книги из ГПНТБ / Плаксионов Н.П. Судовые турбинные установки учебник

с лопатками и заливают ее жидким металлом. При остывании металл схватывается с выступающими над стержнями кромками лопаток и после удаления формовочной земли получается сопловой сегмент прямоугольного сечения.

Две наиболее важные поверхности сегмента получаются гладкими, две другие поверхности (прямые внутренние стенки каналов) легко зачищаются после отливки. Это гарантирует малые потери энергии пара при прохождении его через сопловые каналы.

;

Рис. 31. Сборные сопловые сегменты

Во избежание оплавления концов сопловых лопаток точка плавле­ ния основного материала сегмента должна быть ниже точки плавления материала сопловых лопаток. Поэтому для заливки сегментов употреб­ ляют обычно чугун или бронзу. Это ограничивает область применения

цельнофрезерованных сопловых лопаток 10 (из хромоникелевой стали) и двух оправ — верхней 2 и нижней 3. Каждая сопловая лопатка имеет

увеличенного диаметра.

Собранный сопловой сегмент крепят к корпусу 9 турбины болтами 8 на красномедной прокладке 7. Правильность положения сегмента обеспечивается двумя установочными штифтами, которые вытачивают по развернутым в оправах отверстиям /.

У этих сопел наблюдается просачивание пара через неплотности мешду отдельными деталями, образующиеся в результате неточности изготовления и неизбежных тепловых деформаций деталей.

50

Сопла, набранные одно за другим в соответствующие пазы корпуса турбины или сопловой коробки, образуют сопловой сегмент с необхо­ димым числом сопловых каналов нужной формы. Между собой сопла пригоняются по прилегающим поверхностям шабрением по краске.

§ 16. ДИАФРАГМЫ И ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ СОПЛА

Общие сведения. Основное назначение диафрагмы — отделять одну ступень давления от другой и размещать сопловые ло­ патки для последовательного расширения пара на ступенях. Любая диафрагма независимо от ее конструкции состоит из полотна, представ­ ляющего собой остов диафрагмы, сопловых лопаток, обода и уплотне­ ния, устанавливаемого в месте прохода вала через центральное от­ верстие диафрагмы.

Чтобы повысить сопротивление формы, полотно диафрагмы выпол­ няют слегка выпуклым у вала в сторону большего давления, что обес­ печивает устойчивость ее от прогиба.

Сопла в диафрагме могут располагаться по всей окружности или только в ее части. В первом случае диафрагма будет с полным подво­ дом пара, во втором — с парциальным.

Диафрагмы бывают неразъемные и разъемные. Неразъемная диа­ фрагма представляет собой круглую пластину с отверстием в центре. Разъемная диафрагма состоит из двух полудиафрагм, смыкающихся в плоскости разъема. Верхнюю полудиафрагму устанавливают в крышке турбины, а нижнюю — в нижней половине корпуса. Для надежного стыкования по разъему одна полудиафрагма имеет шпонку, а другая—• паз для шпонки.

В главных судовых турбинах для удобства разборки и сборки при­ меняют только разъемные диафрагмы (неразъемные иногда используют у вертикальных вспомогательных турбин).

Конструкции диафрагм. По способу изготовления и крепления со­

зованы предварительно отштампованными лопатками 2, залитыми од­ ним концом в обод /, а другим — в тело диафрагмы 3. Для надежного сцепления лопаток с металлом обода и телом диафрагмы в концах ло­

Литые диафрагмы изготовляют из чугуна и используют при темпе­ ратуре пара до 200—270° С. Сопловые лопатки штампуют из листовой

ставляет собой два полудиска / постоянной толщины. На наружной поверхности полудиска имеется кольцевой выступ 2, на который наде-

51

вают целы-юфрезерованные сопла 3 с прорезями 6 в хвостовой части. После установки на место сопла прикрепляют к выступу 2 заклепка­ ми 5.

Для увеличения жесткости сопла скрепляют между собой по на­ ружной окружности полукольцами, которые входят в прорезанную в наружных выступах сопел канавку 4 и скрепляются с каждым соп­ лом штифтом. . .

В с в а р н о й д и а ф р а г м е (рис. 35) сопловые лопатки 1 нарезают из цельнотянутых полос и заводят концами в два ленточных бандажа — наружный 4 и внутренний 3. Наружный бандаж привари­ вают к ободу 5, а внутренний — к полотну 2 диафрагмы.

