Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
В авиационных газотурбинных двигателях в связи в жесткими массовыми ограничениями и резкими изменениями режимов работы достаточно широко используют неразъемные корпуса. Применяют неразъемные корпуса осевых компрессоров и в стационарной практике. Так, в ГТУ мощностью 10 000 квт и 40 000 квт фирмы СТАЛ — Лаваль компрессоры выполнены без горизонтальных разъемов, чем достигается возможность быстрого пуска установок. Диафрагмы компрессоров также не имеют разъемов.
Сборку компрессоров выполняют в следующем порядке: дисковые роторы, стянутые одним центральным болтом или рядом периферийных, после балансировки разбирают, между дисками устанавливают диафрагмы, затем ротор снова стягивают болтами и весь этот узел вводят с торца корпуса в осевом направлении. Естественно, что при такой конструкции для ревизии облопачивания необходим демонтаж компрессора и его полная разборка. Поскольку в стационарных и транспортных ГТУ нет жестких ограничений в части массовых показателей, в этих установках нашли применение двухстенные корпуса, внешнюю часть которых выполняют без разъема, а внутреннюю — с горизонтальным разъемом.
На рис. 84 показана ГТУ замкнутого цикла, рабочим телом в которой служит гелий. Так как основным требованием для
157
таких установок является герметичность, внешняя часть корпуса принята неразъемной. Внутренняя часть корпуса имеет горизонтальный разъем, но это соединение может быть выполнено фланцами минимальных размеров, поскольку кольцевое пространство между внутренней и внешней частями корпуса уплотнено избыточным давлением среды. Аналогичным образом выполнен и корпус компрессора ГТУ открытого цикла ЕМ-27Р фирмы Инглиш Электрик (рис. 94). При сборке компрессора
внутренняя его часть вместе с’ ротором вводится в осевом направлении во внешнюю часть корпуса.
Среди многообразия корпусов разработаны конструкции с разъемным одностенным корпусом и неразъемными патрубками — входным и напорным (рис. 95).
Преимуществом неразъемных патрубков является возможность установки их в любом положении относительно корпуса в зависимости от компоновки сопрягающихся воздухопроводов. Так, входной патрубок ГТУ фирмы Рустон может быть зафиксирован относительно корпуса через каждые 15°. На рис. 95 показано положение патрубка при подводе воздуха снизу, а на рис. 54 при подводе сбоку. Напорный патрубок компрессора этой ГТУ также может быть закреплен в различных положениях. (Особенностью этой установки является крепление корпусов подшипников не к патрубкам, а к корпусу компрессора, вследствие чего и достигается возможность поворота патрубков.)
При осевом подводе воздуха в компрессор кольцевой входной патрубок, несущий передний подшипник, выполняют обычно неразъемным (см. рис. 94), поэтому, чтобы вынуть ротор, необходимо демонтировать весь компрессор.
Корпуса одноступенчатых центробежных компрессоров состоят из входного патрубка, средней части корпуса, прилегающей к рабочему колесу, и напорного патрубка с диффузором. Конфигурация средней части корпуса отвечает очертаниям рабочего колеса, и конструктивные формы всего корпуса определены в основном входным и напорным патрубками.
158
Рис. 94. Двухстенный корпус компрессора ГТУ ЕМ-27Р с разъемным внутренним и неразъемным внешним корпусом фирмы Инглиш Электрик
Корпуса этих компрессоров выполнены из кольцевых элементов. В горизонтальных разъемах нет необходимости, так как рабочее колесо центробежного компрессора не требует систематического осмотра и проверки.
Конструкция корпусов многоступенчатых центробежных компрессоров значительно сложнее, поскольку подача воздуха в каждую последующую ступень связана с поворотом потока на 180° в кольцевых криволинейных каналах. При выходе из рабочего колеса первой ступени воздух поступает в радиальный диффузор, затем поворачивает на 180° и от периферии к центру по радиальному каналу (обратному направляющему аппарату)
Рис. 95. Корпус компрессора ГТУ TA с разъемной средней частью и неразъемными патрубками фирмы Рустон
идет к рабочему колесу второй ступени. Диффузоры и обратные направляющие аппараты могут быть выполнены безлопаточны-ми в виде гладких радиальных каналов (рис 96, а) или снабжены направляющими лопатками. В ГТУ фирмы Рустон (рис. 96, в) диффузор первой ступени снабжен направляющими лопатками, а обратный направляющий аппарат имеет два ряда лопаток — во внешнем ряду на кольце большого радиуса установлено 23 лопатки, во внутреннем ряду— 12 лопаток.
Корпуса крупных многоступенчатых компрессоров выполняют с горизонтальным разъемом (рис. 96, а, б), причем элементы, образующие диффузоры и обратные направляющие аппараты, также делают разъемными и закрепляют во внешнем корпусе на заточках по аналогии с диафрагмами паровых турбин. В двухступенчатых, центробежных компрессорах ГТУ малой мощности все детали корпусов выполняют неразъемными; корпус и ротор собирают последовательным набором деталей по общепринятым методам осевой сборки. Корпуса подобного типа имеют свободное кольцевое пространство с внешней стороны корпуса вокруг входного направляющего аппарата второй ступени
