Конструкция основных узлов многоступенчатой паровой турбины
Фундамент служит двум целям: Обеспечивать на всех режимах работы такое положение корпусов подшипника и цилиндров турбины, при котором не возникает интенсивных вибраций. Помочь компактно разместить все основное и вспомогательное оборудование турбоустановки и сократить затраты на строительство здания электростанции. Используется 2 типа фундаментов: рамные и монолитные Нижняя фундаментная плита Верхняя фундаментная плита Колонна Поперечная балка (ригель) Продольная балка
Расположение закладных плит Закладная плита Опорный брус Установка фундаментной рамы 1 – Закладная плита 2 – Опорный брус 3 – Прокладка 4 – Фундаментная рама Все фундаментные рамы закрепляют таким образом, чтобы их верхние поверхности лежали в одной плоскости
Фундаментная рама передней опоры Фундаментная рама средней опоры Поперечные фундаментные рамы Продольные фундаментные рамы Продольная шпонка Поперечная шпонка Шпонки обеспечивают свободное, но вполне определенное тепловое расширение турбины Расположение фундаментных рам
Схема опирания турбины на фундамент
Продольная шпонка 1 – корпус переднего подшипника 9 – фундаментная рама 10 - продольная шпонка Корпус переднего подшипника Фундаментная рама
1 – корпус ЦВД; 4 – поперечная шпонка; 9 – фундаментная рама; 24 – стул опоры
1 – корпус средней опоры; 3 – поперечная шпонка; 4 – стулья корпуса опоры; 11 – опорная лапа корпуса ЦСД; 15 – выходная часть корпуса ЦВД ; 17 – передняя часть корпуса ЦСД; 18 – нижняя часть корпуса ЦСД
«Опрокидывание» подшипника при отсутствии прижимных скоб 1 – корпус переднего подшипника; 2 – перекладина; 3 – вертикальная шпонка; 4 – поперечная шпонка лапы; 5 – дистанционный прижим; 6 – шпилька; 7 – гайка; 8 – цилиндрический контрольный штифт; 9 – фундаментная рама; 10 – продольная шпонка; 11 – дистанционный прижим; 12 – шпилька; 13 – гайка; 14 – специальная шпилька; 15 – гайка; 16 – шайба; 17 – лапа корпуса ЦВД; 24 – стул опоры; 25 – прилив нижний; 26 – шпоночный паз; 27 - лапка
2 – перекладина; 3 – вертикальная шпонка; 17 – лапа корпуса ЦВД; 18 – корпус ЦВД; 19 – планка с направляющим пазом ; 20 – специальный штифт; 21 – болт; 22 – корпус для обогрева фланца; 23 - рым
2 – нижняя половина корпуса; 4 – короб для обогрева фланцев; 7 – опорная лапа корпуса; 8 – планка с пазом под вертикальную шпонку ; 9 – фланец нижней половины корпуса; а – подвод пара для обогрева фланца; б, в – отвод пара из короба обогрева фланцев; д,е – отвод пара из обнизки; г – подвод пара в обнизку
3 – нижняя половина внешнего корпуса; 4 – нижняя половина внутреннего корпуса; 5 – сопловая коробка; 6 – продольная шпонка ; 7 – внутренняя вертикальная шпонка; 8,9 – планка с пазом для вертикальных шпонок; 10 – рым – специальный; а,г – расточка под обоймы уплотнений; б – расточка под диафрагмы; в – расточка под обоймы диафрагмы
3 – нижняя половина внешнего корпуса; 4 – нижняя половина внутреннего корпуса; 6 – продольная шпонка; 7 – внутренняя вертикальная шпонка ; 11 – штифты специальные; 12 – винт; 13 – пробка; 14 – шпоночный паз для продольной шпонки
1 – внутренний корпус; 2 – нижняя половина внешнего корпуса; 3,13 – опорная лапа корпуса; 4 – короб для обогрева фланцев; 5,7 – опорные лапки (соответственно задние и передние) корпуса внутреннего цилиндра; 6 – окружная шпонка; 8 – внутренняя вертикальная шпонка 9 – планка с пазом под вертикальную шпонку ; 10 – направляющая колонка;11 – колпачковая гайка; 12 – шпилька;
