Отклонение от перпендикулярности торцовых плоскостей в расточенной части корпуса к оси расточки допускается не более 0,08 мм на длине торца.

Непараллельность оси расточки корпуса относительно опорных фунда­ментных поверхностей допускается не более 0,1 мм на длине опор. Непарал­лельность шпоночных пазов, расположенных на опорных фундаментных по­верхностях корпусов подшипников, относительно оси расточки допускается не более 0,05 мм на длине паза.

Отверстия с резьбой, расположенные на функционально-ответственных фланцах (плоскости горизонтального и вертикального разъемов, плоскости со­пряжения с паровыми коробками и пусковыми клапанами и др.), должны быть выполнены с такой точностью, чтобы шпильки завинчивались в них достаточно туго.

2. Гидравлические испытания корпусов турбин

   1. Цели и режимы гидравлического испытания

Корпус турбины в процессе ее работы находится под непрерывным воз­действием высоких температур и давлений пара. Гидравлические испытания предназначены для проверки прочности и плотности стенок корпусов турбин, а также плотности сопряжения их частей по горизонтальным и вертикальным разъемам.

Гидравлическое давление при испытании должно быть в 1,5—2 раза выше рабочего давления пара, чтобы компенсировать разность температурных усло­вий в работающей турбине и при гидроиспытании. Отливки подвергаются ис­пытанию, как правило, только один раз - после окончательной механической обработки, но иногда (при плохом качестве литья) и дважды: первый раз - по­сле предварительной и второй - после окончательной механической обработки.

Гидравлическое испытание после предварительной обработки имеет це­лью заблаговременное выявление дефектов отливки и исправление их заваркой. Такое испытание особенно важно при обнаружении крупных дефектов, когда требуется наплавка большого количества металла и последующая термическая обработка для снятия внутренних напряжений. Мелкие дефекты, вскрывающи-

286

еся при окончательной обработке, могут быть исправлены заваркой без после­дующей термической обработки.

При гидравлическом испытании все отверстия в корпусе плотно закры­ваются заглушками. Между сопрягаемыми плоскостями заглушек и корпуса прокладывают, в зависимости от величины давления при испытании, плотный картон, резину или другой прокладочный материал. Иногда в стыках, при больших габаритных размерах уплотняемых фланцев и небольших давлениях испытания, прокладочным материалом может служить асбестовый или наби­вочный сальниковый шнур диаметром 10-25 мм, пропитанный смесью графита с маслом. У разъемных деталей, где проверяется плотность мест сопряжения, установка прокладок не допускается (например, на горизонтальных и верти­кальных разъемах корпуса турбины при окончательном гидравлическом испы­тании).

Время, необходимое для осмотра детали при гидравлическом испытании, устанавливается не более 30 мин. Все места, в которых обнаруживается течь или просачивание отдельных капель воды, помечают краской.

Исправление дефектных мест в стенках стальных отливок производят электросваркой. Применение ввертышей с последующей их расчеканкой менее надежно, поэтому в отдельных случаях это допускается, но, как правило, не ре­комендуется.

Подчеканка стенки в местах просачивания воды на стальных и чугунных отливках не разрешается, так как действие расчеканки распространяется на не­значительную глубину стенки, и при работе турбины вновь образуется неплот­ность.

2. Оснастка и приспособления для проведения гидравлического испытания

Наиболее ответственной частью процесса подготовки гидравлического испытания является обеспечение надежного уплотнения сопрягаемых поверх­ностей. В настоящее время для испытания корпусов паровых турбин с высоки­ми параметрами пара и высокими рабочими давлениями при гидравлическом испытании применяются испытательные давления до 6000 Н/см² (600 кгс/см²) и

287

выше. Поэтому создание особо надежной конструкции заглушек и уплотняю­щих замков приобретает особое значение.

Имеются многочисленные приспособления для гидравлического испыта­ния корпусов турбин под высоким давлением. Надежное уплотнение в этих приспособлениях достигается за счет применения самоуплотняющихся резино­вых замков, состоящих из резиновых шнуров круглого или прямоугольного се­чения. Шнуры укладываются в профильные канавки в заглушках (рис. 102). Та­кие самоуплотняющиеся замки при гидроиспытании выдерживают требуемое высокое давление.

