2.2.2 Ущільнення турбін
В нижній частині тіла діафрагми виконана фігурна розточка для встановлення сегментів діафрагмених ущільнень, які зменшують витікання пари повз сопла східця (рисунок 2.2.4).
Рисунок 2.2.4 – Конструкція ущільнення проміжного східця турбіни.
У наведеній конструкції гребені ущільнення виконані в нерухомому обводі, а на валу передбачені кільцеві виточки.
Під час зачіплювання та інтенсивного нагрівання поверхні валу кільцеві виточки допускають вільне розширення поверхневих волокон валу вздовж осі турбіни, що запобігає прогинанню валу. Кожне кільце ущільнення складається з шести сегментів. Сегменти ущільнення за допомогою плоских пружин притискаються до центру таким чином, щоб дотримувались необхідні зазори між нерухомими гребенями та ротором, що обертається. У випадку зачіплювання кожний сегмент може відійти в радіальному направленні. Така пружна опора сегментів ущільнення обмежує контактне зусилля між гребенями і валом та захищає гребені від сильного пошкодження при зачіплюванні. В площині розлому діафрагм сегменти ущільнення утримуються від випадіння спеціальними лапками. Діафрагми парової турбіни встановлюються або безпосередньо в корпусі, або в спеціальних обводах, які об’єднують декілька діафрагм.
В місцях виходу вала турбіни з циліндра встановлюється кінцеві ущільнення лабіринтового типу (рисунок 2.2.5).
Принцип роботи: в зазорі між діафрагмою і валом встановлюються кільцеві гребінці, які розділяють зазор на ряд камер. Пара, проходячи між кінцевим гребінцем і валом, отримує кінетичну енергію, яка потім загасає в розширювальній камері за гребінцем і переходить в теплоту. Протягом руху пари в здовж ущільнення його тиск зменшується.
Опис схеми:
З роздаточного колектора 5 пара після деаератора через регулюючий клапан 4, який підтримує тиск 0,11 ÷ 0,12 МПа при t =1640С надходить до передніх і задніх камер ущільнення ЦВТ 1, передні камери ЦСТ 2 і камери ЦНТ 3. Частина пари, що ущільнює, по лабіринтах перетікає до останніх камер ЦВТ, ЦСТ і ЦНТ, звідки пароповітряна суміш з параметрами 0,096 МПа та t =1570С відсмоктується до колектора 6, з якого надходить до ежектора ущільнення. Ежектор виконаний двохсхідчатий, що забезпечує при необхідності подвійну продуктивність по пароповітряній суміші.
В колекторі 6 виконаний відсмоктувач пароповітряної суміші з відповідних камер ущільнення турбоприводу живильного насосу та блоків клапанів промперегріву.
На ЦВТ і ЦСТ виконані вакуумні камери m, з яких передбачено відсмоктування пари до колектора 7, а потім через шайбу пара направляється до відбору турбіни, який йде до ПНТ2.
З камери n` ЦВТ пара направляється через колектор 8 до ПНТ5, з колектора 8 пара може направлятись по резервній лінії до деаератора з Р = 0,69 МПа. Для запобігання зворотного потоку пари з t =1640С з деаератора до камери n`, з t =3500С на колекторі 8 встановлений зворотній клапан.
Рисунок 2.2.5 - Схема лабіринтового ущільнення багатоциліндрової турбіни.
В колекторі 8 виконується відсмоктування пари з камер ущільнення штоків блоків паророзподілу свіжої пари і скидального клапану промперегріву. Відсмоктування пари з камер штоків блоків клапанів промперегріву відбуваються до ліній подачі пари на ежектор.
Відведення пари з Р =0,65 МПа з камери n ЦСТ виконаний до паропроводу ІV відбору до зворотного клапану, а з камери с ЦВТ до паропроводу І відбору до зворотного клапану.
Для зменшення прогинання ротора при зачіплюванні отримали розповсюдження дві конструкції ущільнень, які представлені на рисунку 2.2.6.
На рисунку 2.2.6 а тонкий гребінь виконаний безпосередньо на роторі турбіни. Гребінь утворений тонкою металевою стрічкою, яка закачана в канавку ротора. Товщина гребеня складає 0,2÷0,3мм.
Рисунок 2.2.6 – Конструкція лабіринтових ущільнень:
а – з гребенями, які закачані в ротор;
б, в - виконані в нерухомому обводі.
У випадку зачіплювання такого гребеня за нерухому обойму ущільнення незначна частина теплоти, яка утворюється за рахунок тертя, перетікає до валу турбіни, що виключає можливість інтенсивного місцевого нагрівання валу, а відповідно та його прогинання. В якості матеріалу для гребенів застосовують нікель, нержавіючу або високо хромисту сталь.
В конструкції ущільнення, де гребені виконані в нерухомій обоймі, на валу передбачені кільцеві виточки (рисунок 2.2.6 б,в). При зачіплюванні та інтенсивному нагріванні поверхні валу кільцеві виточки припускають вільне розширення поверхневих волокон валу від прогинання. Але ці виточки викликають небажану концентрацію напружень.
Кожне кільце ущільнення складається з шести сегментів. Детальна конструкція ущільнення надана в описі рисунку 2.2.4.
В ущільненнях, які працюють при помірних температурах (до 4500С), для нерухомих гребенів застосовують нікелеву латунь (нейзильбер). У випадку зачіплювання гостра кромка латунного гребеня швидко спрацьовується. Кількість теплоти, яка виділяється внаслідок цього процесу, залишається обмеженим, тому зачіплювання не приводить до прогинання валу. Інколи гребені ущільнення виконують заодно з сегментами ущільнення.
Вимоги до ущільнення:
Конструкція гребінця і наступної за тим розширювальної камери повинні бути виконані таким чином, щоб в камері повністю гасилась кінетична енергія, яка придбана парою під час протікання через вузький переріз зазору.
Розташування гребінців має бути компактним, щоб розташувати якомога більшу кількість гребінців.( Дуже малі розміри розширювальної камери повністю гасять кінетичну енергію).
Конструкція ущільнення повинна бути виконана таким чином, щоб малі зазори між нерухомими гребінцями і ротором турбіни не були причиною аварій (температурне подовження і прогин валу турбіни).