Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
минимуму утечки горячего газа в машинное отделение корабля в случае поломки компенсатора.
Промежуточный патрубок силовой турбины корабельной ГТУ фирмы Броун— Бовери (рис. 171) может быть сдвинут в сторону турбокомпрессора вместе с внешним корпусом турбины, в результате чего открывается доступ к полукольцам с направляющими лопатками второй ступени; после их удаления появляется возможность осмотра облопачивания. В первом образце этой турбины обечайка промежуточного патрубка изготовлена из аустенит-ной стали, а фланцы — из перлитной. После ряда теплосмен появились трещины по сварке этих элементов. В последующих установках все детали патрубка выполнены из аустенитной стали и возникновение трещин было ликвидировано [99].
Выпускные патрубки
Осевая скорость потока на выходе из последней ступени газовой турбины составляет 150—180 м/сек-, при этом кинетическая энергия уходящих газов достигает 10% полезной энергии. В паровых турбинах осевая скорость за последней ступенью доходит до 250 м/сек, но кинетическая энергия парового потока не превышает 1,3—1,5%. Поэтому отработка рациональной конструкции диффузора выпускного патрубка для газовых турбин является специфической и важной проблемой.
Наиболее простой является конструкция выпускного патрубка в турбинах с осевым выходом газа. В центростремительных турбинах при консольном расположении рабочего колеса диффузор может быть выполнен в виде слабо расширяющегося конического участка трубопровода; в некоторых случаях диффузор совмещают с внутренним контуром камеры сгорания (см. рис. 135 242
Рис. 171. Промежуточный патрубок турбины ГТУ мощностью 22 ООО л. с. фирм Броун — Бовери и Бристоль — Сиддли
и 136). В осевых турбинах диаметр корневого сечения лопаток велик и за последней ступенью даже при консольном расположении ротора всегда устанавливают обтекатель, аналогичный обтекателю компрессора с осевым входом. При двухопорном роторе внутри этого обтекателя располагают подшипниковый узел, а в ряде случаев и масляный насос, регуляторы скорости, безо-
Рис. 172. Выпускные патрубки с осевым выходом газа:
a — ГТУ G-9 Народных предприятий ГДР; б — ГТУ мощностью 14500 квт фирмы Броун — Бовери; в —ГТУ TC-3000 фирмы Фиат; г — ГТУ мощностью 1800 л. с. фирмы
Вестингауз
пасности и т. п. На рис. 13, 20, 84, 152, 172 показаны различные конструкции патрубков с осевым выходом газа. Так как газ в дальнейшем, как правило, отводят через вертикальные трубопроводы вверх или вниз, поток можно повернуть или на некотором расстоянии от турбины, или в непосредственной близости от нее, в пределах того же патрубка (рис. 61 и 172, б — г). В связи с ограниченными осевыми размерами патрубков поток поворачивают обычно под углом 90° с помощью прямых направляющих лопаток с сечением в четверть круга.
16* 243
Патрубки с осевым выходом газа характерны для установок, в которых приводной механизм расположен со стороны компрессора, или для турбокомпрессоров без внешнего привода. В большинстве ГТУ осевой выход газа нельзя реализовать в связи с тем, что за турбиной устанавливают приводной механизм, или в связи с тем, что ограничена длина установки. Поэтому в преобладающем большинстве установок выпускной патрубок имеет две зоны: первая — диффузор для понижения скорости, вторая — газосборник, осуществляющий отвод потока от кольцевого сечения за диффузором в прямоугольное или круглое сечение газопровода.
На рис. 173, а и б показаны патрубки, диффузоры которых образованы параллельными или эквидистантными кольцевыми стенками. Увеличение выходного сечения по сравнению с входным достигается только вследствие возрастания диаметра кольцевого канала.
Диффузоры с малым углом раскрытия изображены на рис. 149 и 173, в; в меридиональном сечении эти диффузоры имеют прямолинейные очертания. Диффузоры с криволинейными стенками показаны на рис. 142 и 173, г; поверхности двоякой кривизны в этих диффузорах выполнены литьем или штамповкой.
При большом угле раскрытия диффузоров во избежание отрыва потока от стенок устанавливают промежуточные перегородки (рис. 173, д и с).
Поворот потока от осевого направления к радиальному производится зачастую с помощью кольцевых направляющих ребер с профилем в четверть круга. В патрубке, изображенном на рис. 66, поток повернут на 180° (газ из турбины отведен во внутреннюю полость двигателя, охватывающую корпус турбины).
К конфигурации второй зоны патрубка — газосборнику — строгих требований обычно не предъявляют. В некоторых установках внешним стенкам патрубка придают криволинейные очертания с постоянным нарастанием объема к выходному сечению патрубка.
Однако это усложняет технологию изготовления патрубка. В основном стенкам газосборника придают упрощенную конфигурацию, определяемую общей компоновкой установки и простейшими технологическими решениями. Чаще всего стенки патрубка сваривают из плоских листов и цилиндрических и конических обечаек. Для ужесточения стенок широко применяют внешнее оребрение или приваривают одну или две продольные стенки внутри патрубка в плоскости симметрии. Плоские торцовые стенки патрубков могут быть связаны стяжками.
