Диафрагмы

Сопла промежуточных ступеней активных турбин располагают в неподвижных диафрагмах, закрепленных в корпусе турбины, назначение которых - отделять одну ступень от другой. Диафрагма (рис. 1) состоит из полотна I, представляющего собой ее остов, сопел 2, обода 3 и уплотнительных колец 6, устанавливаемых в месте прохода вала че­рез центральное отверстие диафрагмы. На рис 1 также показаны крышки 4 и корпус 7 турбины, штифты 5, фиксирующие диафрагму относи­тельно корпуса турбины.

Рис.1 Диафрагмы активной турбины

Диафрагмы бывают неразъемные и разъем­ные. Неразъемная диафрагма представля­ет собой круглую пластину с отверстием в центре; разъемная состоит из двух полудиафрагм, смыкающихся в плоскости разъема. В судовых турбинах применяются только разъемные диафрагмы.

По способу изготовления и крепления сопловых лопаток диафрагмы подразделя­ются на литые, наборные и сварные. В судовых турбинах в основном применяют­ся сварные диафрагмы.

На рис.2 представлен вид крепления сопел в наборно-сварной диафрагме

Рис.2 Наборно-сварная диафрагма

76

В ободе 2 и полотне 3 диафрагмы проточены кольцевые Г-образные пазы, в которые заводятся фрезерованные сопла I, образующие сопловые каналы. Далее диафрагму скрепляют хомутом и сопла по всей дуге приваривают к ободу и полотну сваркой. В корпусе турбины (см. рис. I) вытачиваются кольцевые пазы, в которые вставляются ободы диафрагмы.

РАБОЧИЕ И НАПРАВЛЯЮЩИЕ ЛОПАТКИ

Лопатки являются самыми ответственными и напряженными деталями турбин. Стоимость изготовления лопаточного аппарата составляет примерно 35% стоимости турбины. По своему назначению лопатки делятся на рабочие (подвижные) и направляющие (неподвижные в реактивных турбинах и турбинах со ступенями скорости), закрепленные в корпусе.

Рис. 3 рабочие лопатки и их крепление на диски

Лопатка состоит из трех частей (рис. 3):корня или хвоста 5,

77

служащего для закрепления ее в роторе или корпусе, рабочей части 3, омываемой паром, вершины 1. Вершину лопатки делают в виде шипа, на который насаживают и закрепляют бандажную ленту 2.Профиль ло­патки имеет вогнутую и выпуклую части. Выпуклая поверхность профи­ля называется спинкой лопатки. Как рабочие, так и направляющие лопатки в зависимости от профиля делятся на активные и реактивные. У активных лопаток профиль близок к симметричному, у реактивных лопаток профиль несимметричный (рис. З, ст. 68). Высота лопаток в турбине колеблется от 1см до 40см. Для образования промежутков (каналов) между лопатками, по которым идет пар, служат так называемые вставки 4 или же лопатки делают с утолщенными ножками. Все лопатки делают с высокой степенью точности и чистоты поверхности. Материалом для лопаток служит качественная легированная сталь, так как лопатки подвержены высоким механическим и тепловым нагрузкам во время работы.

По способу изготовления лопатки делятся на цельнотянутые, по­луфрезерованные, цельнофрезерованные и штампованные. Лопатки в роторе крепятся в основном двумя способами(рис. 4):

Рис. 4 Форма лопаточных хвостов

78

крепление погруженного типа (схемы а, б ,в, д, е), когда хвосты I лопаток заводят в кольцевые выточки 2 в ободе диска или барабана; крепление верхнего типа (схема г ), когда хвосты I лопаток наде­вают верхом и закрепляет на гребне2 диска, обод диска получает­ся облегченным. Для уменьшения вибрации лопаток от воздействия струй пара и от резонансных колебаний концы лопаток (см. рис. 3) обычно скрепляют бандажной лентой, надеваемой отверстиями на ши­пы, которые затем расклепывают.

