одновенечного диска.

Крепление этого диска аналогично креплению диска турбины высокого дав-

ления. Рядом с диском расположены уплотнительные кольца, зачеканенные в ка-

навки при помощи проволоки, и центробежное колесо (крылатка). Рядом с

опорной шейкой вала выполнены маслоотбойные кольцевые выступы, которые

вместе с маслозащитным кольцом, установленным в корпусе подшипника, пре-

дотвращают протечки масла наружу. Между шейками ротор имеет утолщенную

часть, являющуюся противовесом диску. На валу также выполнены: упорный

диск, гребень для установки реле осевого сдвига, два отверстия для установки

гильзы автомата безопасности и магнита тахогенератора, маслоотбойный гребень

и изготовленное как целое с валом центробежное колесо импеллера. У торца вала

насажена зубчатая полумуфта, зафиксированная штифтом и винтом.

Для динамической балансировки ротора силовой турбины на торцах боч-

ки имеются Т-образные кольцевые канавки, в которых установлены и закрепле-

ны балансировочные грузы. Для этой же цели на диске имеются кольцевые

пояски, с которых при балансировке производится необходимый съем металла.

Рис. 55. Ротор силовой турбины

1 – вал; 2 – диск; 3 – центробежное колесо (крылатка); 4 – маслоотбойные

выступы; 5 – упорный диск опорно-упорного вкладыша; 6 – реле осевого сдвига.

7 – отверстие для установки гильзы автомата безопасности; 8 – отверстие для

установки магнита тахогенератора; 9 – колесо импеллера; 10 –балансировочный

груз; 11 – маслоотбойный гребень; 12 – штифт; 13 – винт М8

Переднее уплотнение турбины

Переднее уплотнение турбины предназначено для предотвращения про-

рыва горячих газов из передней части корпуса турбины по валу турбокомпрес-

сора в область среднего подшипника

Переднее уплотнение выполнено двухступенчатым (рис. 56). В качестве

первой ступени применено лабиринтное уплотнение, образованное валом тур-

бокомпрессора, закаченными в него, кольцами и полостью отверстия в диа-

фрагме (1). Отверстие

диафрагмы имеет кольцевые пазы практически

аналогичные заднему уплотнению компрессора.

В качестве второй ступени уплотнения использована так называемая кры-

латка или центробежное колесо (5). Оно представляет собой диск с радиаль-

ными отверстиями выполнений, как одно целое с валом.

При вращении колеса крылатка действует как центробежный насос, вса-

сывая наружный воздух и нагнетая

его в канал (6). В этот же канал поступают

утечки из первой ступени уплотнения. Воздух из утечки и канала удаляется по

трубе (7) за предел машинного зала.

Рис. 56. Переднее уплотнение турбины

1 – диафрагма; 2 – вал компрессор; 3 – корпус турбины; 4 – кольцо;

5 – крылатка; 6 – канал; 7 – трубка; 8 – полый штифт; 9 – канал

Так как уплотнение крылатки работает только при вращении ротора с

достаточной скоростью, а лабиринтное уплотнение не является абсолютно гер-

метичным, то для исключения прорыва горячих газов применено запирание

сжатым воздухом, подавляемым в первую канаву лабиринтного уплотнения по

каналу (9). Значит утечки из лабиринтного уплотнения состоят, в основном, из

воздуха. При этом

часть воздуха выходит из уплотнения внутрь корпуса турби-

ны (3) и частично охлаждает вал и диск. Воздух подается из канала в корпус

турбины (3) по двум полым штифтам (8). Перед крылаткой установлено уплот-

нение крылатки, представляющее собой кольцо из 2-х половин (4) с зачекан-

ными в него уплотнительными кольцами.

Уплотнение силовой турбины

Уплотнение силовой турбины (рис. 57) по принципу действия аналогично

переднему уплотнению турбины.

Первая ступень уплотнения – лабиринтная. Она образованна валом (2) с

зачеканенными в него кольцами и внутренней поверхностью втулки (3), имею-

щей кольцевые проточки. Втулка установлена в корпусе подшипника силового

ротора (1). Она устанавливается на лапках передней расточки корпуса подшип-

ника и в

поперечном направлении фиксируется шпонкой (7) в крышке и полым

штифтом (11), по которому подводится воздух в кольцевую канавку втулки

(аналогично переднему уплотнению турбины). Воздух отбирается после 4 сту-

пени компрессора. Втулка имеет горизонтальный разъем, который соединяется

при помощи шпилек с гайками. В качестве второй ступени использована кры-

латка (5). Для предотвращения подсоса масла

крылаткой перед ней установле-

но кольцо из двух половин (8). Для уплотнения крылатки служит кольцо (9) с за-

чеканенными уплотнительными кольцами. Воздух и утечки из уплотнения уда-

ляются по радиальным отверстиям сверлением (10) в корпусе подшипника

силового ротора. Для предотвращения протечек газа между корпусом турбины

(4) и подшипника силового ротора служит неподвижное лабиринтное уплотне-

ние, образованное втулкой

(6) с зачеканенными в неё пятью уплотнительными

кольцами и поверхностью корпуса силового ротора. Так как лабиринтное уп-

лотнение не является полностью герметичным, то некоторое количество газов

все же выходит наружу через неподвижное уплотнение. Однако это не опасно,

так как газы не попадают на вкладыш подшипника и не оказывают влияние на

работу

установки.

