диплом новый (2). Техническое обслуживание

• Название: Техническое обслуживание
• Дата: 11.10.2022
• Размер: 69.61 Kb.
• Имя файла: диплом новый (2).docx
• Тип: Документы; #727625
• страница: 2 из 3

Часть отходящих газов, расход которых соответ­ствует требуемому повышению температуры воздуха, направ­ляется по перепускному коллектору к заслонке в ВЗК- Управ­ление положением заслонки, определяющим расход горячего газа, осуществляется автоматически исполнительным механиз­мом, который получает командный сигнал от температурного датчика. Система подогрева нормально функционирует вплоть до температур наружного воздуха —65° С.

Очищенный воздух направляется в осевой компрессор. Входная часть компрессора имеет форму коло­кола с зауженной внутренней частью. Такая форма входного тракта помимо его плавности исключает опасность локального эрозионного подреза корневой части пера рабочих лопаток осевого компрессора. Воздух сжимается в пятнадцати ступе­нях рабочих лопаток и в восемнадцати ступенях статорных лопаток. Две последние ступени статорных лопаток служат для спрямления потока на входе в камеры сгорания. На про­дольном разрезе компрессора можно выделить ряд конструктивных особенностей. Ротор набирается из пятнад­цати дисков, сопряженных в центре и стянутых на среднем ра­диусе двенадцатью прецизионными болтами. В периферийной части диски разделены осевым зазором, создающим эффект аэродемпфирования и устраняющим передачу колебаний от одного диска к другому.

Сборку и разборку такого ротора осуществляют вертикально . Диски насаживают последовательно один за другим. Каждую рабочую лопатку, изготовленную методом горячего выдавливания (экструзии), устанавливают с натягом в осевом пазу, выполненном в форме «ласточкиного хвоста». Поэтому, чтобы заменить рабочую лопатку промежуточной ступени, требуется разобрать ротор до соответствующей сту­пени.

Направляющие лопатки набирают в общий для каждой ступени паз и стопорят от выпадения в горизонтальном разъе­ме корпуса компрессора. Корпус компрессора помимо присое­динительных фланцев имеет вертикальный разъем в районе-седьмой ступени. За десятой ступенью рабочих лопаток ком­прессора в корпусе выполнена кольцевая камера отбора воз­духа, используемого для охлаждения статора и ротора ТНД и уплотнения подшипников. За последней пятнадцатой ступенью рабочих лопаток в роторе профрезерованы радиальные пазы для прохода воздуха к центру для охлаждения диска ТВД. Диск ТВД соединен с ротором осевого компрессора (ОК) при. помощи короткого вала . Головки болтов на диске утоплены для уменьшения вихревых потерь.

Камера сгорания

За компрессором воздух попадает в кольцевое пространство, распределяется по шести камерам сгорания, направляясь вдоль жаровых труб в зону смешения с топливным газом . Участвующий в горении воздух подводится в торец жаро­вой трубы через осевые сверления и завихритель. В центре отверстия завихрителя установлено сопло подачи топлива (топ­ливное сопло). Воспламенение газовоздушной смеси осуществляется за­пальным устройством. Поскольку запальники установлены по два только в двух (верхних) из шести камер сгорания, вос­пламенение в остальных камерах осуществляется благодаря пламяперекидным трубам. Как только в верхней камере про­исходит зажигание, а следовательно, немного повышается а них давление смеси по сравнению с нижними камерами, пла­мя переносится по трубам в соседние камеры. После воспла­менения смеси во всех камерах давление выравнивается и го­рение в зоне пламяперекидных труб прекращается. Поэтому при нормальной работе температура пламяперекидных труб нe-превышает 300° С. Температура в первичной зоне горения до­стигает 2000° С. Для охлаждения жаровой трубы и поддержа­ния требуемой формы пламени в ее стенке выполнены щели для подвода вторичного воздуха. Для снижения температуры продуктов сгорания до требуемого уровня (900—940° С) через щели в конечном участке трубы подводится разбавляющий воздух. На этом же участке в четырех нижних камерах сгорания выполнены отверстия для контроля пламени датчика­ми, реагирующими на ультрафиолетовое излучение пламени. С помощью таких датчиков можно не только следить за на­личием пламени, но и сигнализировать о появлении пульсационного горения.

Конечный участок жаровой трубы выполнен в виде эла­стичного разрезного кольца, уплотняющего соединение с пере­ходным патрубком. Каждый из шести патрубков распределяет лоток продуктов сгорания на шестидесятиградусный сектор окружности соплового аппарата первой ступени турбины, обес­печивая требуемый профиль температур по окружности и вы­соте сопловых лопаток .