1 – внутренний корпус; 2 – внешний корпус; 3,13 – опорные лапы внешнего корпуса; 4 – короб для обогрева фланцев; 5, 7 – опорные лапки (задние и передние) корпуса внутреннего цилиндра; 6 – окружная шпонка; 8 – внутренняя вертикальная шпонка; 9 – планка с пазом для вертикальной шпонки; 10 – направляющая колонка; 12 – шпилька; 14 – локальный фикспункт ; 15 – планка;
1 – внутренний корпус; 5, 7 – опорные лапки (задние и передние) корпуса внутреннего цилиндра; 6 – окружная шпонка; 18 – фланец верхней половины внутреннего корпуса; 19 – фланец нижней половины внутреннего корпуса; 21 – фланец нижней половины внешнего корпуса; 22 – фланец верхней половины внешнего корпуса
1 – внешний корпус; 2 – внутренний корпус; 3 – продольная шпонка; 4 – опорная лапка; 5 – короб для обогрева фланцев; 6 – паровпускной штуцер; 7 – паровпускной патрубок сопловой коробки; 8 – сопловая коробка; 9 – шпилька; 10 – окружная шпонка; 14 – локальный фикспункт сопловой коробки; О 1 - О 1 - горизонтальная линия мест приварки патрубка сопловой камеры к корпусу внутреннего цилиндра; О 2 – О 2 - осевая линия паровпускного штуцера внешнего корпуса и патрубка сопловой камеры
2 – внутренний корпус; 6 – паровпускной штуцер; 7 – паровпускной патрубок сопловой коробки; 11 – поршневое кольцо; 12 – втулка; 13 – стопорный сегмент
1,2 – верхняя и нижняя половина внутреннего корпуса; 3 – сопловая коробка; 4,8 – окружные шпонки; 5,9 – направляющие окружных шпонок; 6 – вертикальная шпонка; 7 – направляющая вертикальной шпонки; 10 – паровпускной патрубок сопловой коробки; 11 – локальный фикспункт
1,2 – верхняя и нижняя половина внутреннего корпуса; 3 – сопловая коробка5,9 – направляющие окружных шпонок; 6 – вертикальная шпонка; 7 – направляющая вертикальной шпонки; 8 – окружные шпонки; 10 – паровпускной патрубок сопловой коробки; 11 – локальный фикспункт
1 – корпус ЦВД; 2 – обойма; 3 – отжимной болт; 4 – калиброванный болт; 5 – болт; 6 – продольная шпонка; 7 – опорная лапка; 8 – установачная прокладка; 9 – винт; 10 – штифты; 11 – колпачковая гайка; 12 – шпилька; 13 – продольная шпонка; 18 – опорные площадки для подвески диафрагм
6 – продольная шпонка; 7 – опорная лапка; 8 – установачная прокладка; 9 – винт; 10 – штифты; 11 – колпачковая гайка; 14 – отверстия под калибровочный болт; 15 – отверстия под шпильку ; 16,17 – отверстия под рым болты ; 18 – опорные площадки для подвески диафрагм
1 – нижняя половина диафрагмы; 2 – нижняя половина обоймы; 3 – опорные лапки диафрагмы; 4 – радиальная шпонка; 5 – специальная шпонка;
1 – нижняя половина диафрагмы; 2 – нижняя половина обоймы; 3 – опорные лапки диафрагмы; 4 – радиальная шпонка; 5 – специальная шпонка; 6 – тело верхней половины диафрагмы; 7, 8 – наружная и внутренняя бандажные ленты; 9 – сопловые лопатки; 10 – обод; 11 - винт
1 – нижняя половина диафрагмы; 2 – нижняя половина обоймы; 3 – опорные лапки диафрагмы; 6 – тело верхней половины диафрагмы; 10 – обод; 13 – прокладка; 14 – винт; 15 – верхняя половина обоймы; 16 – пластина; 17 – винт; 18 – продольная шпонка; 19 – штифт; 20 – опорная площадка обоймы 2
Ротора Турбины Условия работы роторов: Высокая частота вращения велики напряжения от центробежных сил. Роторы ЦВД и ЦСД турбин ТЭС в области паровпускной части работают в условиях высоких температур (500-510 о С ) проявляется эффект ползучести. Валопровод турбины суммирует крутящие моменты, развиваемые отдельными цилиндрами, и в конечном счете передает их ротору генератора на выходном валу турбины развивается максимальный крутящий момент. Ротор турбины – один из элементов, воспринимающий все изменения температуры в проточной части турбины быстрое изменение температуры может привести к появлению в ротоах высоких температурных напряжений, а при их циклическом повторении – к появлению трещин термической усталости.