В этих диафрагмах возможно применение профильных светлокатаных лопаток, что уменьшает расход нержавеющей стали, удешевляет стоимость и сокращает производст-

Установка и крепление диафрагм. Для установки диафрагмы в кор­ пусе турбины вытачивают пазы, в которые вставляют ободы диафраг­ мы. Иногда для этой цели в корпусе устанавливают одну или несколь­ ко обойм. Такая конструкция исключает возможность возникновения сил при расширении диафрагм.

52

навливают в пазах корпуса или обоймы на 3—6 радиальных штырях,

53

Как рабочие, так и направляющие лопатки в зависимости от профи­ ля делятся на активные и реактивные. У активных лопаток (рис. 38, а) профиль близок к симметричному, т. е. выходной угол ß 2 j I мало от­

Рис. 38. Профили лопаток

Активные профили имеют значительную толщину, а реактивные относительно тонки и по внешнему виду напоминают профиль крыла самолета.

Высота лопаток судовых турбин колеблется от 10 мм в первых сту­ пенях ТВД до 400 мм в последней ступени ТНД. Наиболее распростра­ нена ширина лопаток 14—60 мм. У неко­ торых конструкций турбин количество ло­

пар, служат так называемые вставки (про­ межуточные тела), или же лопатки делают с утолщенными ножками.

Для уменьшения тепловых потерь и на­ пряжений поверхности лопаток делают по­ лированными и с высокой степенью точ­ ности. Хвостовую часть лопатки выпол­ няют по предельным калибрам. В каждой ступени лопатки являются полностью ' взаимозаменяемыми.

Изготовление лопаток. По способу изготовления лопатки делятся на цельнокатаные, полуфрезерные, цельнофрезерованные и штампо­ ванные.

Ц е л ь н о к а т а н ы е (или цельнотянутые) лопатки (см. рис. 39) делают из прокатанных профильных полос, полученных в результате горячей или нескольких холодных прокаток и применяют" при неболь­ ших окружных скоростях. Механическая обработка этих лопаток

54

ограничивается фрезеровкой хвоста и вершины (могут быть и другие несложные операции, например, сверление отверстия для связной про­ водки и т. п.). Вставки у этих лопаток делают отдельно.

П о л у ф р е з е р о в а н н ы е лопатки изготовляют из профиль­ ных прокатанных полос с толщиной, соответствующей хвостовой части лопаток. Вогнутую в сторону профиля получают путем светлокатаного проката, а выпуклую (спинку) и хвост лопатки фрезеруют.

При изготовлении полуфрезерованных лопаток расход нержавею­ щей стали (по сравнению с целы-юфрезерованными) уменьшается при­ мерно на 50%. Одновременно резко снижается трудоемкость их изго­ товления.

Ц "е л ь н о ф р е з е р о в а и н ы е лопатки изготовляют вместе со вставками (с утолщенным хвостом) из горячекатаной полосовой ста­ ли прямоугольного и ромбического сечения и применяют при больших окружных скоростях. На рис. 40 показана схема пооперационного изготовления цельнофрезерованной лопатки, от заготовки / до гото­ вой лопатки 2, с Т-образным хвостом.

Фрезерованные лопатки обходятся дорого из-за того, что до 85% ценного металла уходит при обработке в стружку.

В последние годы лопатки с утолщенным хвостом стали делать.из

отход металла составляет около 10%. Однако в настоящее время та­ кой метод в основном применяют при массовом изготовлении лопаток одинаковых профилей.

Рис. 40. Изготовление цельнофрезерованных лопаток

Заготовки лопаток газовых турбин изготавливают также методом отливки в специальных формах.

В последних ступенях мощных турбин устанавливают высокие (до 400 мм) лопатки, у которых напряжение в хвостовом сечении от цент­ робежных сил весьма велико. Для уменьшения центробежных сил сокращают площадь сечения лопатки хвоста к вершине путем уменьшения ширины и толщины профиля (рис. 41, а).

БВ

У высоких лопаток с постоянным углом входа по высоте неизбе­ жен удар пара при входе в лопатку. Такой удар вызовет значительные потери энергии пара. Для обеспечения безударного входа на^лопатку по всей ее высоте лопатки последних ступеней иногда делают с закрут­ кой профиля, т. е. с профилем, угол которо­

Г-образные хвосты имеют направляющие лопатки, Т-образные типа «молот» и зубчиковые имеют как направляющие, так и рабочие лопатки.