Рис. 57. Уплотнение силовой турбины

1 – подшипник; 2 – вал; 3 – втулка; 4 – корпус турбины; 5 – крылатка;

6 – втулка; 7 – шпонка; 8 – кольцо из двух половинок; 9 – кольцо;

10 – отверстие; 11 – полый штифт

Подшипник силового ротора

Корпус и крышка подшипника стальные литые с горизонтальным разъе-

мом. У крышки имеется дополнительный вертикальный разъем. В нижней по-

ловине корпуса выполнены фланцы, которыми подшипник устанавливается на

фундаментную раму. Приливы на крышке подшипника над вкладышами служат

для установки вибродатчиков, а два люка, закрытых крышками, – для настрой-

ки автомата безопасности.

В корпусе подшипника установлены (рис. 58): опорный и опорно-

упорный вкладыши, насос-импеллер, масляный выключатель автомата безо-

пасности, реле осевого сдвига, датчик электротахометра, переднее и задние

маслозащитные кольца, втулка лабиринтная, уплотнение крылатки, кольцо из

двух половин, отбойный лист и система масляных трубок для подвода масла на

смазку и к регуляторам.

Рис. 58. Подшипники силового ротора

1 – корпус; 2 – крышка; 3 – опорный вкладыш; 4 – опорно-упорный вкладыш;

5 – импеллер; 6 – ротор турбины; 7 – трубка

Опорный и опорно-упорный вкладыш установлены в расточках корпуса

подшипника. Оба вкладыша фиксируются в горизонтальном разъеме корпуса

стопорными шайбами. Опорно-упорный вкладыш в осевом направлении удер-

живается буртами расточки.

Насос импеллер служит датчиком регулятора скорости. Колесо насоса

выполнено за одно целое с валом и представляет собой диск с радиальными от-

верстиями. Корпус насоса имеет горизонтальный разъем, нижняя половина его

крепится входным и нагнетательным патрубками к приливам в корпусе.

В корпусе импеллера установлено три уплотнительных кольца, два из

которых уплотняют колесо, а одно – предотвращает протечки масла со стороны

входа.

Все уплотнительные кольца выполнены разъемными и скреплены болта-

ми и гайками: от проворота кольца удерживаются штифтами.

В уплотнительном кольце, установленном со стороны зубчатой муфты,

имеются отверстия для подачи масла на смазку муфты.

Масляный выключатель автомата безопасности силового ротора установ-

лен на боковой стенке корпуса подшипника. На противоположной стенке кор-

пуса установлено реле осевого сдвига ротора.

Датчик электротахометра аналогичен установленному в переднем бло-

ке. Провода от него выведены через штепсельный разъем на задний торец кор-

пуса подшипника.

В корпусе подшипника установлено два маслозащитных кольца. Перед-

нее кольцо имеет две камеры-ловушки, расположенные между уплотнительны-

ми кольцами, а заднее – одну камеру. Верхние половины маслозащитных колец

крепятся в крышке подшипника винтами с шайбами. На крышке подшипника

имеется резьбовое отверстие под болт, сжимающий обе половины переднего

маслозащитного кольца для предотвращения протечки масла по его разъему.

Лабиринтная втулка служит для предотвращения протечек газа между

ротором силовой турбины и корпусом подшипника, и она установлена в перед-

ней расточке корпуса. Втулка устанавливается на лапках в разъеме корпуса и в

поперечном направлении фиксируется шпонкой в крышке и полым штифтом,

подводящим воздух к уплотнению, в нижней половине корпуса.

По горизонтальному разъему лабиринтная втулка соединена при помощи

шпилек с гайками, контрящимися стопорными шайбами. Для фиксации поло-

жения половин втулки между собой в разъеме установлены штифты.

Уплотнение камеры крылатки установлено в расточке корпуса подшип-

ника и представляет собой обойму из 2-х половин, в которой закреплены два

уплотнительных кольца. Верхняя половина уплотнения крепится к корпусу

подшипника винтами с шайбами.

Кольцо из 2-х половин, установленное в расточке корпуса подшипника,

служит для предотвращения подсоса масла крылаткой из маслозащитного

кольца. Верхняя половина кольца крепится к корпусу подшипника винтами с

шайбами.

В передней части корпуса подшипника на небольшом расстоянии от

днища установлен перфорированный лист, под которым проходит масло, сли-

вающееся из переднего опорного вкладыша. Лист закреплен в корпусе при по-

мощи болтов с пружинными шайбами.