Роторы с насадными дисками состоят из вала и установленными на него с натягом дисками. Крутящий момент передается от дисков к валу посредством трения, создаваемого контактным давлением от натяга. Для гарантии на ступице диска выполняют продольную шпонку, а в ЦНД между дисками устанавливают торцевые шпонки. Эти роторы отличаются простотой технологии изготовления, но могут работать только при умеренных температурах (не выше 300…350 о С), так как при высоких температурах из-за релаксации напряжений происходит ослабление посадки диска на вал.
Цельнокованые роторы применяют в ЦВД и ЦСД современных турбин. В таких роторах диски и вал вытачивают из одной поковки. В центральной части цельнокованого ротора высверливается сквозное отверстие диаметром 100-120 мм для перископической проверки качества заготовки. Сегодня технология изготовления таких роторов позволяет выполнять их заготовки диаметром до 2 м и длиной до 10 м.
Сварные конструкции роторов изготавливаются из отдельных поковок с их последующей сваркой кольцевыми швами. После сварки ротор проходит термообработку. Его недостатком является более высокая стоимость изготовления в сравнении с наборными и цельноковаными роторами. Применяются в ЦСД и ЦНД паровых турбин.
Ротор барабанного типа
Пример исполнения турбины с реактивным типом лопаточного аппарата. Здесь рабочие лопатки устанавливаются - в пазы ротора барабанного типа. Кроме того, используются комбинированные роторы, в которых диски первых ступеней откованы заодно с валом, а последних ступеней - насадные.
Разрез ЦВД
Конструкция ротора ЦВД Цельнокованый ротор – вал и диски выполняются из одной поковки Диск регулирующей ступени Рабочий диск Пазы для балансировки Центральное осевое отверстие Пробка Вал автомата безопасности Жесткая полумуфта Концевое уплотнение 1 2 3 1 – Переднее концевое уплотнение 2 – Среднее концевое уплотнение 3 - Заднее концевое уплотнение
Жесткая соединительная муфта Соединительные муфты связывают отдельные роторы цилиндров турбины и генератора в единое целое – валопровод. Они передают крутящий момент с ротора на ротор. Пробка Установочный винт (крепление пробки) Расточка для центровки роторов высокого и среднего давления Жесткая полумуфта ротора ЦВД выполнена в виде фланца заодно с валом. Центровка полумуфт обеспечивается с помощью кольцевого выступа на одной и впадины – на другой
Рабочий диск ротора Рабочая лопатка Т-образный хвостовик рабочей лопатки Разгрузочное отверстие Термические канавки Бандажная лента Гребни надбандажного уплотнения Расклепка шипа
Лопатки соединены между собой в пакеты по 8 штук бандажной лентой. Бандажная лента крепится к лопаткам посредством расклепки шипов. Т-образные хвостовики используются только для коротких лопаток, при небольших центробежных силах Рабочие лопатки заводятся в Т-образные пазы диска через колодец и поджимаются пружинами Колодец Пружина Две замковые лопатки, расположенные симметрично относительно центра вала в колодцах, крепятся заклепками Замковая лопатка Заклепка Установка рабочих лопаток в рабочий диск
