5. Описание конструкции турбины

В данном курсовом проекте была спроектирована осевая четырехступенчатая турбина мощностью 21 МВт.

Ротор турбины цельнокованый, четырехступенчатый, выполнен из стали перлитного класса 20Х12ВНМФШ. Ротор компрессора и турбины жестко соединены между собой при помощи фланцев и призонных болтов с гайками. Гайки стопорятся шплинтами. С одной и с другой стороны ротора выполнены шейка опорного вкладыша диаметром 120 мм. Заканчивается ротор зубчатым колесом, через которое его вращает валоповоротное устройство (перед пуском и после остановки для обеспечения равномерного остывания). На боковой поверхности диска ротора и на цилиндрической поверхности вала выполнены проточки в форме ласточкина хвоста, которые образуют четыре плоскости для крепления грузов при балансировке. Специального охлаждения ротор не имеет, от потока газа ротор защищен полками лопаток и проставками. В цельнокованых роторах применить протягивание пазов под хвостовики затруднительно, поэтому используются трехопорные елочные соединения, в которых пазы получаются фрезерованием. Направление вращения ротора - по часовой стрелке, если смотреть по ходу газа.

Рабочие лопатки заводятся в ротор в осевом направлении. Установленные в пазы ротора лопатки могут свободно покачиваться. Для предотвращения осевых перемещений лопатки стопорятся при помощи специальных пластинок. Полки лопаток между ступенями, а также по окружности каждой ступени, стыкуются с зазором, который необходим, чтобы лопатки могли свободно расширяться при нагревании. Лопатки турбины имеют закрученный профиль с уменьшающейся хордой к вершине лопатки. Переход от хвоста к профилю выполнен в виде прямоугольной полки. На вершине лопатки выполнено утонение. Материалы лопаток первой и второй - жаропрочные сплавы ЭП539ВД, ЭИ893, для третьей и четвертой ступени - ЭИ607.

Корпус турбины – сварнолитой и представляет собой осесимметричную конструкцию. Впускной патрубок корпуса при помощи вертикального фланца соединен со средней частью. Внутренняя часть входного патрубка выполнена из листовой жаропрочной стали. Форма патрубка обеспечивает аэродинамический совершенный вход газа в турбину. Он не испытывает разности давлений, поэтому толщина листа небольшая. Разность давлений воспринимается наружной частью патрубка, которая имеет большую толщину стенок. Внутренняя средняя часть корпуса образована обоймой, в которые устанавливаются сегменты с лопатками. Сварная выхлопная часть изготовлена из листовой стали. В выхлопную часть подвешен осевой диффузор с улиточным газосборником. Диффузор сварной, состоит из двух обечаек (внешняя и внутренняя), соединенных между собой ребрами. Каждая обечайка имеет фланцы горизонтального разъема. Корпус турбины имеет внешнюю изоляцию (толщина обмазки слоя от140 до 80 мм).

Направляющие лопатки имеют Т-образный хвостовик. Конструктивное выполнение закрепления направляющих лопаток призвано обеспечить стабильность радиальных зазоров в проточной части на всех режимах работы ГТУ. Для обеспечения этой задачи направляющие лопатки набраны в сегменты, которые в свою очередь устанавливаются в обоймах. Сегменты имеют возможность свободно расширяться в окружном направлении; выполнены они из жаропрочного материала с относительно малым коэффициентом теплопроводности. Выполняя роль термического сопротивления и защищая тем самым обойму от непосредственного воздействия горячих газов, сегменты позволяют изготовить обойму из низколегированной с малым коэффициентом линейного расширения стали. Все эти мероприятия уменьшают термическую деформацию обоймы.

Обойма турбины литая, состоит из двух половин с горизонтальным разъемом, подвешенные в цилиндре на лапках. Лапки совместно с тангенциальной шпонкой обеспечивают сохранение центровки обоймы при тепловых расширениях обоймы и корпуса турбины. Для быстрого и равномерного прогрева она выполнена тонкостенной. Обойма имеет четыре “ножки” соответственно числу ступеней турбины. По внутренней поверхности каждой “ножки” обработаны Т-образные окружные проточки, в которые устанавливаются сегменты с лопатками.

Задняя часть ротора компрессора и передняя часть ротора турбины опираются на общий средний подшипник. Корпус среднего подшипника опирается лапами на специальные выступы корпуса турбины. В корпусе среднего подшипника установлен вкладыш диаметром 100 мм и длиной 90 мм, который залит баббитом Б-83.

Вкладыши опираются на расточку корпуса подшипника через четыре установочные подушки. Между подушками и вкладышами имеются прокладки. На вкладышах со стороны уплотнений укреплены маслоотбойные кольца имеющие тонкие латунные гребни. Маслоотбойные кольца направляют основной поток сливающегося масла через отверстие в нижней половине прямо в картер подшипника, уменьшая тем самым количество масла, отбрасываемого ротором в сторону масляных уплотнений.

Корпус заднего подшипника сварной из углеродистой стали. Он стоит на раме-маслобаке и наглухо соединен с ней при помощи болтов и призонных штифтов. С боков корпус имеет опорные площадки, на которые через систему шпонок опираются лапы выхлопной части цилиндра. Внутри корпуса подшипника размещаются: вкладыш опорно-упорный, главный масляный насос и насос маслоохладителей, автомат безопасности, бесконтактный датчик числа оборотов и фильтр-отстойник. Вкладыш опорно-упорный отлит из стали. Опорная часть его залита баббитом Б-83 и имеет “лимонную” расточку диаметром 100 мм и длиной 90 мм. Упорная часть вкладыша состоит из двух пакетов упорных колодок. Пакет рабочих упорных колодок в сторону которого направлено осевое усилие, состоит из восьми колодок .