На рис. 102 приведены профили канавок на заглушках для уплотнитель­ной резины и основные размеры канавок, установленные опытным путем.

Для уплотнения торцевых плоскостей отверстий применяют заглушки с самоуплотняющимся резиновым замком, которые крепятся к корпусу шпиль­ками или болтами (рис. 103). В этом случае не требуется производить сильной затяжки заглушки. Замок позволяет надежно испытывать деталь даже тогда, ко­гда под действием давления на заглушку между нею и деталью возникает зазор до 0,5-1 мм (в зависимости от диаметра резинового шнура).

Конструкция заглушек (рис. 104) предназначена для деталей, имеющих внут­ренний бурт. Здесь заглушка закрепляется силой внутреннего давления (Р). Сила Р воспринимается буртом заглушки, опирающимся на бурт испытуемой детали. Если не представляется возможным поставить заглушку через внутрен­нюю полость детали, то заглушку изготовляют таким образом, чтобы ее можно было завести через наружное отверстие, несмотря на наличие буртов как на за­глушке, так и на детали. В этом случае с заглушки удаляется (путем точения) часть металла в направлении, перпендикулярном к плоскости упора, затем за­глушку поворачивают на 90° и свободно заводят в отверстие детали. Далее ее разворачивают и подтягивают к упору.

При работе турбины давление пара вдоль ее корпуса распределяется не­равномерно и постепенно понижается от места впуска пара к его выходу. Обычно корпус по длине разделяется заглушками на ряд отдельных полостей (камер), которые испытываются на различные давления. Если рассматривать схемы уплотнения отдельных камер (см. рис. 105), предпочтение следует от­дать схеме на рис. 105, а.

288

Деталь

0,2а

Рис. 102. Самоуплотняющие резиновые замки для гидравлических испытаний: а, 6- одностороннего действия; в - двухстороннего действия

Рис. 103. Заглушка с самоуплотняющимся резиновым замком для гидравлических испытаний 289

Шв о-в о1\х рг о

Рис. 104. Схемы уплотнений при гидравлическом испытании деталей, имеющих внутренний бурт:

Р - сила внутреннего давления

Рис. 105. Схема уплотнений при гидравлическом испытании отдельных камер корпуса турбины: а- с центральной макетной трубой; б—с заглушками полного сечения

290

Центральная труба, показанная на этой схеме, имитирует ротор турбины и разгружает стенки корпусов при гидроиспытании от чрезмерно завышенных продольных напряжений, имеющих место при испытании по второй схеме (рис. 105, б). Кроме того, при испытании по первой схеме сокращается цикл сборки под испытание, уменьшается время на изготовление уплотнительных прокладок и сокращаются расходы на изготовление заглушек.

В процессе выполнения гидравлических испытаний необходимо тща­тельно соблюдать все особые требования техники безопасности при работе с сосудами, находящимися под давлением, на что имеются специальные ин­струкции, утверждаемые Госгортехнадзором.

291

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассмотренные главные части турбин (лопатки, роторы, цилиндры) не ис­черпывают всех деталей турбин, которые требуют специальной и тщательной технологической подготовки производства. Более того, в учебном пособии намеренно сужены рамки технологических процессов получения готовых дета­лей.

В основном предполагается получать готовые формы изделия методом ме­ханической обработки с применением многокоординатных обрабатывающих центров.

Однако производство лопаток из литых заготовок является более эконо­мичным и технологичным, чем из традиционных штампованных. При этом ко­эффициент использования материала резко повышается, т.к. при вакуумной плавке технологические отходы металла не окисляются и их можно использо­вать повторно. Также перерабатываются забракованные отливки и лопатки.

Технологическая подготовка литейного производства и технология полу­чения отливок требует знания специфики металлургических процессов. Про­грессивная технологическая подготовка производства предполагает использо­вание математических моделей и трехмерного проектирования.