Подвод масла к подшипнику и слив из подшипника организованы на зад-

ней торцевой стенке, к которой подводится масло из системы смазки и из сис-

темы регулирования, масло отводится на слив в масляный бак. Подвод масла к

импеллеру и опорно-упорному вкладышу осуществлен при помощи двух тру-

бок, которые уплотнены резиновыми кольцами. От опорно-упорного вкладыша

масло подводится к опорному вкладышу при помощи трубки с двумя штуцер-

ными соединениями. Масло со стороны нагнетания импеллера подводится к

задней стенке при помощи трубки, уплотненной двумя резиновыми кольцами.

Подвод масла к реле осевого сдвига и выключателю автомата безопасности

осуществляется трубками со штуцерами, которые подводят масло от задней

стенки подшипника.

Вкладыши подшипника силового ротора

В подшипники силового ротора установлены опорный и опорно-упорный

вкладыши. Опорный вкладыш силового ротора установлен в передней расточке

корпуса подшипника силового ротора. Опорно-упорный вкладыш (ОУВ) уста-

новлен в задней расточке корпуса. Оба вкладыша фиксируются в горизонталь-

ном разъеме стопорными шайбами. Опорные вкладыши силового ротора и

турбокомпрессора отличается лишь шириной

– более широкий является опорой

турбокомпрессора. Опорно-упорный подшипник силового ротора имеет такую

же конструкцию как опорно-упорный подшипник турбокомпрессора.

Импеллер

Насос-импеллер (рис. 59) служит датчиком регулятора скорости. Колесо

насоса выполнено как одно целое с валом и представляет собой диск с ради-

альными отверстиями. Корпус насоса имеет горизонтальный разъем, нижняя

половина его крепится входным и нагнетательным патрубками к приливам в

корпусе. В корпусе импеллера установлены уплотнительные кольца, одно из

которых уплотняет

колесо, другое предотвращает утечки масла со стороны

входа, а еще одно кольцо предотвращает утечки масла со стороны выхода. Все

уплотнительные кольца выполнены разъемными и скреплены болтами и гайка-

ми, от проворота кольца удерживается штифтами. В уплотнительном кольце,

установленном со стороны зубчатой муфты, имеется отверстие для подачи мас-

ла на смазку

муфты. Для исключения перегрева импеллера в крышке корпуса

выполнено небольшое отверстие диаметром 4 мм.

Рис. 59. Импеллер

1 – корпус; 2 – вал турбины; 3 – втулка; 4 – колесо; 5 – втулка; 6 – втулка;

7 – болтовое соединение; 8 – отверстие диаметром 4 мм

Муфта зубчатая

Для передачи крутящего момента от ротора силовой турбины к ротору

нагнетателя служит зубчатая муфта (рис. 60).

Рис. 60. Муфта зубчатая

1 – втулка зубчатая; 2 – обойма; 3 – болт М20; 4 – шайба стопорная;

5 – гайка; 6 – вал промежуточный; 7 – заглушка; 8 – винт М8

Она состоит из двух зубчатых втулок, насаженных соответственно на

силовой вал турбины и на вал нагнетателя, промежуточного вала и двух обойм.

Обоймы с внутренним зацеплением, приболченные к промежуточному валу, со-

единяются с зубцами втулок. Все болты, гайки, шайбы и отверстия под них за-

маркированы. Зубчатые втулки выполнены с бочкообразными зубьями.

Промежуточный вал между подшипником силового ротора и подшипни-

ком нагнетателя закрыт кожухом.

Воздухоподогреватель

Воздухоподогреватель (рис. 61) предназначен для подогрева воздуха, по-

ступающего в камеру сгорания продуктами сгорания, выходящими из турбины.

В газотурбинной установке применен пластинчатый воздухоподогрева-

тель противоточного типа общей площадью поверхности нагрева 2880 м

Из условий компоновки и транспортировки воздухоподогреватель разде-

лен на две секции, которые включены параллельно по воздуху и по газу.

Каждая секция воздухоподогревателя изготовляется из шести пакетов,

которые собираются из элементов, составленных из 2-х штампованных листов

нержавеющей стали толщиной 1 мм. На поверхности каждого листа имеются

выштамповки продолговатой обтекаемой формы. В листе можно условно вы-

делить три участка: входной, выходной и противоточный (средний). На вход-

ном и выходном участках длина выступов постепенно уменьшается; этим

создается равномерное распределение воздуха по высоте листа. В средней час-

ти выштамповываются профили овальной формы, расположенные в шахмат-

ном порядке. Сложенные в элемент два листа образуют внутренние воздушные

каналы и волнообразную щель на входном и выходном участках. Элемент сва-

ривается по кромкам контактной электросваркой. Соединение элементов ме-

жду собой производится по входному и выходному участкам осуществляется

аргонодуговой сваркой.

Рис. 61. Воздухоподогреватель

Собранные в пакет элементы образуют каналы двуугольной формы для

прохода продуктов сгорания. Таким образом, каждый лист омывается с обеих

сторон теплообменивающимися средами, а выштамповки на листах интенси-

фицируют теплопередачу.