Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
При расположении опоры подшипников внутри выпускного патрубка, корпуса подшипника и турбины соединяют различными тягами, проходящими через полые обтекатели в диффузоре (рис. 140; 173, в и др.). Эти обтекатели можно располагать не-
244
I
•e-fe
to
1 H O b
O 2
5 I
C- Q. X S O O
-Q- 2
о CO Ф
§ S ч Sora • д Q-
Хеті §
Ь- V я
»5* -§І , CO A
I O S
•a*
?0
--U ^
r^L-O
*?s
>. 2
S 0» •O-
>> Q. f- H
U O
I*
S S O -Q.
ua
-&C/)
245
симметрично: на рис. 172, а показан патрубок, в котором один большой обтекатель расположен в нижней части (через него проходит стул подшипника).
Если осевой размер агрегата ограничен, стул подшипника и редуктор можно, изменив конструкцию патрубка, разместить в непосредственной близости к последней ступени турбины. На рис. 173, ж показан выпускной патрубок с раздвоенным потоком газа. Из каждой половины патрубка газ отводится по отдельным газоходам, которые в отдалении от установки присоединяют к общей дымовой трубе. На рис. 173, з изображен патрубок, в котором поток отведен под острым углом к оси установки.
Способ соединения внешней и внутренней кольцевых стенок патрубка зависит от конструктивной схемы двигателя. Если корпус подшипника подвешен к внутренней стенке патрубка, то внутренняя стенка должна быть расположена концентрично относительно внешней стенки при всех режимах работы установки. Возможно также соединение стенок с помощью тонкостенных тангенциальных ребер, проходящих через газовый поток. При нагреве ребер внутренняя стенка поворачивается на небольшой угол относительно внешней при сохранении их соосности. В установках фирмы Дженерал — Электрик (см. рис. 158) внутренняя стенка патрубка подвешена на радиальных жестких ребрах, которые соединены с корпусом турбины гибкими тангенциальными пластинками — каждая подвеска имеет таким образом Т-образ-ную форму.
Если внутренняя стенка патрубка не является несущей, то ее можно соединить с внешней стенкой плоскими листами, расположенными в меридиональных плоскостях; при этом листы могут связывать и промежуточные направляющие ребра (рис. 173, <?). Наряду с плоскими листами используют и профильные стойки обтекаемой формы. В ГТУ фирмы Солар на внутренней стенке патрубка (рис. 173, г) выполняют глубокие выштамповки, которые соприкасаются с внешней стенкой и крепятся к ней точечной сваркой.
Соединение выпускного патрубка с отводящим газопроводом должно исключить воздействие последнего на установку при их тепловых расширениях и перемещениях. Недостаточная гибкость этого соединения может послужить причиной вибрации установки и деформации патрубка и корпуса турбины.
Стенки выпускных патрубков обычно испытывают избыточное давление, исчисляемое несколькими десятками миллиметров водяного столба. В установках с утилизацией тепла уходящих газов теплообменный аппарат на выходе создает небольшое противодавление (не более 500 мм вод. ст.), в связи с чем стенки патрубка должны быть несколько усилены. И только в турбинах высокого и среднего давления сложных установок выпускные патрубки должны противостоять давлению в несколько атмосфер. Показан-
ный на рис. 150, а патрубок испытывает внутреннее давление более 6 кГ/см2, поэтому он выполнен двухстенным. Внешний прочный корпус патрубка, являющийся продолжением корпуса турбины, воспринимает давление газа; внутренний тонкостенный корпус патрубка служит для направления газового потока. В пространстве между внешним и внутренним корпусами патрубка находится изоляция, а также предусмотрена продувка охлаждающего воздуха, что предохраняет внешний корпус от нагрева и допускает использование для него обычной углеродистой стали (температура газа 580° С).
В ГТУ большой и средней мощности температура уходящих газов обычно не достигает 500° С и для элементов выпускных патрубков применяют углеродистую сталь. Однако для патрубков иногда используют аустенитные стали типа Нимоник с тем, чтобы уравнять термические расширения патрубка и корпуса турбины, а также для уменьшения эрозионного износа при наличии в потоке большого количества взвешенных частиц.
В связи с высокой температурой уходящих газов стенки патрубков должны быть надежно изолированы: изоляция создает нормальные условия работы и безопасность для обслуживающего персонала, кроме того, предотвращает нагрев корпусов подшипников, расположенных внутри патрубка, редуктора, валоповорот-ного устройства, приводного механизма и т. п., а также фундаментов, стен, пультов управления и других близлежащих элементов. В установках с утилизацией тепла уходящих газов изоляция патрубка сокращает нежелательные потери тепла в окружающую среду. Слой изолирующего материала наносят обычно с внешней стороны стенки патрубка, а в установках с двухстенными патрубками изоляцией заполняют пространство между стенками (см. рис. 150, а). Вместо слоя минеральной изоляции может служить воздушная прослойка или экранирующие листы (см. рис. 67 и 71).
Сопловые и направляющие аппараты
Сопловые лопатки омываются газовым потоком с наиболее высокой температурой. При пуске установки и при быстрых сбросах нагрузки лопатки испытывают значительные напряжения, связанные с резким изменением температуры тонких кромок и большой тепловой инерцией массивной средней части. Различие температур при достаточном числе теплосмен может привести к усталостному разрушению облопачивания. Применение полых лопаток сводит эту разность к минимуму. Кроме того, наличие полости в лопатках создает возможность их охлаждения.