Рабочие лопатки регулирующей ступени Из-за большого диаметра и хорды рабочих лопаток регулирующей ступени обеспечить надежность работы ленточного бандажа становится затруднительным. Поэтому применяют лопатки с бандажными полками, отфрезерованными с лопаткой из одной заготовки и сваренными попарно. Конструкция пакета обеспечивает необходимую компенсацию температурных расширений при неравномерном прогреве лопаток и диска
Ротор ЦСД
Ротор ЦНД
Ступень
Подшипники служат для фиксации такого положения вращающегося валопровода в турбине, при котором обеспечивается надежная и экономичная работа. В зависимости от числа роторов в валопроводе и способа их соединения турбоагрегат может иметь от трех до двенадцати опорных подшипников и один или два (чаще всего один) упорных. В паровых турбинах используют только подшипники скольжения (опорные и упорные), в которых между вращающимися и невращающимися деталями при нормальной работе всегда существует тонкий слой смазки. Опорный подшипник Упорный подшипник Воспринимает и передает на детали статора радиальные нагрузки от собственного веса валопровода, от его неуравновешенных центробежных сил и расцентровок, от аэродинамических сил возникающих в проточной части турбины и уплотнениях. Конструкция опорных подшипников и их режим работы должны обеспечивать малые зазоры в проточной части и уплотнениях для поддержания высокой экономичности. Вместе с тем они должны исключать возможность радиальных задеваний в проточной части Воспринимают результирующее осевое усилие, действующее на валопровод турбины, и некоторые другие нагрузки.
1 – рама для размещения блока регулирования турбины; 2, 7 – маслозащитные кольца; 3 – стул опоры для опирания лап корпуса ЦВД; 4 – отжимной винт; 5 – скоба; 6 – расточка для размещения вкладыша опорного подшипника ; 8 – выемка под стопорную шайбу; 9 – маслопровод для подвода масла в аварийную емкость опоры;
1 – рама для размещения блока регулирования турбины; 2, 7 – маслозащитные кольца; 4 – отжимной винт; 5 – скоба; 6 – расточка для размещения вкладыша опорного подшипника ; 10 – прилив для опирания скобы; 11 – прилив в крышке опоры, стопорящий скобу; 12 – воздушная трубка; 13 – крышка корпуса опоры; 14 – перекладина; 15 – вертикальная шпонка; 16 – штуцер; 17 - винт
3 – стул опоры для опирания лап корпуса ЦВД; 6 – расточка для размещения вкладыша опорного подшипника; 9 – маслопровод для подвода масла в аварийную емкость опоры; 13 – крышка корпуса опоры; 14 – перекладина; 15 – вертикальная шпонка; 18 – трубка; 19 – аварийная емкость; 20 – дозирующая трубка; 21 – заглушка аварийного бака; 22 – уплотнительная прокладка; 23 – канал подвода масла к опорному вкладышу через дозирующую трубку; 24 – рым; 25 – штифт цилиндрический нарезной; 26 – шпилька; 27 – штифт; 28 – шпилька; 29 - пробка
1,2 – нижняя и верхняя половины вкладыша; 4 – установочная колодка; 7 – маслораздаточная канавка; 8 – маслораздаточный карман; 13, 14, 17 – нижние установочные колодки; 18 – канал подачи масла на смазку; 22 – болт специальный; 26 – выточка для размещения стопорной шайбы
