Типы цилиндров

Корпус цилиндра является одной из основных деталей турбины, имеет сложную форму с переменным по длине диаметром, с горизонтальными, а в некоторых случаях и вертикальными фланцами. В цилиндре закреплены сопловые и направляющие аппараты, обоймы диафрагм, диафрагмы, обоймы концевых уплотнений и другие элементы статора. Корпуса цилиндров имеют патрубки для промежуточных регулируемых и нерегулируемых отборов пара, патрубки для подвода и отвода пара из цилиндров.

Конструкции цилиндров зависят от их назначения, начальных параметров пара, мощности турбины, наличия промежуточного перегрева пара и отборов пара, предполагаемых режимов эксплуатации турбоустановки [7, 10, 11, 55...61].

На всех режимах эксплуатации (пуск из холодного состояния, прогрев, несение нагрузки и останов) конструкции цилиндров должны обеспечивать правильность взаимного расположения узлов и деталей статора (сопловых аппаратов, концевых уплотнений, диафрагм, корпусов подшипников) относительно валопровода.

Вследствие сложности конструктивных форм для удобства проведения сборочных и монтажных работ, осуществления эксплуатационного контроля и ремонтных работ цилиндры выполняют с горизонтальными разъемами, а в частях среднего и низкого давления иногда предусматривают дополнительный вертикальный разъем. Плотность горизонтального разъема обеспечивают с помощью фланцев. Для обеспечения необходимой плотности стыков фланцы разъемов корпусов должны иметь значительную толщину. Наличие таких фланцев вызывает затруднения при эксплуатации турбин, так как приводит к замедлению процесса прогрева турбины перед пуском из-за того, что массивные фланцы прогреваются значительно медленнее тонких стенок. В связи с этим для ускорения процессов пуска в конструкции большинства турбин предусмотрена специальная система обогрева фланцев.

Корпуса цилиндров могут выполняться литыми, сварными или комбинированными. Литые цилиндры применяются для изготовления ЦВД и ЦСД; сварные цилиндры применяются для изготовления ЦНД. У многих современных турбин цилиндры выполняются комбинированными, например ЦСД турбин К-300-240 ЛМЗ, К-300-240 ХТЗ, Т-100/120-130 ТМЗ, у двухцилиндровой турбины ПТ-135/165-130 ТМЗ паровпускная часть цилиндра низкого давления выполняется литой, а выхлопная часть цилиндра выполняется сварной; части собираются между собой с помощью вертикальных разъемов.

Цилиндры турбин могут выполняться однокорпусными (одностенными) и двухкорпусными. Применение двухкорпусных конструкций цилиндров, имеющих наружный и внутренний корпуса, позволяет уменьшить толщину фланцев горизонтального разъема и толщину стенок корпусов за счет снижения разности температур и давлений, действующих на каждый из корпусов.

В турбинах с большими объемными расходами пара на входе в цилиндр, для цилиндров среднего и низкого давления иногда применяют двухпоточную конструкцию корпусов с одинаковыми потоками пара и одинаковой геометрией проточной части. Двухпоточная конструкция цилиндров позволяет уменьшить радиальные размеры цилиндров и разгрузить ротора этих цилиндров от осевых усилий.

Цилиндры высокого давления турбин среднего и высокого давления выполняются литыми одностенными. На рис. 3.1 показана конструкция одностенного корпуса ЦВД. Корпус состоит из нижней и верхней половин, соединяемых фланцами и шпильками. Внутренняя поверхность корпуса имеет ряд расточек для установки деталей статора: обойм, диафрагм, концевых уплотнений.

Цилиндры высокого давления турбин, работающих на сверхкритических параметрах пара, выполняются литыми двухкорпусными. На рис. 3,2 в качестве примера показан двухстенный корпус ЦВД турбины К-300-240 ЛМЗ. Внешний корпус состоит из верхней и нижней половин. Нижняя половина с помощью четырех опорных лап 3, 13 устанавливается на поперечные шпонки на приливах корпусов подшипников. Внутренний корпус устанавливается во внешнем и закрепляется в нем.

Детали подвески внутреннего корпуса ЦВД во внешнем корпусе и общий вид установки показаны на рис. 3.3. Для крепления внутреннего корпуса во внешнем в нижней половине внешнего корпуса выполнены специальные неглубокие выборки, а на фланце нижней половины внутреннего корпуса — лапки 5, 7, с помощью которых он свободно подвешивается во внешнем корпусе. Для обеспечения центровки корпусов друг относительно друга в поперечном направлении применяются окружные продольные шпонки 6, а для центровки в осевом направлении в приливах внешнего корпуса в районе горизонтального разъема выполнена вертикальная расточка, в которую внутренний корпус устанавливается зубом 8 (внутренняя вертикальная шпонка). Для улучшения прогрева фланцев и шпилек внутреннего корпуса во фланцах выполнена обнизка (выборка).

Для обеспечения надежности работы турбины, соединение патрубков внешнего и внутреннего корпусов выполняется геометрически подвижным (рис. 3.4). К паровпускным патрубкам внешнего корпуса приварены штуцеры 6, на их концевых частях помещены разрезные поршневые кольца 3, которые в силу своей упругости плотно прижимаются к внутренней поверхности втулки 4 и препятствуют утечке свежего пара в межкорпусное пространство, но допускают взаимные тепловые расширения внешнего и внутреннего корпусов.