РОТОРЫ И ДИСКИ

Ротор (рис. 5) состоит из следуюцих основных деталей: вала I

Рис. 5 Ротор дисковой (а) и барабанного (б) типов

79

дисков или барабанов с рабочими лопатками 2 упорного гребня 3 соединительной муфты 4 (ротор реактивной турбины имеет еще думмис 5).

Конструктивно роторы разделяют на дисковые и барабанные. В ак­тивных турбинах ротор составляют из дисков (рис. 5, а). Для реак­тивных турбин применяют барабанные роторы (рис. 6, б). При диамет­ре дисков до одного метра, дисковые роторы выполняют обычно цельноковаными, т.е. ротор вместе с дисками выполняется из одной по­ковки. Как правило, цельнокованый ротор имеет осевое сверление, служащее для облегчения ротора и металлургического контроля плав­ки. При больших диметтрах дисковые роторы обычно делают составны­ми (отдельные диски насаживают на вал).

Диск является основной частью ротора в передаче крутящего момента от рабочих лопаток к валу. Он состоит из трех частей (см. рис. 5, а) Часть а диска, на которой крепят лопатки, называется ободом; часть б, которой диск насаживается на вал, - ступицей; средняя часть в, соединяющая обод и ступицу, - полотном. В турбинах чаще применяют непосредственную посадку дисков на вал составных роторов. Диски выполняют из тех же материалов, что и лопатки. Барабанные роторы по конструкции подразделяют на цельнокованые и полые составные. Как правило, барабаны роторов большого диаметра для уменьшения массы выполняют полыми (рис. б). Здесь же (см. рис. 5, а) показана турбина заднего хода б.

УПЛОТНЕНИЯ

В турбинах устанавливают наружные и внутренние уплотнения. К наружным (концевым) относятся уплотнения в местах выхода вала из корпуса турбин. Назначение их состоит в том, чтобы уменьшить утечки пара из корпуса турбины (при давлении пара в корпусе тур­бины выше атмосферного) или препятствовать проникновению внутрь корпуса наружного воздуха (при давлении в корпусе меньше атмос­ферного). Уплотнения в местах прохода вала через диафрагмы и у думмисов называются внутренними.

С целью предотвращения утечек пара из турбины в машинное отделение и подсоса воздуха в турбину, последнюю оборудуют систе­мами укупорки и отсоса пара.

В коробках наружных уплотнений (рис. 6) устанавливают

По

80

Рис. 6 схема наружных уплотнений в корпусе турбин

две камеры. Внутренние камеры 2 наружных уплотнений, расположенные ближе к корпусу турбины, соединены с системой укупорки. В них под­держивается постоянное избыточное давление пара, несколько боль­шее атмосферного (0,11- 0,12 МПа). Внешние камеры 3 наружных уплот­нений связаны с системой отсоса. Давление в них поддерживается нес­колько меньше атмосферного (0,09 – 0,097 МПа).

На рис. 6 приняты следующие обозначения: I - впуск пара в турбину; 2 - внутренние камеры наружных уплотнений; 3 - внешние ка­меры наружных уплотнений; 4 -лабиринтовые уплотнения; 5- выход пара в конденсатор; 6 - вал ротора. Стрелками показано движение пара и воздуха в лабиринтовых уплотнениях.

В паровых турбинах применяют лабиринтовые уплотнения (рис.7)

рис. 7 Лабиринтовые уплотнения

81

Сущность работы лабиринтового уплотнения заключается в пропуске пара через ряд малых кольцевых зазоров, за каждым из которых сле­дует относительно большая кольцевая камера. При движении пара через зазор давление его уменьшается, а кинетическая энергия возрастает и расходуется на образование вихрей в камере. В результате несколь­ких расширений пара и завихрений в камерах (показаны стрелками) давление пара падает до атмосферного, удельный объем значительно возрастает, а скорость пара то повышается, то падает почти до ну­ля. Благодаря этому утечка пара через уплотнение становится очень малой.