Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
420
J
V
Рис. 306. Формы линзовых компенсаторов
быть установлены на газопроводах не только круглого, но и прямоугольного сечения.
Линзы типа В и Г требуют для изготовления специального оборудования и приспособлений. Поскольку боковые поверхности гофров выполнены плоскими, эти компенсаторы способны воспринимать ограниченные давления. В энергомашиностроении широко применяют эти компенсаторы, но их ряд нормализован только на условное давление до 6 кГ/см2 и диаметр до 1400 мм. В газо-турбостроении этот тип компенсаторов нашел преимущественное распространение для всех участков газовоздушного тракта, в том числе на давления до 20 кГ/см2. Применение ненормализованных компенсаторов требует специального их расчета, а в ряде случаев и экспериментальной отработки.
На рис. 307, а показан трубопровод между турбиной высокого давления и камерой сгорания низкого давления ГТУ мощностью 50 000 кет. Диаметр трубопровода 1300 мм, температура газа 600° С, давление 6 кГ/см2-, материал — сталь 1Х18Н9Т. Тепловое расширение трубопровода, равное 125 мм, воспринимается линзовым компенсатором с двенадцатью гофрами. Для равномерной нагрузки отдельных линз средняя часть трубопровода имеет собственные стяжки; таким образом, весь трубопровод состоит из трех отдельных участков с четырьмя гофрами каждый.
В изображенных на рис. 307, а я б компенсаторах гофры располагаются снаружи трубопровода и не создают дополни-
Рис. 307. Линзовые компенсаторы трубопроводов ГТУ мощностью:
а и б — 50 000 квт\ в — 10 000 кет фирмы Броуи-Бовери; г — 5500 л. с. фирмы Бритиш Томпсон Хаустон
421
тельных сопротивлений движению потока. Зазор между трубопроводом и компенсатором должен быть выбран таким образом, чтобы при любых возможных перекосах не было защемления внутренней трубы гофрами, иначе возможны перегрузки отдельных линз. Схема компенсатора ГТУ фирмы Броун—Бовери показана на рис. 307, в. В этих компенсаторах внутри каждой линзы вварен короткий участок трубы, что исключает защемление гофр, но несколько увеличивает гидравлические потери на этом участке.
1 2 3
Рис. 308. Тороидальный компенсатор установки ГТ-700-4 НЗЛ:
J — труба; 2 — торовое кольцо; 3 — стяжка
При высокой температуре рабочей среды работоспособность компенсатора может быть обеспечена с помощью его охлаждения. В ГТУ мощностью 5500 л. с. фирмы Бритиш Томпсон Хаустон компенсаторы перепускных газопроводов между турбинами высокого и низкого давления заключены во внешний герметичный кожух (рис. 307, г), в который поступает воздух из отбора компрессора высокого давления. Температура газа 530° С, давление его 3,2 ат.
Ряд технологических и конструктивных преимуществ перед линзовыми компенсаторами имеют компенсаторы тороидальные, изготовленные из тонкостенных труб, согнутых в кольцо. Тороидальные компенсаторы способны работать при более высоких
422
давлениях, чем линзовые. На рис. 308 показан компенсатор конструкции Невского машиностроительного завода им. Ленина. Первоначально трубу компенсатора приваривали к обечайке двойным швом (узел А); это резко повышало жесткость компенсатора и являлось причиной образования трещин в околошов-ной зоне торообразных элементов. Затем (узел Б) трубу стали сваривать с обечайками одним внутренним швом; при таком соединении напряжения в околошовной зоне в 2—2,5 раза ниже, чем в наиболее нагруженных участках тора. Недостатком торообразных компенсаторов является повышенная их жесткость.
Сильфонные компенсаторы, изготовленные гидравлическим или гидромеханическим формованием из тонкостенных труб, имеют значительно большую гибкость, чем линзовые и тороидальные. При высоких давлениях среды применяют многослойные силь-фоны, способные противостоять давлению 60 кГ/см2 при диаметре трубопровода 500 мм. Допустимая температура среды определяется материалом компенсатора: стали типа 1Х18Н9Т позволяют поднять температуру до 800° С. Сильфонные компенсаторы изготовляют на специальном оборудовании, это предопределяет их высокую стоимость при мелкосерийном производстве. Число сварочных швов сведено к минимуму (рис. 309).
Описанные выше типы компенсаторов в большинстве своем имеют стяжные элементы, воспринимающие распорные усилия от деформации компенсатора и от давления рабочей среды внутри трубопровода. При отсутствии стяжек усилия передаются на турбомашины и теплообменные аппараты. Так, из-за отсутствия стяжных элементов между турбокомпрессором и силовой турбиной ГТУ фирмы Бристоль — Сиддли распорное осевое усилие между турбинами составляет 18 т.
Обычно одна серия гофров наряду с осевыми перемещениями обеспечивает и излом осей, поэтому стяжки выполняют в виде шарнирных соединений (рис. 310).
Две серии линзовых компенсаторов с промежуточным участком трубопровода или один гибкий сильфонный компенсатор могут воспринимать параллельное смещение сопрягаемых трубопроводов; при этом фланцы перемещаются в параллельных плоскостях. Стяжки в этом случае выполняют в виде нескольких расположенных по окружности шпилек со сферическими шайбами под гайками (рис. 307,6 и 311), в виде цепных стяжек 27* 423
