База книг в электронке для ЭНН УТЭК / газотурбинные установки

Для замера температуры рабочих и установочных вкладышей, в упорных кольцах предусмотрена система сверлений для установки трех термометров и датчика вибрации подшипника.

Установка и центровка вкладыша в расточки корпуса подшипника осуществляется 4-мя опорными подушками. Установка вкладыша в осевом направлении осуществляется за счет подгонки торцевых прокладок сегментов (9). Подвод масла к опорной поверхности вкладыша осуществляется через отверстие, проходящее сквозь опорную подушку, и далее через каналы в разъеме вкладыша масло подводится к рабочим и установочным колодкам. Слив масла осуществляется через отверстия (10) в верхней половине вкладыша. Давление масла 0,6-0,8 кг/см2.

Средний подшипник

Между турбиной и компрессором расположен средний подшипник. Он выполнен в виде двух вертикальных полуфланцев, соединенных перемычками, на ребрах которых установлен картер подшипника, имеющих расточки для установки опорного вкладыша и 2-х маслозащитных колец.

В корпусе среднего подшипника расположен опорный вкладыш (рис. 47).

Рис. 47. Опорный вкладыш

1− вкладыш из двух половин; 2 − подушка опорная; 3 − кольцо плавающее из двух половин; 4 − винт; 5 − штифт; 6 − кольцо стопорное из двух половин; 7 – прокладка

71

Опорный вкладыш выполнен с горизонтальным разъемом, соединенным 4-мя шпильками. Для фиксации в разъеме установлены штифты, а в верхней половине для удобства разборки имеются отжимные болты. Опорная поверхность вкладыша залита баббитом, по краям расточки имеются канавки, из которых через отверстия в нижней половине осуществляется слив масла из вкладыша. К торцам вкладыша винтами прикреплены обоймы с плавающими кольцами (3). Изготовлены кольца из 2-х половин, укрепленных в разъеме и зафиксированных от поворота штифта (5).

Установка и центровка вкладыша в корпусе подшипника при помощи 4-х подушек (2), которые крепятся к вкладышу винтами, под подушки устанавливаются прокладки.

Масло к вкладышу подводится через отверстия в одной из подушек и подается к валу у разъема вкладыша (Рм = 0,6-0,8 кг/см2). На подшипники уста-

навливаются вибродатчики.

Переднее лабиринтное уплотнение

Давление во всасывающей камере всегда меньше атмосферного на величину потерь в воздушном фильтре и трубопроводе. Поэтому может происходить подкос воздуха, содержащего много масляных паров из области переднего блока. Для защиты служит переднее лабиринтное уплотнение компрессора

(рис. 48), которое состоит из щитка (3) в расточке корпуса (1) и лабиринтного уплотнения, образованного гладкой поверхностью ротора (4) и ротором турбокомпрессора (2) с зачеканенными в него уплотнительными кольцами (5). Между кольцами имеется небольшой зазор. Между ротором и корпусом зазор значительно больше. Кольца делят щель между корпусом и ротором на ряд камер. Последовательно проходя через эти камеры, воздух теряет давление.

Рис. 48. Переднее лабиринтное уплотнение

1− корпус; 2 − ротор турбокомпрессора; 3 – щиток; 4 − поверхность корпуса; 5 − уплотнительное кольцо

72

Заднее лабиринтное уплотнение

Для предотвращения утечек сжатого воздуха из нагнетательной камеры служит заднее уплотнение компрессора лабиринтного типа (рис. 49). Оно об-

разовано внутренней поверхностью уплотнительной обоймы (3), установленного в расточке корпуса (1) и цилиндрической поверхностью ротора (2) с зачеканенными в нее уплотнительными кольцами (4). Заднее уплотнение является двухступенчатым. Первая ступень основная, имеет значительно больше колец, чем вторая. Лабиринтное уплотнение не является абсолютно герметичным для предотвращения попадания горячего воздуха на средний подшипник. В обойме выполнен кольцевой канал (5), из которого воздух, прошедший через первую ступень уплотнения, отводится по трубе (6) за обшивку.

Рис. 49. Заднее лабиринтное уплотнение

1 − корпус; 2 − ротор; 3 − уплотнительная обойма; 4 − уплотнительные кольца; 5 − кольцевой канал; 6 − труба; 7 − винт; 8 − гайка; 9 − дефлектор

Центровка обоймы уплотнения в расточке корпуса компрессора осуществляется при помощи 6-ти специальных винтов (7), расположенных в радиальных отверстиях; эти винты после окончания центровки крепятся гайками (8). От проворота обоймы фиксируется шайбой, расположенной в горизонтальном разъеме. К заднему торцу обоймы крепится кожух (дефлектор) (9), закрывающий часть ротора между компрессором и подшипником.

