ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Устройство паровой турбины из "Турбины тепловых и атомных электрических станций Издание 2 " 3 и 4 рассмотрено конструктивное выполнение элементов проточной части (рабочих лопаток, диафрагм, уплотнений), которая является наиболее важной составляющей турбины и определяет ее экономичность. Ниже описываются конструкции других элементов турбины, основы ее устройства в целом и примеры их конструктивного исполнения. [c.273] Валопровод турбоагрегата — это совокупность облопаченных, соединенных между собой роторов последовательно расположенных цилиндров и генератора. Роторы цилиндров соединяются посредством муфт. [c.273] Роторы ЦНД. Мощные конденсационные турбины имеют один или несколько двухпоточных ЦНД. Температура на входе в ЦНД (даже в турбинах с промежуточным перегревом пара) невысока и не вызывает ползучести. Вместе с тем объем пара, покидающего ЦНД, достаточно велик, поскольку давление в конденсаторе мало. Это привело к щирокому распространению сборных роторов (рис. 11.1), диски и вал которых изготавливаются отдельно, а затем собираются в единое целое с помощью горячей посадки дисков на вал. Поэтому такие роторы часто называют роторами с насадными дисками. [c.273] Каждый диск обычно состоит из обода, в котором выполняют профильные пазы для размещения хвостовиков лопаток, полотна (профильной части) и ступицы, внутренняя поверхность расточки которой сопрягается с посадочной поверхностью вала. Полотно диска профилируют так, чтобы обеспечить прочность диска при максимально возможной частоте вращения. Из этих же соображений выбирают ширину ступицы. [c.274] Перед посадкой диска на вал размер его внутренней расточки несколько меньше, чем диаметр поверхности посадки вала. Разность радиусов вала и расточки дисков до посадки называется натя-го м. Обычно натяг составляет 0,4—0,5 мм. Перед насадкой диск разогревают для того, чтобы его внутренний диаметр стал больше диаметра вала. Вал ставят вертикально и надевают на него диск. После охлаждения диаметр расточки диска уменьшается, диск плотно садится на вал и в месте их сопряжения возникает контактное давление, препятствующее провороту диска на валу. Передача крутящего момента с диска на вал осуществляется за счет контактного давления между ними. [c.274] Контактное давление зависит от частоты вращения. Если ротор не вращается, то оно максимально. При увеличении частоты вращения диск расширяется в радиальном направлении сильнее, чем вал, и в результате при некоторой частоте вращения, называемой освобождающей, контактное давление исчезает и крутящий момент не может передаться на вал через посадку. Поэтому освобождающая частота вращения диска должна быть больше, чем любая возможная частота вращения. [c.274] Чем больше натяг посадки, тем выше освобождающая частота вращения. Однако натяг создает дополнительную напряженность в диске, и поэтому чрезмерный натяг вреден. При проектировании натяг рассчитывают очень точно для того, чтобы обеспечить достаточный запас по освобождающей частоте врашения по отношению к рабочей, но не создать без необходимости излишние напряжения от посадки. [c.274] В условиях эксплуатации возможно временное ослабление посадки диска на валу, например при быстром увеличении температуры в проточной части, когда диск может прогреться быстрее вала. Для того чтобы гарантировать передачу крутящего момента в таких условиях, между диском и валом устанавливают осевые шпонки (рис. П.2). Соседние диски насаживают на вал обязательно с осевым тепловым зазором (0,14—0,3 мм), не препятствующим их взаимному тепловому расширению и исключающим изгиб ротора. На самом валу диски фиксируют в осевом направлении разъемными кольцами. [c.274] На рис. 11.4 показан сборный ротор ЦНД некоторых турбин ХТЗ. Все диски насаживаются на вал без осевых шпонок. Первые диски связаны торцевыми шпонками, а крутящий момент от них передается на вал (в случае ослабления посадки) с помощью торцевых шпонок, установленных между торцевыми поверхностями выступа вала и первого диска. Крутящий момент с двух последних дисков передается на вал через торцевые