Рассмотрим подробнее работу запального устройства. Если в камере сгорания давление ниже рабо­чего, то под действием пружины шток с электродом-запальни­ком находится в выдвинутом в камеру сгорания положении. При подаче электропитания искровой разряд устанавливается через кольцевой зазор между электродом и корпусом запаль­ника. После воспламенения газовоздушной смеси повышается давление в камере, сжимается пружина под действием поршня и выдвигается запальник из высокотемпературной зоны жаровой трубы, в результате чего продлевается срок службы за­пального устройства.

Совершенство камеры сгорания определяется равномер­ностью температурного поля перед турбиной по окружности и созданием заданного профиля температур по высоте лопаток. Последнее требование очень важно для прочности рабочих лопаток. Так, в наиболее напряженном от действия центробежных сил корневом сечении необходимо под­держивать минимальную температуру рабочего тела (865° С при среднемассовой температуре 900°С).

Высокий уровень и неравномерность температур перед турбиной представляют целесообразной установку контроль­ных термопар в этой зоне. Поэтому термопары на ГТК-ЮИ вынесены на выхлопную часть, т. е. за турбину низкого давле­ния. Температура продуктов сгорания является важнейшим параметром с точки зрения надежности ГТУ. Поэтому в тур­бине используются две раздельные системы измерения темпе­ратуры: первая — из двенадцати термопар в защитных жаро­прочных чехлах, используемых в системе регулирования; вторая — из четырех малоинерционных термо­пар повышенной точности, подающих сигналы в систему защи­ты. Малая инерция этих термопар дости­гается за счет тонкого пленочного спая термопар, а точность их благодаря дополнительному цилиндру, установленному вдоль потока и экранирующему спай от теплового излучения окружающих деталей.

Турбина высокого давления

На высокотемпературной части турбины хорошо видно место сопряжения переходного патрубка камеры сгора­ния с сопловым аппаратом.. Сопловой аппарат собран из две­надцати цельнолитых сопловых сегментов по три лопатки, устанавливаемых в обойму из двух половин, которые скреплены у разъема. Каждый сегмент стопорят в обойме. Конструк­тивное исполнение узлов и высокоэффективная система охлаж­дения дисков турбин обеспечивают их охлаждение до 380° С, что позволяет применять для дисков малодефицитные сплавы. Однако требуется постоянно контролировать температуру ди­сков. Для этого с каждой стороны дисков установлено по две термопары, контролирующие температуру среды у дисков, ко­торая должна соответствовать температуре металла. На ри­сунке показано место отвода термоэлектрода в защитном чехле от термопары, установленной с передней стороны у диска ТВД.

Важнейшим условием достижения высокой температуры продуктов сгорания (900—940°С), а следовательно, и доста­точно высокого для безрегенеративной ГТУ к. п. д. (27%) является эффективное охлаждение наиболее горячих узлов турбины. К их числу в первую очередь относится сопловой аппарат. Сжатый компрессором воздух в количестве около 1 % общего расхода поступает по специальным пазам в обойме и ножках сопловых сегментов к внутренней полости каждой сопловой лопатки. Для улучшения теплообмена между охлаждающим воздухом и металлом ло­патки требуется повысить скорость охлаждающего потока без увеличения его расхода. Эта задача решена с помощью внут­реннего дефлектора, образующего узкую щель для прохода охлаждающего воздуха вдоль профиля лопатки. Воздух по­падает в эту щель через пазы дефлектора и направляется к выходной кромке лопатки, где предусмотрены отверстия для выхода воздуха в проточную часть турбины. Такая система охлаждения позволяет снижать температуру металла лопатки примерно на 150° С, а возвращение воздуха в проточную часть перед рабочими лопатками турбины позволяет практически без; потерь использовать потенциальную энергию этого воздуха. Уплотнение внутренней полости сопловой лопатки с более вы­соким давлением по сравнению с давлением за ступенью вы­полнено с помощью лабиринта в торце обоймы. Как уже отме­чалось, сопловой аппарат первой ступени набирают из группы сегментов сопловых лопаток, отлитых целиком.

Сегменты не закатываются по ок­ружности обоймы, а вставляются и закрепляются при небольшом сдвиге с помощью специальных захватов, после чего они дополнительно фиксируются осевыми штифтами. Одно из важнейших требований при сборке соплового аппарата — обес­печение равномерности шага лопаток и проходных сечений сопловых каналов по окружности. Это связано с опасностью возникновения больших дополнительных нагрузок и разруше­ния рабочих лопаток турбины при разнице в шаге сопловых лопаток. Обойму относительно корпуса турбины фиксируют при помощи опорных выступов. При окончательной сборке по­ловины обоймы стягивают в горизонтальном разъеме.