73

Сбросные клапаны

Для предотвращения помпажа компрессора на пусковых режимах преду-

смотрены сбросные (противопомпажные) клапаны, которыми частично сбра-

сывают воздух в атмосферу. На ГТК 10-4 воздух сбрасывается после 4-й ступени компрессора, для чего стоят 8 противопомпажных клапанов. Эти клапаны принимают участие для сброса воздуха при нормальной и аварийной ос-

тановке двигателя.

Сбросной клапан (рис. 50) собран в литом корпусе (1). В крышке корпуса

(2) запрессована втулка (3), внутри которой перемещается шток (5) с тарельчатым клапаном. Между тарелкой и подкладным кольцом (7) помещена пружина (8), открывающая клапан. Открытие клапана ограничено упорным кольцом (6), укрепленного на штоке гайками (4). Натяжение пружины регулируется толщиной кольца (7). Сетка (9) прикрывает 3 выхлопных отверстия в корпусе, через которые воздух после 4-й ступени сбрасывается в помещение машинного зала.

Рис. 50. Сбросной клапан

1 – корпус; 2 – крышка; 3 − втулка, 4 – гайка; 5 – шток; 6 − упорное кольцо; 7 − подкладное кольцо; 8 – пружина; 9 − сетка

74

В период запуска агрегата давление за 4-й ступенью компрессора низкое,

противопомпажные клапана открыты. По мере увеличения частоты растет и количество сбрасываемого клапанами воздуха и перепад давления, действующего на тарелки клапанов. Установкой определенного натяжения пружин добиваются, чтобы сбросные клапаны закрывались после выхода компрессора из опасной помпажной зоны (при частоте вращения ротора ω = 4200-4300 об/мин.).

Рама-маслобак

Фундаментная рама (рис. 51) служит основанием для сборки всего турбоблока и установки его на фундамент, одновременно являясь резервуаром для масла. Турбина и компрессор устанавливаются при помощи лап на стойках фундаментной рамы; при этом компрессор установлен на четырех стойках, а турбина – на двух стойках и четырех шарнирных опорах. Положение турбогруппы относительно рамы сохраняется с помощью поперечных шпонок, установленных в опорах, шарнирных опор, а также системы вертикальных шпонок. Передние лапы турбины имеют пазы, перпендикулярные оси агрегата, в которые входят шпонки, установленные на стойках рамы и являющиеся фикспунктом, обеспечивающим направленное тепловое расширение корпусов турбины и компрессора.

Рис. 51. Рама-маслобак

1 – корпус; 2 − опорные стойки; 3 − выход масла; 4 − перегородка, 5 – фланец; 6 − сливной отсек; 7 – фильтр; 8 – воздухоотделитель; 9 – фланец; 10 − отсек чистого масла

Для крепления корпусов к фундаментной раме в опоры шпонок завернуты болты, проходящие через отверстия в лапах корпуса. Отверстия в лапах большего диаметра, чем болты, а под головками болтов установлены с зазором шайбы; благодаря этому обеспечиваются свободные тепловые расширения

75

корпусов. Для облегчения подгонки вертикальных шпонок в шпоночные пазы корпусов установлены боковые щеки, которые крепятся болтами к корпусу и устанавливаются на шпонках. В задней части рамы выполнена опора для подшипника силового ротора. На эту опору вначале устанавливается и прибалчивается проставок, а на него крепится корпус подшипника. Для фиксации положения проставка относительно фундаментной рамы и подшипника относительно проставка установлено по два штифта.

Крепление рамы к фундаменту осуществляется специальными стяжками через сквозные отверстия в площадках рамы. Шесть реперных площадок (реперная площадка – исходная площадка для нивелирования, точной установки рамы маслобака при сборке и монтаже на станции) на раме служат для замеров гидростатическим уровнем положения рамы при заводской сборке и при монтаже на станции. Рама выставляется на фундаменте при помощи клиновых прокладок, устанавливаемых между опорными поверхностями низа рамы и металлическими площадками, выполненными на фундаменте. После установки агрегата по гидроуровню клиновые прокладки прихватываются между собой к раме и к площадкам сваркой. Для транспортировки рамы к ней прибалчиваются четырьмя рымболтами, снимаемыми после установки рамы на фундамент.

