СВОБОДНАЯ ТУРБИНА

 

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

 

(1) Свободная турбина (СТ) предназначена для преобразования энергии газа,

вырабатываемого газогенератором, в мощность на приводном валу. Свободная турбина - одноступенчатая, осевая, реактивная.

(2) Свободная турбина выполнена как отдельный узел (модуль) и при необходимости может быть заменена без замены газогенератора.

(3) Свободная турбина (рис. 10) состоит из следующих основных узлов:

- соплового аппарата;

- ротора турбины;

- опоры турбины.

(4) Двумя горизонтально расположенными цапфами на корпусе опоры свободной турбины и двумя подвижными цапфами в силовой проставке свободная турбина крепится к своей раме.

 

Для предотвращения поперечного смещения в нижней точке опоры турбины установлен фиксатор.

(5) Подвод газа от газогенератора к свободной турбине осуществляется через переходное устройство, являющееся корпусной частью соплового аппарата.

(6) Основным силовым элементом свободной турбины является опора турбины. Вал ротора СТ опирается на два роликовых подшипника (передний и задний). Осевые силы, действующие на ротор турбины, воспринимаются шариковым подшипником, установленным в корпусе заднего подшипника.

(7) Свободная турбина приводит во вращение ротор нагнетателя ГПА. Энергия газа на лопатках соплового аппарата и рабочего колеса преобразуется в крутящий момент на валу ротора. Крутящий момент передается ротору нагнетателя от полумуфты, расположенной на конце ротора СТ, на ответную гибкую щеку муфты приводного вала.

(8) Охлаждение свободной турбины происходит следующим образом:

(а) Кольцевая полость между оболочками СТ и наружным корпусом соплового аппарата продувается воздухом от ресивера над опорой турбины газогенератора со сбросом в газовый тракт за колесом СТ.

(б) Охлаждение стоек опоры турбины осуществляется воздухом, поступающим из отсека двигателя ГПА за счет эжекции его газовым потоком. Воздух проходит через отверстия в проставке опоры турбины, обтекает силовые стойки опоры турбины, охлаждает их и через отверстия в выходной кромке ребер-обтекателей выходит в улитку выхлопной системы.

(в) Воздух из разгрузочной полости турбины газогенератора и воздух, охлаждающий заднюю опору газогенератора, через внутреннюю полость соплового аппарата СТ, полые лопатки и специальный козырек сбрасывается в газовый тракт за колесом турбины. Через центральное отверстие внутреннего корпуса соплового аппарата осуществляется продувка полости перед рабочим колесом СТ.

(9) Для разгрузки упорного подшипника ротора свободной турбины от осевых сил в разгрузочную полость, ограниченную двойным лабиринтом на диске и лабиринтом на валу, подается воздух из ресивера, расположенного над колесом V ступени компрессора. Воздух подводится внешней трубой к опоре СТ и через одну из стоек опоры подается в разгрузочную полость за диском СТ.

(10) Смазка и охлаждение подшипников и привода коробки СТ происходит следующим образом:

(а) Подшипники свободной турбины и шестерня привода на валу СТ смазываются и охлаждаются маслом. Масло от нагнетающего насоса подается к форсункам по маслоподводящей трубе, проходящей через одну из стоек опоры турбины, распределительный тройник и трубы внутри корпуса масляной полости. Из корпуса переднего подшипника через отверстия в форсунке масло подается на беговую дорожку внутреннего кольца роликового подшипника, через другие отверстия – на смазку шестерни привода. Из корпуса заднего подшипника масло по каналам распределяется по трем форсункам и подается с двух сторон к заднему роликовому и шариковому подшипникам.

(б) Шестерни и подшипники привода дополнительно смазываются маслом, стекаемым из коробки приводов СТ по трубе в одной из стоек опоры.

(в) Слив масла из масляной полости свободной турбины осуществлен в нижней точке сливной трубой, проходящей через стойку опоры турбины.

