Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Во входных патрубках можно различить две зоны: в первой осуществляется поворот и равномерное распределение потока к кольцевому сечению перед конфузором; во второй зоне в конфузоре происходит ускорение потока перед входным направляющим аппаратом.
Изображенные на рис. 95; 101, а и б патрубки характерны тем, что обе их зоны имеют плавный переход. Этой группе пат-168
рубков присущи относительно большие осевые размеры, ЧТО осложняет крепление переднего подшипника компрессора и доступ к нему. Как правило, корпус подшипника опирается на
Рис. 101. Входные патрубки компрессоров с радиальным подводом:
а — ГТУ 305S фирмы Кларк; б — ГТУ мощностью 1000 квт фирмы Аллен; в — ГТУ мощностью 250 л. с. фирмы Остин; г — ГТУ мощностью 15 000 квт фирмы Вестингауз; д — ГТУ мощностью 250 л. с. фирмы Аллен; I — радиальные ребра; 2 — радиальные лопатки
патрубок, конструкция которого должна быть достаточно жесткой. Такие патрубки в основном выполняют литыми для создания необходимой плавной конфигурации. Связь обоих контуров патрубка осуществляется с помощью радиальных ребер. В кон-
169
струкдиях некоторых патрубков литым силовым элементом служит только конфузорная часть патрубка, а собственно патрубок изготовляют тонкостенным из листовой стали. Изображенный на рис. 101, б патрубок легкой судовой ГТУ для уменьшения массы выполнен сварным из тонкой листовой стали. Поскольку жесткость патрубка недостаточна для восприятия нагрузки от ротора, в нижней половине патрубка выполнен проем, внутри которого размещен опорный стул переднего подшипника и привод вспомогательных механизмов.
Сложность крепления переднего подшипника и доступа к нему привели к тому, что несмотря на наиболее благоприятные с точки зрения аэродинамики формы, эти патрубки получили ограниченное применение.
Преимущественное же распространение во всех областях стационарного и транспортного газотурбостроения приобрели входные патрубки, частично охватывающие корпус компрессора (рис. 89, 90, 91, а и б; 92, а, б, в и е). Эти патрубки характерны тем, что благодаря относительно большому свободному пространству над корпусом компрессора достигается равномерный подвод воздуха к кольцевому сечению конфузора с минимальными потерями давления. При этом сокращена длина входной части компрессора и освобожден доступ к переднему подшипнику.
В случае необходимости передний подшипник может быть размещен в отдельном стуле, причем последний может служить также опорой корпуса компрессора.
В первых ГТУ входные патрубки компрессоров профилировались из условия сохранения в зоне подвода воздуха к конфу-зору постоянной скорости в каждом сечении, равной скорости воздуха на входе в патрубок. Так, сечение для прохода воздуха в плоскости разъема принималось равным половине сечения на входе и т. д. Это предопределяло сложную конфигурацию патрубка и диктовало единственно возможный технологический вариант исполнения — литье.
Проведенные в последующие годы экспериментальные исследования показали, что если обеспечить достаточно большие сечения в зоне подвода воздуха к конфузору, то потери давления на этом участке будут незначительны и поле скоростей перед входным направляющим аппаратом будет равномерным. Исходя из этого большинство входных патрубков осевых и центробежных компрессоров современных ГТУ выполнены с постоянным сечением. Этим упрощены литейные формы и патрубки можно изготовлять из листовой стали (рис. 90, а; 93, б; и 101, г, д). Патрубки постоянного сечения в одинаковой мере используют как в осевых, так и в центробежных компрессорах. Некоторые конструкции патрубков имеют большие размеры, предопределяющие низкий уровень скоростей в тангенциальном направлении 170
171
(рис. 93, б; 101, г и др.). В ГТУ мощностью 3000 квт фирмы Зульцер корпус компрессора выполнен двухстенным, причем: диаметр внешнего корпуса почти в 2 раза больше внутреннего № кольцевая полость между корпусами служит входным патрубком (рис. 92, б).
Патрубки постоянного сечения отличаются большим разнообразием форм и вариантов. Наряду с литыми конструкциями с плавными очертаниями стенок широко применяются сварные конструкции простейших форм с плоскими стенками, цилиндрическими обечайками и прямыми углами в местах их стыков. Дляі сокращения размеров и массы, а также для облегчения доступа к подшипнику патрубки иногда выполняют переменного сечения,, но с простейшей конфигурацией (рис. 92, е).
Поскольку основным поводом для применения патрубков,, охватывающих корпус компрессора, является сокращение осево-
Рис. 105. ГТУ мощностью 5500 квт фирмы Кларк
го размера входной части, конфузор в большинстве подобных: патрубков выполняют криволинейным с минимальным радиусом) поворота. В некоторых конструкциях предусматривают кольцевые направляющие ребра (92, д и 101, г).
Входные патрубки компрессоров выполняют и с двусторонним входом (рис. 102—105). Большинство этих патрубков принадлежит ГТУ малой мощности, в которые воздух поступает непосредственно из помещения, из двух фильтров или глушителей шума всасывания, расположенных по обеим сторонам1 двигателя (иногда непосредственно в патрубке, рис. 103). Патрубки с двусторонним подводом, которые показаны на рис. 104,. обладают положительными качествами осевого входа и одновременно позволяют разместить перед компрессором коробку а приводными механизмами.