Внутренняя полость рамы, служащая масляным баком, разделена перегородками на отсеки грязного и чистого масла, между которыми установлены три сдвоенных сетчатых фильтра. Фильтры входят в обоймы и вдвигаются в бак через люк, закрываемый крышкой. Благодаря тому, что фильтры установлены по два последовательно, имеется возможность поочередной чистки фильтров в процессе эксплуатации. Все масло, сливаемое из подшипников, и системы регулирования, попадает в грязный отсек, в котором на пути масла установлено две воздухоотделительные камеры. Для уменьшения вспенивания масла сливные отверстия расположены ниже уровня масла в раме и отделены от воздухоотделителькых камер перегородками, перетекание через которые также способствует отделению воздуха. Основная часть воздуха удаляется из масла в воздухоотделительных камерах, для установки которых имеются люки, закрытые крышками. Из чистого отсека масло, прошедшее через фильтры, забирается насосами. На верхнем листе рамы имеется несколько люков, служащих для чистки внутренней полости бака, а также люк для установки пускового масляного насоса. На раме монтируется маслопровод с арматурой и другими устройствами маслосистемы.

Контроль уровня масла в маслобаке осуществляется дистанционно, а также местным указателем поплавкового типа. Воздух и пары масла удаляются из бака при помощи эжектора, установленного в общей системе отсоса. Заливка масла в бак производится только в грязный отсек.

Турбины ТВД и ТНД

В ГТУ установки ГТК-10-4 газ после камеры сгорания поступает в турбину ТВД, находящуюся на одном валу с компрессором. В этой турбине газ отдает

76

большую часть своей энергии, которая затрачивается на привод компрессора. Далее газ поступает на турбину ТНД, где отдает оставшуюся энергию на привод нагнетателя природного газа ТНД, смонтированного на конце силового ротора, вращающегося в подшипнике силового ротора. Обе турбины одноступенчатые и смонтированы в одном корпусе, имеющем внутреннюю теплоизоляцию. Предусмотрено охлаждение дисков воздухом, отбираемым из компрессора.

Корпус турбины

Корпус турбины (рис. 52) состоит из четырех частей соединенных вертикальными фланцами: передняя часть корпуса, диффузор и два выхлопных патрубка (правый и левый), соединенные вертикальными фланцами. Передняя часть корпуса и диффузор снабжены фланцами горизонтального разъема. Корпус турбины опирается на фундаментную раму шестью лапами. Лапы расположены на переднем корпусе турбины, жестко закреплены на раме. Прилив нижней части впускного патрубка служит для шпоночного соединения с фундаментной рамой.

Рис. 52. Корпус турбины

1 – передняя часть корпуса; 2 – диффузор; 3 – выхлопной патрубок; 4 – обойма; 5 – внутренняя вставка; 6 – стяжка; 7 – диффузор

В корпусе турбины в специальных расточках установлены: обойма направляющих лопаток, диафрагма с передним уплотнением, уплотнение крылатки и заднее уплотнение турбины.

77

Передняя часть корпуса

Передняя часть корпуса и диффузор снабжены фланцами горизонтального разъема, выхлопные патрубки горизонтальных разъемов не имеют. Передняя часть корпуса турбины двустенная: наружный литой корпус и внутренняя вставка, разгруженная от давления, из листовой жаростойкой стали.

Внутренняя жаропрочная вставка образует проточную часть турбины от входного патрубка до лопаток; зазор между вставкой и наружным корпусом заполнен тепловой изоляцией. Для обеспечения свободного теплового перемещения вставки относительно наружного корпуса крепление внутреннего корпуса в наружном осуществляется при помощи лапок на горизонтальном разъеме вставок, входящих в захваты наружного корпуса. Одно из этих соединений выполнено как фикспункт (место жесткого закрепления конструкции), предотвращающий осевое перемещение внутреннего корпуса относительно наружного. В конфузорной части внутренняя вставка крепится к наружному корпусу по меньшему диаметру через компенсатор, а по большему – при помощи закрывающего изоляцию экрана, который присоединен к наружному корпусу болтами и входит в паз на вставке.

Тепловая изоляция в горизонтальном разъеме и у фланца впускного патрубка покрывается кремнеземистой тканью, затем стальной сеткой и закрывается листами из жаростойкой стали, перекрывающими друг друга на стыках. Между листами верхней и нижней половины укладывается уплотняющий валик, состоящий из изоляции, завернутой в ткань и сетку.

Во входном патрубке имеется стяжка, придающая дополнительную жесткость корпусу, которая защищена от нагрева кожухом обтекаемой формы с изоляцией, а внутри через нее проходит охлаждающий воздух, отбираемый после пятой ступени компрессора.

На переднем торце корпуса выполнен кольцевой прилив, к которому крепится корпус среднего подшипника и два сегмента, соединяющие корпус компрессора и корпус турбины.

На том же торце имеются отверстия для прохода воздуха, который подводится затем по трубам для охлаждения элементов турбины. Впускной патрубок снабжен фланцем для крепления при помощи шпилек и гаек переходного патрубка от камеры сгорания к турбине.