шпонки, расположенные между ними и специальными шпоночными кольцами, насаженными на вал с натягом и на осевой шпонке. [c.275] Основное достоинство сборных роторов состоит в том, что их можно выполнить очень больших размеров с высоким качеством дисков и вала. Основные недостатки сборных роторов связаны с высокой напряженностью насадных дисков, возможностью ослабления посадки и появления трещин из-за коррозии под напряжением в шпоночных пазах. [c.275] Напряжения, вызванные вращением, в сварном роторе меньше, чем в сборном, так как в нем отсутствуют центральное отверстие (это снижает напряжения более чем в 2 раза) и посадка диска на вал. В свою очередь, эти два обстоятельства позволяют исключить у дисков ступицу, а профиль диска сделать таким, чтобы напряжения в нем мало изменялись по радиусу. Вместе с тем требования сварки и последующего отпуска не позволяют применить для сварных роторов высокопрочные стали. [c.276] Определенным недостатком сварного ротора является затрудненный контроль состояния его металла при капитальных ремонтах. [c.276] На ЛМЗ для ЦНД турбины К-1000-5,9/50 для работы с ВВЭР изготовлен цельнокованый ротор без центрального отверстия (рис. 11.6). Этот ротор выполнен из металла с высоким уровнем прочности, а его конструкция имеет многие преимущества сварного ротора, но не имеет сварных швов. [c.276] Роторы ЦВД и ЦСД. Для ЦВД в основном используются цельнокованые роторы (рис. 11.7). Собственно ротор, состоящий из вала и дисков, изготавливается из одной поковки. На периферии дисков выполняют пазы для установки рабочих лопаток. [c.277] Цельнокованые роторы (как и валы для сборных роторов) почти всегда выполняют с центральным отверстием, поскольку при затвердевании слитка, начинающемся с периферии, именно в центральной зоне концентрируются вредные примеси и дефекты, которые необходимо удалять. Эти дефекты тем более опасны, что расположены они в зоне максимальных напряжений. Центральное отверстие, хотя и увеличивает напряжения, позволяет проверить его поверхность и устранить дефекты, которые могут быть в нем. Используется оно и для периодического контроля за появлением и ростом дефектов в процессе эксплуатации. После осмотра полости отверстия его еще раз тщательно очищают и закрывают пробками, исключающими попадание в него воды, масла, а также посторонних предметов. [c.277] В тех случаях, когда на входе в цилиндр температура высокая, а объемный расход пара на выходе достаточно большой (например, в ЦСД), используют комбинированный ротор его паровпускная часть выполняется цельнокованой, а выходная — с насадными дисками (рис. 11.8). [c.277] Качество изготовления, сборки и центровки полумуфт в значительной степени определяет вибрационное состояние турбоагрегата. При соединении роторов с расцентровками или изломами естественной линии прогиба вала возникает интенсивная вибрация, делающая эксплуатацию турбоагрегата невозможной. В современных турбинах используют жесткие и полужесткие муфты. [c.277] Жесткие муфты для исключения вибрации требуют центровки очень высокого качества. [c.277] Пример простейшей жесткой муфты, чаще всего используемой для соединения роторов ЦВД и ЦСД, показан на рис. 11.9. Полумуфты 1 а 3 выполнены в виде фланцев заодно с валами соединяемых роторов. Центровка полумуфт обеспечивается с помощью кольцевого выступа, расположенного на одной полумуфте, и впадины, находящейся на другой. Перед подъемом краном любого из роторов их раздвигают с помощью отжимных винтов, ввинчиваемых в отверстия 4. Полумуфты стягиваются призонны-ми болтами 2, устанавливаемыми в строго соосные тщательно обработанные отверстия в полумуфтах с зазором 0,001—0,025 мм. Болты затягивают равномерно, контролируя их удлинения. Крутящий момент в жестких муфтах передается за счет сил трения между торцами полумуфт, возникающих из-за сжатия призонными болтами. Для точной повторяемости сборки валопровода после рассоединения используются конические болты 5. [c.277] На рис. 11.10 показана конструкция жесткой муфты с насадными полумуфтами, служащей для передачи крутящего момента с ротора турбины на ротор генератора. [c.278] Вернуться к основной статье