ЦСД выполняются литыми или комбинированными (паровпускная часть корпуса — литая, а выхлопная часть — сварная). На рис. 3.5 в качестве примера показана литая часть корпуса ЦСД турбины К-300-240 ЛМЗ. Корпус имеет горизонтальный разъем, совпадающий с осью турбины, со ступенчатым по длине изменением сечения фланца. К нижней половине присоединяются паровпускные патрубки и патрубки отборов. Литая часть корпуса ЦСД заканчивается вертикальным кольцевым фланцем, которым она жестко присоединяется к сварной части. В некоторых типах турбин, например, у К-300-240 ХТЗ, выхлопная часть ЦСД является первым потоком части низкого давления.

В ряде турбин, работающих на сверхкритических параметрах пара, в том числе и в последних модификациях турбины К-300-240 ХТЗ, цилиндры среднего давления, аналогично цилиндрам высокого давления, выполняются двухкорпусными. На рис. 3.6 показан двухкорпусной ЦСД турбины К-500-240 ХТЗ.

Рис. 3.6. Литой цилиндр среднего давления турбины К-500-240 ХТЗ:

1,15 — корпуса концевых уплотнений; 2,5,6,13,14 — обоймы концевых уплотнений; 3 — наружный корпус ЦСД; 4 — передняя лапа внутреннего корпуса; 7 —закатная диафрагма первой ступени давления ЦСД; 8 — внутренний корпус ЦСД; 9 — боковая лапа внутреннего корпуса; 10 — обойма диафрагм 5 и б ступеней; 11 — обойма диафрагм 7, 8 и 9 ступеней; 12 — обойма диафрагм 10 и И ступеней; 16, 22 —шпоночные соединения поперечного фиксирования наружного корпуса; 17 — приставная опора подшипника № 4; 18 — шпоночное соединение осевого фиксирования внутреннего корпуса; 19 — шпоночный башмак; 20 — стопорно-регулирующий клапан; 21, 44 — шпоночное соединение поперечного фиксирования внутреннего корпуса; 23 — экран лапы наружного корпуса; 24 — опора подшипников № 2 и 3; 25 — дистанционный болт; 26 — верхняя лапа наружного корпуса; 27 — нижняя лапа наружного корпуса; 28 — прокладка; 29 — поршневое кольцо; 30 — втулка; 31 — сегментная шпонка; 32 — паровпускной патрубок; 33 — экран паровпускного патрубка; 34 — патрубок — прилив; 35 — призматический шпоночный выступ; 36 — стержень; 37 — направляющий лист; 38 — козырек; 39 — кольцевая расточка для обоймы диафрагм; 40; 41 — обнизки на горизонтальном разъеме; 42 — кольцевая расточка для обоймы уплотнений; 43 — боковая поверхность фланца; 45 — выхлопной патрубок

Рис. 3.7. Одностенный, двухпоточный цилиндр низкого давления турбины Т-100/120-130 ТМЗ

Рис. 3.8. Двухстенный двухпоточный ЦНД турбины К-300-240 ЛМЗ:

1 — нижняя половина внешнего корпуса средней части ЦНД; 2 — окружная шпонка; 3 — нижняя половина обоймы; 4 — опорная лапка обоймы ЦНД; 5 — верхняя половина обоймы; 6 — фланцы вертикального разъема выхлопной части ЦНД со средней; 7 — верхняя половина внешнего корпуса средней части ЦНД; 8 — продольная шпонка; 9 — верхняя половина заднего выхлопного патрубка; 10 — корпус встроенного подшипника; 11 — нижняя половина заднего выхлопного патрубка; 12 — нижнее поперечное полукольцо; 13 — патрубок отбора пара в ПНД-1; 14 — компенсатор; 15 — патрубок отбора пара в ПНД-2

Рис. 3.9. Обойма внутреннего ЦНД турбины К-300-240 ЛМЗ:

1 — обойма цилиндра; 2 — патрубок паровпуска ЦНД; 3 — патрубок отбора ПНД 1; 4 — вертикальные подвески обоймы; 5 — поперечные шпонки, 6 — окружная шпонка; 7 — шпонки диафрагм

Корпуса цилиндров низкого давления обычно выполняются сварными из листовых и литых заготовок. Для обеспечения достаточной жесткости на корпусах выполняются ребра жесткости и подкосы.

Корпуса цилиндров низкого давления могут выполняться одностенными (рис. 3.7), но в большинстве современных турбин выполняются двухстенными. На рис. 3.8 показан двухпоточный ЦНД турбины К-300-240 ЛМЗ. В нем в качестве внутреннего корпуса используется обойма (рис. 3.9), устанавливаемая во внешнем корпусе с помощью лапок 4, расположенных на фланце нижней части обоймы и прижимных скоб. Для совмещения центральных осей обоймы и внешнего корпуса, а также их поперечных плоскостей в конструкции предусмотрены шпонки 5.

Дата добавления: 2015-08-18