Следующий теплонапряженный элемент турбины — рабочие лопатки. Первая их отличительная особенность — это удлиненная ножка лопаток, удаляющая елочный замок от рабочей части лопатки, которая находится 'в потоке горячих газов. Благодаря такой ножке в сочетании с эффективным ох­лаждением ротора удалось снизить температуру диска турби­ны до 380°С при температуре самой лопатки около 800° С. Для уменьшения нагрузок от центробежных сил перо лопатки выполнено полым. Порядок установки лопаток следующий. Лопатку вручную заводят в елочный паз, куда заранее укла­дывают цилиндрический штифт, имеющий по концам стопо­рящие элементы. В месте стыка полок двух соседних лопаток вставляют уплотняющий штифт, а затем устанавливают за­крывающую планку, нижняя часть которой имеет тот же профиль, что и елочный замок лопатки. После разворо­та и отгибания утонений стопора лопатку с закрывающей планкой фиксируют в замке от осевых перемещений. Уплот­няющий штифт поддерживается двумя соседними полками. При работе легко качающийся в своем гнезде уплотняющий штифт под действием центробежных сил прижимается к пло­щадке стыка полок двух соседних лопаток, обеспечивая уплот­нение зазора между ними и создавая эффект взаимного демп­фирования. Закрывающие планки имеют два цилиндрических выступа, которые в собранном виде создают лабиринт уплот­нения торца диска турбин от прорыва го­рячих газов к диску через зазор между диском и экраном статора. Рабочие лопатки должны иметь определенную сво­боду при раскачивании в сборе. "Стопор замка является элементом одноразового использования — после демонтажа лопа­ток его заменяют.

Турбина низкого давления

Основным конструктивным узлом, отличающим установку ГТК-ЮИ от большинства отечественных ГТУ, является пово­ротный направляющий аппарат силовой турбины. Назначение этого узла — изменение проходного сечения в турбине низкого давления, что приводит к перераспределению мощности между турбокомпрессором и силовой турбиной. Такое перераспределение позволяет поддерживать расход топ­лива минимальным на промежуточных режимах нагрузки, а также дает возможность улучшить пусковые характеристики, обеспечивая большую мощность для разгона вала турбоком­прессора. Наличие поворотных сопловых лопаток силовой тур­бины обеспечивает возможность регулирования ГТУ автомати­чески по двум параметрам: расходу топлива и углу поворота лопаток.

Конструкция поворотного направляющего аппарата происходит так: тридцать две сопловые лопатки изготовлены за одно целое со стержнем, который жестко сое­динен с рычагом. Рычаг связан с регулировочным кольцом через соединительную шарнирную тягу, укрепленную на кольце при помощи выступа. Регулировочное кольцо опирается на пять роликовых опор и может поворачиваться на опре­деленный угол. При поступлении команды от системы управ­ления «Спидтроник» шток специального гидравлического ци­линдра поворачивает на заданный угол регулировочное коль­цо, и вместе с ним поворачиваются сопла на угол, соответст­вующий данному режиму.

Установку требуемых углов поворота сопел и кольца осу­ществляют тягой при стендовой обкатке ГТУ на заводе-из­готовителе. Такое регулирование не рекомендуется проводить на компрессорных станциях.

В случае заедания по какой-либо причине стержня сопло­вой лопатки во избежание несрабатывания всего узла предус­мотрены предохранительные срезные штифты. Их срезание приводит к нарушению жесткой связи между рычагом и стерж­нем лопатки.

Для сохранения минимальных зазоров по концам поворот­ных сопловых лопаток поверхности сегментов обоймы и сег­ментов внутреннего экрана выполнены тороидальной формы.

Конструкция системы охлаж­дения статора и диска турбины низкого давления. Воздух под­водится от десятой ступени осевого компрессора к штуцерам шести полых штифтов, которые соединяют наружную и внутреннюю оболочки статора. Из центральных отверстий штиф­тов воздух проходит по наклонному отверстию в переднюю полость диска силовой турбины. Фланец вертикального разъе­ма под рабочими лопатками силовой турбины имеет двадцать шесть отверстий для прохода охлаждающего воздуха, соз­дающих также двадцать шесть эжектирующих сопел для подсоса окружающего воздуха. Охлаждающий воздух в смеси с эжектируемым уменьшает температуру и вентилирует по­лость вокруг подшипников. Один из полых опорных штифтов служит также для вывода термопар, контролирующих температуру среды с задней сто­роны диска ТВД и с передней стороны диска ТНД.

Вся полезная энергия ГТУ реализуется на рабочих лопат­ках силовой турбины, приводящей во вращение центробежный нагнетатель. Конструктивно рабочие лопатки этой турбины отличаются от лопаток первой ступени. Посколь­ку температура горячих газов во второй ступени значительно-ниже начальной и температура металла лопатки невысока, ножка лопатки выполнена короче. В верхней части пера каж­дая лопатка имеет бандаж с лабиринтным уплотнением от перетечек рабочего тела. Стыкуемый с соседней лопаткой край бандажа имеет зигзагообразную форму, гарантирующую хоро­ший контакт и взаимное демпфирование рабочих лопаток. Конструкция крепления лопаток на диске аналогична описан­ной для ТВД.

