Диафрагменных уплотнений

Проходные сечения разгрузочных отверстий в дисках подбирают таким образом, чтобы вся утечка пара через диафрагменные уплотнения' проходила через эти отверстия. Кроме того, во избежание утечки или подсоса рабочего тела у корня активных лопаток их уплотняют на внутреннем диаметре (см. рис. 4.1).

Для нахождения усилия, действующего на диск, задаются давлением перед диском рх; в качестве проверки принятого значения рх используют уравнение баланса утечки через диафрагменные уплотнения Gy. д и прикорневой зазор Gy K и уравнение расхода через разгрузочные отверстия в диске Gp. 0 : Gy. д ± Gy. K = Gp. 0 (знак при Gy. K зависит от степени реактивности у корня и свидетельствует о том, имеет ли место утечка пара из основного потока или подсос [14].

Отсюда определяется перепад статического давления Ард. этом: коэффициент расхода ср = 0,30-^0,45; Gy. д — из расчета утечек через диафрагменные уплотнения; v2 — из расчета ступеней.

В параграфе 1 было сказано, что для уменьшения протечек пара между диафрагмой и ротором турбины на внутреннем диаметре тела диафрагмы устанавливаются уплотнения. По характеру конструкции диафрагменные уплотнения делятся на два типа: жесткие и эластичные.

Следует отметить, что при изменении основных критериев подобия линейный характер Ат]0г(Уо) нарушается. Столь значительное влияние чисел Мир объясняется не только зависимостями коэффициентов потерь в решетках от этих параметров, но и изменением составляющих потерь, обусловленных взаимодействием решеток в ступени (периодическая нестационарность и высокая турбулентность). В основном в этом и проявляется расхождение между расчетами ступени, выполненными по газодинамическим характеристикам изолированных решеток, и результатами испытаний турбинных ступеней. Определенное значение имеет также влияние перекрыши1 на влажном паре, до сих пор не изученное, а также возрастание утечек через надбандажные и диафрагменные уплотнения (см. гл. 7). Необходимо также учитывать особенности струк-

Выбор уплотнения. В последующих главах все уплотнения сгруппированы в нижеперечисленные категории: войлочные, мас-лозадерживающие или радиальные, защитные, лабиринтные, механические или торцовые, фасонные и диафрагменные уплотнения, уплотняющие и О-образные кольца, поджимные сальники.

4. Большое значение для выявления путей повышения экономичности цилиндров имеет определение параметров нерабочих потоков пара. Как известно, нерабочими потоками пара в турбинной ступени являются протечки через надбандажные и диафрагменные уплотнения, корневой зазор, а также через стыки корпусов цилиндров, обойм и диафрагм.

Охлаждение дисков первых ступеней может производиться либо за счет протечек охлаждающего пара через разгрузочные отверстия дисков и диафрагменные уплотнения, либо за счет дополнительного подвода охлаждающего пара к дискам через направляющие лопатки и отверстия в диафрагмах или с помощью устройства, смонтированного в центральной расточке ротора, и радиального сверления.

Лабиринтные уплотнения широко применяются в турбинах: в ступенях цилиндров (надбандажные, корневые и диафрагменные уплотнения), в концевых уплотнениях, в уплотнениях штоков.

Это в известной мере характерно для КТЗ, на котором, несмотря на большую номенклатуру выпускавшихся ранее турбин конструкции узлов и деталей разрабатывались с учетом технологичности. Например, конструкции роторов турбин этого завода максимально упрощены минимальным количеством типоразмеров посадочных диаметров для дисков. Диафрагменные уплотнения установлены непосредственно на вал ротора, что дает возможность сократить габариты турбины. Для лучшего использования металла максимальные напряжения во втулках дисков снижаются за счет предварительного растяжения волокон у их расточки выше предела текучести. Эта операция производится на специальной установке путем разгона дисков до заданных напряжений.

pa, хотя в некоторых случаях термическая обработка может дать дополнительные дефекты. После прорезки пазов в зоне дисков можно> контролировать лишь небольшие участки бочки между дисками, а также части дисков с их торцов; контроль бочки практически обесценивается благодаря многочисленным искажениям. После термической обработки надо контролировать участки . бочки, где это эффективно можно осуществить, а также концы ротора. При этом пазы под концевые и диафрагменные уплотнения прорезают после заключительных операций ультразвуковой дефектоскопии. В ряде случаев желательно прозвучивание ротора с его торца. Операции ультразвукового контроля должны быть неотъемлемыми звеньями технологического процесса изготовления роторов, дисков и других ответственных поковок.

