34. Что собой представляет диафрагма турбинной ступени?

Под турбинной ступенью понимается совокупность неподвижного ряда сопловых лопаток и подвижного ряда рабочих лопаток. Сопловые решётки крепятся в неподвижной диафрагме. Диафрагма представляет собой пластину, состоящую из двух половин; она разделяет области двух давлений и должна быть очень жёсткой. Рабочие лопатки закрепляются на дисках, которые потом насаживают на вал. Проточная часть осевой ступени и развёртка цилиндрического сечения по среднему диаметру ступени представлена на рис. 2.4.

В современных конструкциях ступенях, работающих при температурах выше 250 С, применяются диафрагмы сварной конструкции Полученная решетка лопаток при­варена сварным швом к телу и ободу диафрагмы. Диафрагмы, как правило, имеют горизонтальный разъем, поэтому число сопловых лопаток во всей диафрагме четное.

В первых ступенях современных турбин из-за больших перепадов давления на ступень диафраг­мы выполняют большой толщины. При небольшой высоте лопаток и большой хорде профиля относи­тельная высота сопл оказывается весьма малой. В результате этого концевые потери в таких сопло­вых решетках увеличиваются. Чтобы снизить кон­цевые потери энергии, в последнее время применя­ют профили сопловых лопаток с удлиненной вход­ной кромкой (рис. 3.41).

В ряде турбин нашли применение диафрагмы с узким профилем направляющих лопаток. В этих диафрагмах тело и обод изготовлены из одной по­ковки, а каналы между ребрами жесткости (стойка­ми) получены с помощью механической обработки (долблением). Ширина сопловых лопаток намного меньше, чем ширина диафрагмы. Это сделано для уменьшения концевых потерь, зависящих от отношения длины лопатки к размеру хорды профиля. Использование узких сопловых лопаток позволяет увеличить их относительную высоту. Однако, хотя число ребер жесткости меньше числа лопаток, на торцевых поверхностях каналов между ребрами об­разуется пограничный слой относительно большой толщины, который снижает общую эффективность решетки. Поэтому экономичность решеток обоих видов (с широкими лопатками и с узкими лопатка­ми, но широкой диафрагмой) оказывается примерно одинаковой, а иногда и пониженной при узких ло­патках. Диафрагмы с узкими лопатками в настоя­щее время применяют редко.

Для ступеней, работающих в области невысоких температур пара, например в части низкого давле­ния турбин небольшой мощности, находят приме­нение литые диафрагмы. Сопловые лопатки в этом случае выполняют штампованными из стального листа. Своими концевыми частями они заливаются в тело и обод диафрагмы (рис. 3.42), отливаемые из чугуна или стали. Для повышения прочности креп­ления лопаток в отливке концы их выполняют с от­верстиями или с пазами. Литые диафрагмы рас­смотренной конструкции не обеспечивают высокого аэродинамического совершенства сопловых ка­налов по следующим причинам: поверхности мери­диональных обводов имеют высокую шерохова­тость из-за литья; по условиям технологии нельзя обеспечить высокую точность установки лопаток и размеров межлопаточных каналов; невозможно соз­дать высокоэффективный профиль сопловой лопат­ки из листовой стали. Поэтому в последних ступе­нях мощных конденсационных турбин ТЭС и АЭС находят применение как фрезерованные лопатки, так и сварно-штампованные (рис. 3.43).