Диффузор

Диффузор (рис. 52) выполнен сварным из листа и имеет наружную тепловую изоляцию. Во внутренней части диффузора изоляция закрыта металлическим кожухом. Для крепления к переднему корпусу диффузор снабжен вертикальным фланцем, которому примыкает кольцевая камера. К камере с двух сторон трубами подводится воздух из компрессора. Воздух через отверстие в вертикальном фланце и каналам подводится на охлаждение обоймы направляющих лопаток и дисков. В передней части диффузор имеет также

78

внутреннюю изоляцию, закрытую экранами, а в горизонтальном разъеме – листами. Выходная часть диффузора раздвоена для установки заднего подшипника турбины на фундаментную раму и заканчивается двумя фланцами, к которым присоединяются выхлопные патрубки.

Выхлопные патрубки

Выхлопные патрубки (рис. 52) выполнены из листа и имеют наружную тепловую изоляцию. Для большей жесткости они усиленны ребрами. Передние фланцы выхлопных патрубков присоединяются болтами к диффузору, задние – прямоугольной формы – соединяются с выхлопным трубопроводом. Фланцы вертикального разъема диффузора и выхлопного патрубка закрыты съемными матами, чтобы их можно было разобрать без разрушения изоляции.

Диафрагма с уплотнением

В передней части корпуса турбины в кольцевом пазе установлена диа-

фрагма (рис. 53).

Рис. 53. Диафрагма с уплотнением

1– труба; 2 – диафрагма; 3 – кольцевой канал; 4 – кольцо; 5 – отверстие

Врасточке диафрагмы выполнены канавки для лабиринтного уплотнения вала турбины. По двум полым штифтам через систему каналов небольшое количество воздуха от компрессора направляется в переднюю канавку уплотнения, запирает протечки газа в машинный зал и частично охлаждает вал и диск турбины. Верхняя часть (обод) диафрагмы имеет кольцевой канал, к которому

79

восьмью трубками подводится воздух. Через отверстия в канале воздух обдувает обод диска компрессорной турбины, обеспечивая требуемый уровень температуры металла диска. В ободе диафрагмы имеется проточка для установки нижних выступов направляющих лопаток первой ступени. К переднему торцу обода прижато кольцо внутренней вставки турбины, через отверстия которого проходит воздух, охлаждающий наружную поверхность обода. Козырек на ободе уменьшает осевой зазор между диафрагмой и диском турбины.

Диафрагма выполнена из двух половин, соединенных шпильками и гайками, законтренными проволокой. Разъем диафрагмы уплотнен планками, врезанными в пазы.

Центровка диафрагмы производится на разъеме корпуса турбины при помощи лапок, в которые ввернуты установочные винты, стопорящиеся гайками. После прицентровки под лапками устанавливаются шайбы. От поперечного перемещения диафрагма фиксируется двумя полыми штифтами, подводящими воздух.

За диафрагмой в корпусе турбины установлено уплотнение крылатки, выполненной на валу и являющейся дополнительным воздушным затвором. Уплотнение состоит из разъемной обоймы с двумя уплотнительными кольцами. Между диафрагмой и уплотнением крылатки имеется канал, из которого по трубам воздух и протечки через уплотнения удаляются за пределы машзала.

В диффузоре установлено уплотнение силовой турбины, которое предотвращает протечки газа между корпусами турбины и подшипника силового ротора. Это уплотнение выполнено в виде обоймы, в которой установлено 5 уплотнительных колец. Обойма имеет горизонтальный разъем, соединяемый при помощи шпилек и гаек.

Обойма направляющих лопаток турбины

Обойма с направляющими лопатками (рис. 54) установлена в кольце-

вую проточку корпуса, которая одновременно является каналом для подвода воздуха на охлаждение обоймы. Она центруется в корпусе при помощи лапок, в которых имеются установочные винты с гайками и шайбами. От поперечного смещения обойма удерживается снизу шпонкой, а сверху полым штифтом, по которому подводится воздух на охлаждение дисков.

Для предотвращения тепловых деформаций обойма выполнена без горизонтального разъема, но имеет небольшую съемную часть над ротором турбокомпрессора для удобства сборки. Эта съемная часть садится на зуб в вертикальном разъеме, а в горизонтальном – крепится шпильками с гайками, контрящимися проволокой; в этом же разъеме имеются штифты для фиксации съемной части относительно обоймы. В обойме выполнен канал, в который подводится воздух из канала над гребнем, и большое число горизонтальных отверстий, проходя по которым воздух охлаждает обойму.

Обойма направляющих лопаток первой ступени посажена на два коль-

ца, каждое из которых состоит из 4-х частей, установленных в Т-образных

80