Современная вычислительная техника, ЗБ-принтеры и использование кон­центрированных мощных точечных источников энергии ( в том числе лазер­ных) создало новое направление технологий быстрого прототипирования (КарЫ Рго1оирт§ - КР).

Подготовка производства с помощью КР-технологий резко сокращает сро­ки изготовления оснастки и литейных моделей и позволяет получать готовые детали паровых и газовых турбин высокого качества.

Таким образом, совершенствование конструкции турбины должно опи­раться на совершенствование технологии изготовления и, следовательно, пред­полагает новые подходы к технологической подготовке производства.

292

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Бауман Н. Я. Технология производства паровых и газовых турбин : учеб­ник/ Н. Я. Бауман, М. И. Яковлев, И. Н. Свечков. - М.: Машиностроение, 1973.-464 с.

2. Бауман Н. Я. Организация технологической подготовки производства паро­вых и газовых турбин : учеб. пособие / Н. Я. Бауман, В. А. Новиков. — Свердловск: УПИ, 1991. - 72 с.

3. Бауман Н. Я. Технология изготовления рабочих и направляющих лопаток паровых и газовых турбин : учеб. пособие / Н. Я. Бауман, В. А. Новиков. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1994. - 68 с.

4. Бауман Н. Я. Технология изготовления рабочих и направляющих лопаток паровых и газовых турбин : прил. к учеб. пособию / Н. Я. Бауман, В. А. Новиков. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1994. - 102 с.

5. Бушуев М. Н. Технология производства турбин / М. Н. Бушуев. - М.; Л.: Машиностроение, 1966. - 416 с.

6. Сулима А. М. Основы технологии производства газотурбинных двигателей: учебник для вузов / А. М. Сулима, А. А. Носков, Г. 3. Серебренников. - М.: Машиностроение, 1996. - 480 с.

7. Динерман А. П. Технология паротурбостроения / А. П. Динерман, Д. X. Гарбер. - М.: Машгиз, 1948. - 612 с.

8. Монокристаллы никелевых жаропрочных сплавов / Р. Е. Шалин [и др.]. М.: Машиностроение, 1997. - 336 с.

9. Полетаев В. А. Технология автоматизированного производства лопаток га­зотурбинных двигателей / В. А. Полетаев. М.: Машиностроение, 2006. — 256 с.

Ю.Новиков В. А. Технология производства и монтажа паровых и газовых тур­бин: учеб. пособие / В. А. Новиков. - 2-е изд., перераб. и доп. - Екатерин­бург : ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2010. - 677 с.

11. Технология турбостроения / В. В. Березкин, В. С. Писаренко, Ю. С. Михаэль, Л. А. Бенин. - Л.: Машиностроение, 1980. - 720 с.

293

11. Устьянцев А. М. Технология производства паровых и газовых турбин: учеб. пособие. / А. М. Устьянцев, Г. И. Нодельман, В. А. Новиков. - М.: Машиностроение, 1982. - 208 с.

12. Новиков В. А. Технология изготовления сопловых и рабочих лопаток тур­бины: учеб. пособие / В. А. Новиков. - Екатеринбург: УрФУ, 2011. - 206 с.

294

ПРИЛОЖЕНИЕ

Исторические параллели

Крейсеры «Кинбурн» и «Очаков», снабженные первыми отечественными паровыми турбинами (см. с. 8), были названы в честь великих побед Россий­ской Армии. В битве при Кинбурне гренадер С. Новиков спас от гибели глав­нокомандующего А. В. Суворова.

К. И. Кеппен. Спасение генерал-аншефа А. В. Суворова гренадером Степаном Новиковым в сражении при Кинбурне 1 октября 1787 года (1855 г.)

Дмитрий Петрович Бузин (на фото слева), лауреат двух Сталинских пре­мий, лауреат Ленинской и Государственной премий, главный конструктор Уральского турбинного завода (см. с. 15) и автор книги - В. А. Новиков на заседа­нии научно-технического совета (1982 г.)

295