/\ Э111 U>1 ) ....................... \ dl / 20. Эквивалентная площадь диафрагменных уплотнений Fy, д. э— 1 63

Износ диафрагменных уплотнений вызывает увеличение усилия, действующего на диск. Неопределенность, возникающая при определении этого усилия, заставляет принимать расчетные удельное давление в упорных подшипниках активных турбин не более 1,8 МПа; для реактивных турбин эта величина может быть в пределах 2,5 — 3,5 МПа. Вместе с тем не рекомендуется допускать удельное давление ниже 0,3 МПа во избежание неустойчивой работы масляного клина и вибрации ротора.

Вследствие температурных деформаций при работе агрегата, а в некоторых случаях под действием вакуума или веса циркуляционной воды и конденсата в конденсаторе (в конструкциях с жестким креплением выхлопной части цилиндра к конденсатору) происходит изменение положения осей цилиндров, которое приводит к изменению взаимного положения осей роторов и цилиндров. При этом в той или иной степени происходит расцентровка роторов в вертикальной плоскости и нарушается равномерность зазоров концевых и диафрагменных уплотнений, достигнутая при центровке в холодном состоянии.

При переходных режимах наиболее высокие напряжения появляются на поверхности роторов в зонах концентраторов, к которым относятся канавки концевых и диафрагменных уплотнений, галтели в месте перехода

Недостаток этого подшипника —большое возможное смещение вала. Однако вредные последствия этого в данной турбине уменьшены благодаря ряду ее особенностей: концевые уплотнения — угольные, могут следовать за валом при его перемещениях; диафрагменных уплотнений в турбине нет; муфта между ротором и шестерней редуктора допускает большую расцентров-ку.

Имеется большое количество экспериментальных данных, свидетельствующих о превышении температуры пара, омывающего ротор в районе диафрагменных уплотнений, над температурой пара основного потока.

Так, анализ результатов измерений по турбине К-800-240-3 [69] показывает, что во время переменных (в частности, пусковых) и стационарных режимов имеет место положительная разность между температурой пара, омывающего ротор в районе диафрагменных уплотнений, и температурой пара на среднем диаметре лопаточного аппарата. Эта разность равна 15-40°С, причем максимальное значение наблюдается в зоне 9-й ступени ЦВД. В качестве примера на рис. 4.11 приведены результаты измерений температуры пара за 28-й ступенью. Аналогичные результаты были получены и по турбинам других типов.

Ввиду трудности подробного экспериментального исследования температур и напряжений в роторах для их определения был принят экспериментально-расчетный метод. В соответствии с этим методом экспериментальная часть работы включала в себя измерение с помощью специальных устройств температуры пара, омывающего ротор, на отдельных его участках при различных режимах работы турбины, а также измерения температуры металла ротора на внутренней расточке при вращении его на валоповороте в период остывания с целью уточнения исходных условий для режимов пуска. Отказ от измерения температур поверхностей роторов позволил применить упрощенную схему токосъема, не требующую переделки в системе регулирования. Для оценки как температуры пара, омывающего ротор, так и температуры ротора использовались термопары, установленные на датчиках радиальных зазоров в непосредственной близости от ротора перед 7-й ступенью ЦВД и в зоне паровпуска ЦСД. Кроме того, в качестве измерительных устройств для контроля температур пара в проточной части и в районе диафрагменных уплотнений использовались специальные гребенки термопар и термопары, установленные в различных полостях турбины.

во время пусковых и стационарных режимов имеет место положительная разность между температурой пара, опывающего ротор в районе диафрагменных уплотнений, и температурой пара на среднем диаметре лопаточного аппарата. Эта разность равна 15-40°, причем максимальное значение наблюдается в зоне 9-й ступени ЦВД. С достаточной точностью можно считать, что температура пара на входе в диафраг-менное уплотнение 7-й ступени оказалась равной среднему значению между температурами пара, выходящего из промежуточного уплотнения, и пара за 6-й ступенью [20].

Расчеты показали, что в РВД температурные перепады в режиме расхолаживания являются небольшими и не превышают 20-25°С В РСД перепады температур оказались значительно больше, особенно при режиме фактического расхолаживания, где они достигают 80-90°С в зоне диафрагменных уплотнений 14-15-й ступеней. По графику расхолаживания, предложенному Южтехэнерго, благодаря меньшей скорости снижения температуры пара максимальный перепад по радиусу РСД не превышает 40-50°С, что является, по-видимому, оптимальным.

наименьший радиус галтели; t - глубина галтели относительно наружной поверхности ротора между дисками без учета выступов в районе диафрагменных уплотнений.