Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Роторы многоступенчатых центробежных компрессоров ГТУ малой мощности (см. рис. 96, в) имеют две ступени сжатия; степень повышения давления порядка 5,5—7,0.
В многоступенчатых компрессорах замкнутых ГТУ и ГТУ большой мощности в связи с низкими окружными скоростями рабочие колеса выполняют обычно закрытыми с криволинейными лопатками (см. рис. 96, а и б). В роторе компрессора ГТУ мощностью 2000 квт фирмы Эшер — Висс рабочие колеса закрытого типа изготовлены из хромоникелевой стали и напрессованы на вал. В ГТУ фирмы Бритиш Томпсон Хаустон все элементы ротора компрессора выполнены из 3%-ной хромомолибденовой стали. Рабочие лопатки колес приклепаны к дискам; лопатки криволинейные, с наклоном назад — в сторону, противоположную направлению вращения ротора; окружная скорость 260 м/сек.
Рабочие лопатки
Рабочие лопатки компрессоров нагружены значительными центробежными и изгибающими усилиями, а также подвержены вибрационным нагрузкам вследствие неравномерности полей скоростей и давлений. К точности обработки профильной части и чистоте ее поверхности предъявляют очень высокие требования, так как эти факторы определяют к. п. д. компрессора и прочность лопатки. Лопатки полируют, причем забоины и риски выводят так, чтобы они имели очень плавные переходы. Радиус перехода от профильной к хвостовой части должен быть по возможности большим во избежание повышенной концентрации напряжений.
Материалом лопаток компрессоров стационарных и транспортных ГТУ служит обычно нержавеющая сталь; алюминиевые сплавы, широко используемые в авиационных двигателях, при работе в наземных условиях подвергаются усиленному эрозионному износу и коррозии. Активно эродируют также лопатки из пластических масс.
Применяют различные виды крепления лопаток к ротору, так как это хвостовое соединение работает при низких температурах и нагрузки в его элементах ниже, чем в хвостах турбинных лопаток.
202
Тип хвостового соединения определяется конструкцией ротора. При цельнокованых и сварных роторах обычно лопатки крепят в пазах, проточенных по окружности. Аналогичным образом
Рис. 129. Рабочие лопатки компрессоров:
а — ГТ-700-5 НЗЛ; б — ГТУ L-51C компании AEI; в — ГТУ G-9 ГДР;
1 — лопатка с зубчиковым хвостом; 2 — клин; 3 — замковая вставка; 4 — стопорный винт; 5 — лопатка; б — проставка; 7 — штифт
можно крепить лопатки и в дисковых роторах. На рис. 129 и 130 показаны различные варианты крепления рабочих лопаток
Рис. 130. Рабочие лопатки компрессора ГТУ ЕМ-27Р фирмы Инглиш Электрик
в кольцевых пазах. Лопатки, показанные на рис. 131, а, имеют на нижнем конце уступ и закреплены между профильными промежуточными проставками.
В дисковых роторах используется также крепление лопаток вильчатыми хвостами.
203
В ГТУ ЕМ-27Р фирмы Инглиш Электрик рабочие лопатки закреплены Т-образным хвостом в пазах, проточенных по окружности (рис. 130). Каждую стандартную лопатку 1 перед установкой поворачивают на 90°, опускают через замковую прорезь в глубокий паз, затем поворачивают в нормальное положение и заводят по окружности паза. Последние три лопатки—-стандартную, замковую 2 и подгоночную 3 устанавливают в последовательности, показанной на схеме. Замковая лопатка имеет
прямоугольный хвост. Между замковой и подгоночной лопатками предусмотрена прокладка 4 для сохранения шага. В хвосте последней лопатки устанавливают пластины 5, усики которых отгибают для фиксации лопатки.
В дисковых наборных роторах лопатки крепят в пазах между дисками (см. рис. 93, а; 124, а; 125, б)—это наиболее простое конструктивное решение крепления, так как оно не требует установки замковой лопатки.
В компрессорах авиационных двигателей широко используют индивидуальное крепление лопаток в осевых и косых пазах, выполненных в ободе диска. Этот способ крепления применяют ино-, гда в стационарных и транспортных ГТУ. Профиль паза обычно имеет конфигурацию типа «ласточкин хвост»; в особо нагруженных лопатках первых ступеней иногда используют крепление типа «елочный хвост» (ГТУ CS-600 фирмы Центракс).
Индивидуальное крепление при свободной посадке допускает возможность самоустановки лопаток под действием центробежных сил и газового усилия. Различные способы стопорения в пазах показаны на рис. 132. На рис. 131, б дана рабочая лопатка компрессора фирмы Аллис Чалмерс (не газотурбинного) с индивидуальным креплением на коническом хвостовике с гайкой (ротор компрессора — барабанный).
Рис. 131. Рабочие лопатки компрессора ГТУ:
а — фирмы Броун—Бовери; б—фирмы Аллис Чалмерс; 1 — проставка; 2 — лопатка
ПРОТИВОПОМПАЖНЫЕ И СБРОСНЫЕ КЛАПАНЫ
В газотурбинных установках с осевыми компрессорами на пусковых режимах и малых нагрузках иногда предусматривают перепуск части воздуха в атмосферу из промежуточных ступе-204
ней, или в сложных схемах из трубопроводов между компрессорами.
Рис. 132. Способы стопорения рабочих лопаток с осевым хвостом:
с — стопорение пружинным кольцом всех лопаток; б — индивидуальное стопорение лопаток; 1 — кольцо; 2 — штифт
Из воздухосборных камер компрессора воздух отводят в атмосферу через противопомпажные клапаны, управляемые автоматически системой регулирования двигателя.