1,2 – нижняя и верхняя половины вкладыша; 3 – прокладка; 4 – установочная колодка; 5 – винт; 6 – баббитовая заливка; 7 – маслораздаточная канавка; 8 – маслораздаточный карман; 9 – отверстия для слива масла; 10 – верхняя половина маслозащитного кольца; 11 – шейка вала; 12 – нижняя половина маслозащитного кольца; 13, 14, 17 – нижние установочные колодки; 15 – дозирующая шайба; 16 – канал подачи масла из аварийной емкости на смазку; 18 – канал подачи масла на смазку; 19 – прокладка; 20 – винт; 21 – стопорная шайба;
1,2 – нижняя и верхняя половины вкладыша; 4 – установочная колодка; 5 – винт; 6 – баббитовая заливка; 13, 14, 17 – нижние установочные колодки; 21 – стопорная шайба; 22 – болт специальный; 23 – винт специальный; 24 – винт; 25 - штифт
1,9 – вертикальные шпонки; 2 – нижняя часть корпуса опоры; 3,8 – маслозащитные кольца; 4 – верхняя часть корпуса; 5 – аварийная емкость; 6 – маслопровод подачи масла на смазку вкладыша; 7 – расточка под обойму опорно-упорного вкладыша; 10 – стулья для размещения на них опорных лап ЦВД и ЦСД; 11 – дозирующая трубка; 12 – труба подачи масла в аварийную емкость; 13 – воздушная труба
1,2 – нижняя и верхняя половины вкладыша; 3,6 – установочные кольца под упорные сегменты; 4,7 – упорные сегменты; 5 – регулировочная прокладка; 8 – стопорные пластины; 9 – кольцевая полость
1,2 –верхняя и нижняя половины вкладыша; 3,6 – установочные кольца под упорные сегменты; 4,7 – упорные сегменты; 5 – регулировочная прокладка; 8 – стопорные пластины; 9 – кольцевая полость; 10,11 – верхняя и нижняя половины обоймы; 13 – стопор; 14 – колодки нижней половины обоймы вкладыша; 15 – верхняя установочная колодка; 16 – верхняя часть установочного кольца обоймы; 19 – нижняя часть установочного кольца обоймы; 21 – винт; 22,30 – нижняя и верхняя половины уплотнительного кольца; 23 – маслораздаточный карман; 24 – маслораздаточная канавка; 25 – баббитовая заливка; 26 – наклонное сверление; 27 – кольцевая выточка по торцу вкладыша; 28 – кольцевая камера; 29 – отверстие для слива масла; 31 – отверстие с резьбой; 32 – прокладка; 33 – болты; 34 – упорный гребень, выточенный заодно с валом; 35 – вал ротора
10,11 – верхняя и нижняя половины обоймы; 12 – шпилька; 13 – стопор; 14 – колодки нижней половины обоймы вкладыша; 15 – верхняя установочная колодка; 16 – верхняя часть установочного кольца обоймы; 17 – колпачковая гайка; 18 – стопорная шайба; 19 – нижняя часть установочного кольца обоймы; 20 - штифт
9 – кольцевая полость; 12 –шпилька; 13 – стопор; 14 – колодки нижней половины обоймы вкладыша; 15 – верхняя установочная колодка; 16 – верхняя часть установочного кольца обоймы; 17 – колпачковая гайка; 18 – стопорная шайба; 19 – нижняя часть установочного кольца обоймы; 20 – штифт; 26 – наклонное сверление; 36 – винт; 37 – канал аварийной смазки; 38 – вставка; 39 – болт специальный; 40 – вин специальный
1 – нижняя половина вкладыша; 3 – установочные кольца под упорные сегменты; 4 – упорные сегменты; 42 – защитный сегмент; 43 – винт специальный; 44 – провода термометров сопротивления
3 – установочные кольца под упорные сегменты; 4 – упорные сегменты; 42 – защитный сегмент; 43 – винт специальный; 44 – провода термометров сопротивления