56

Для уменьшения вибрации от воздействия струй пара концы ак­ тивных лопаток 3 (рис. 43) обычно скрепляют бандажной лентой 2, надеваемой своими отверстиями на шипы /. Шипы затем расклепывают.

Рис. 42. Формы лопаточных хвостов

Лопатки имеют Т-образный хвост 5 в диске 6. Между хвостами лопаток набирают вставки 4.

Бандажная лента состоит по окружности из нескольких отрезков, объединяющих 6—12 лопаток, между которыми имеются зазоры (1— 2мм) для теплового расширения. Концы отрезков иногда припаива­ ют к лопаткам.

Иногда (в случае больших окружных скоростей) каждую лопатку из­ готавливают как одно целое с бандажной полкой, смыкаясь, полки обра­ зуют сплошное кольцо — бан даж. В современных турби­ нах бандажные полки ряда соседних лопаток такой конструкции припаивают твердым припоем, образуя такие же пакеты лопаток, как и при накладных отрезках бандажной ленты. У крайней лопатки пакета полку немного

давление пара по обе стороны лопаток неодинаково, поэто­ му часть пара протекает че­ рез радиальные зазоры меж­

ду рабочими лопатками и кор- Рис. 43. Крепления цельнотянутых лопаток

57

пусом, а также направляющими лопатками и ротором, не совершая работы. Для уменьшения протечки эти зазоры делают небольшими.

Не исключена возможность задевания лопаток за корпус или ротор (например, при неравномерном расширении отдельных частей турби­ ны, короблении и т. п.). Чтобы предотвратить аварию, концы реак­ тивных лопаток обычно заостряют (см. рис. 37, б), вследствие чего при задевании о корпус или ротор они легко стачиваются. У таких лопаток ленточный бандаж не ставят. Pix назначение выполняет связ­ ная проволока, которую пропускают через отверстия или вырезки в верхних частях лопаток и припаивают к лопаткам серебряным при­ поем (рис. 44). Между отдельными отрезками проволоки, как и у лен­

В этом случае либо заостряют выступающий край бандажа и распола­ гают против хвостовой части лопатки (рис. 45, а), образуя небольшой осевой зазор, либо на бандаже делают радиальные выступы — гре­

с той или иной степенью реактивности) часто устанавливают также бандажи с уплотнителы-іыми выступами. Такие лопатки имеют турби­ ны Кировского завода.

У коротких реактивных лопаток высотой менее 30 мм связываю­ щую проволоку обычно не ставят. У высоких активных или реактивных лопаток в дополнение к ленточному бандажу или к верхнему ряду связной проволоки ставят, в зависимости от высоты лопаток, еще один-

1 два ряда проволоки.

Скрепленная между собой тем или иным способом группа лопаток (6—12 штук) образует так называемый лопаточный пакет. Пакеты между собой не связаны и могут свободно колебаться во всех направ­ лениях.

58

Иногда для уменьшения амплитуды колебаний пакетов между со­ седними пакетами ставят проволочные мостики (демпферы, см. рис. 44). Мостик представляет собой короткий кусок проволоки 1, припаян­ ный к двум-трем лопаткам одного пакета и свободно проходящий (с зазором а) сквозь отверстия двух-трех концевых лопаток соседне­ го пакета; под действием центробежной силы проволока мостика при­

жимается к этим отверстиям.

На рис. 46 представлено крепление лопаток с верховыми хвоста­ ми на заклепках по способу Ленинградского металлического завода.

Замки. Для возможности ввода лопаточных хвостов погруженного типа в пазы ротора (или корпуса) в последних делают уширение (ко­ лодец). Лопатки м вставки поочередно заводят в это уширение и про-

Рис. 48. Конструкции замков

гоняют по окружности до надлежащего места (рис. 47). После набора всех лопаток и вставок уширение заделывают замками. При больших диаметрах ротора делают два и даже три замка.

У замка для лопаток с Т-образным хвостом (рис. 48, а) уширение в пазе диска сделано за счет удаления выступов (на рисунке показаны пунктиром), удерживающих хвосты лопаток. Замковую вставку за­

59