Подшипники

Ротора турбин высокого и низкого давления имеют по две опоры с консольным расположением дисков. Опорные поверхности подшипников пред­ставляют собой обычную форму с эллиптической расточкой. Масло смазки подается через калиброванные отверстия к ниж­ней части корпуса подшипников и подходит по кольцевой ка­навке к пазу в горизонтальном разъеме баббитовых вкла­дышей.

Функция опорных подшипников — нести радиальную на­грузку, включающую массу роторов, динамические нагрузки и небаланс. Опорный подшипник находится в особо тяже­лых условиях нагружения, так как он воспринимает несиммет­ричные нагрузки из-за расцентровок вала низкого давления и вала нагнетателя. Поэтому конструкция этого подшипника существенно отличается от конструкции остальных опорных подшипников. Опорная часть этого подшипника состоит из пяти вкладышей 2, каждый из которых опирается через подпятник 3 на неподвижную закаленную опору (штифт) качения. Вкладыши стальные с баббитовой заливкой имеют расточку кривизной, большей радиуса опорной части вала. По­ворот наиболее нагруженного вкладыша и выравнивание нагрузки происходят в результате возрастающего давления в сужающемся масляном клине между вкладышем и валом. Вследствие малой опорной поверхности такой подшипник мо­жет работать почти не нагреваясь, даже при тяжелой нагруз­ке. Вкладыши с двух сторон удерживаются штифтами, ввернутыми в бурты упорного кольца .

Подшипники № 1 и № 4 — опорно-упорные. Функция упор­ной части подшипников — воспринимать нагрузки, направлен­ные в осевом направлении и передаваемые через упорные греб­ни ротора. Поскольку две стороны упорных подшипников на­тружены не одинаково (левая активная сторона работает постоянно, правая неактивная — периодически во время пуска и остановки), их конструкция имеет некоторые особенности. Так, левая активная сторона упорного подшипника № 1 вос­принимает большие нагрузки от осевых составляющих газовых сил в направлении потока воздуха через компрессор.

Активные упорные подшипники в турбине фирмы «Джене­рал Электрик» спроектированы так, чтобы можно было вос­принимать значительные перекосы оси вала относительно корпуса. Для этого подшипник должен иметь элемент, выравнивающий нагрузку от таких перекосов. Такие подшипники называют подшипниками Кингсбери.

Конструкция активной части упорного подшипника. Упорный гребень ротора пере­дает нагрузку на шесть колодок с баббитовой заливкой , В торце каждой колодки установлен упор из закаленной ста­ли. Выступающие части упоров являются опорами качения для двух рядов балансиров сухарей-рычагов , опирающихся на кольцо . При увеличении нагрузки на одну из колодок: поворачивается соответствующий верхний рычаг и немедлен­но перераспределяются нагрузки через соседние качающиеся рычаги на остальные упорные колодки.

Вместо рассмотренного упорного подшипника выравниваю­щего типа может быть использован аналогичный подшипник с пластинками для регулирования подачи масла. Регулирующие пластинки служат для распределения масла к. колодкам и предотвращения излишней его утечки. Упорный подшипник с качающимися колодками смазывается маслом поступающим под давлением через каналы в корпусе подшип­ника к зазору на задней стороне опорного кольца. Затем масло поступает по каналам в опорном кольце к полости упорного подшипника, где оно растекается по поверхности, упорного гребня. Обратный слив масла осуществляется па наружному радиусу колодок и кольцевой проточке в корпусе к сливному коллектору.

Рабочая поверхность колодок подшипника отделяется от упорного гребня вала тонкой масляной пленкой, поддерживае­мой относительным вращением упорного гребня. Эта масляная пленка воспринимает осевую нагрузку, исключая контакт меж­ду металлическими поверхностями, а также служит средой, уносящей выделяющееся тепло. Поток смазочного масла регу­лируется радиальными отверстиями, просверленными между упорными колодками.

Упорный подшипник невыравнивающего типа воспринимает осевую нагрузку при пусках и остановках аг­регата. Конструкция такого подшипника отличается от рас­смотренной отсутствием промежуточного выравнивающего, элемента.

Смазка всех подшипников ГТУ производится под давле­нием. Масло подается из маслобака, встроенного в раму под. вспомогательными механизмами. Маслоподводящий коллектор находится внутри сливного коллектора. Такая конструкция исключает потери и возможность воспламенения масла в случае разрыва маслоподводящего коллектора. Охва­тывающий сливной коллектор имеет компенсатор расширения.