(г) Герметизация масляной полости подшипников обеспечивается резиновыми

уплотнительными кольцами в стыках деталей и наддувом лабиринтных уплотнений.

(д) Наддув лабиринтов масляной полости свободной турбины осуществляется воздухом, отбираемым из ресивера над V ступенью компрессора. Воздух по трубам подается на наддув переднего и заднего лабиринтов масляной полости.

(е) Суфлирование масляной полости СТ осуществляется специальной трубой с боковым вырезом и заглушкой на конце, предотвращающей прямое попадание масла.

(ж) Воздух из разгрузочной полости наддува переднего лабиринта сбрасывается в газовый тракт.

 

СОПЛОВОЙ АППАРАТ

 

(1) Основными элементами соплового аппарата свободной турбины (рис. 10.1) являются:

- наружный корпус (1);

- внутренний корпус (15);

- сопловые лопатки (9);

- наружное кольцо (6);

- козырек (8);

- сегменты (7) уплотнения;

- заглушки лючков осмотра;

- плавающие кольца (2), (13).

(2) Сопловой аппарат со стороны выхода фланцем наружного кольца жестко соединяется с опорой свободной турбины, со стороны входа имеет подвижное телескопическое соединение с опорой газогенератора по наружному и внутреннему фланцам.

 

(3) Наружный и внутренний корпуса образуют плавный канал, служащий для подачи рабочего тела от газогенератора на вход свободной турбины.

(4) Конструктивно основные элементы соплового аппарата представляют собой следующее:

(а) Наружный корпус (1) - сварной конструкции, состоит из переднего фланца, конуса и заднего фланца. На корпусе приклепано семь фланцев для осмотра входных кромок рабочих и сопловых лопаток свободной турбины.

(б) Внутренний корпус (15) - сварной конструкции, состоит из переднего фланца, конуса, кольца с отверстиями под цапфы сопловых лопаток и сварной диафрагмы. В кольце внутреннего корпуса выполнены две кольцевые проточки, в которые устанавливаются уплотнительные элементы.

(в) Сопловые лопатки (9) - литые, пустотелые. Сопловые лопатки в наружном корпусе центрируются буртиками, выполненными на наружных полках лопаток, а во внутреннем корпусе - цапфой, выполненной на нижней полке лопатки.

(г) Сегменты уплотнения с припаянными сотами устанавливаются в наружное кольцо (6), а с выхода входят в кольцевую канавку козырька (8). Сегменты с сотовыми элементами обеспечивают минимальный радиальный зазор между ротором и статором свободной турбины.

(5) Стыковка соплового аппарата с фланцами газогенератора осуществляется следующим образом:

(а) У передних фланцев наружного и внутреннего корпусов устанавливаются плавающие кольца (2) и (13), обеспечивающие телескопическое соединение о газогенератором.

(б) Концентричность плавающих колец обеспечивается за счет установки валиков из бумаги между плавающими кольцами (2), (13) и кольцами (3), (14).

 

РОТОР СТ

 

(1) Ротор турбины (рис. 10.2) включает в себя:

- колесо турбины (диск (5), лопатки (9), контровки (11) лопаток, пластины (8) и (10));

- вал (вал (34), лабиринты (13), (14), гайка-лабиринт (15));

- стяжные болты (3);

- шестерню (17);

- гайку (18);

- дистанционное кольцо (20);

- отражатель (22);

- лабиринтную втулку (23);

- гайку (25);

- полумуфту (26);

 


- гайку (31);

 

 

-         втулку (33).

 

(2) Колесо соединяется с валом стяжными болтами (3). Центрирование осуществляется по выносному буртику на диске и пояску на валу. Крутящий момент передается с колеса на вал втулками (4).

(3) Вал ротора представляет собой полый стержень, на котором монтируются детали:

(а) К фланцу вала крепятся болтами лабиринты (13) и (14). На валу установлена гайка- лабиринт (15). Лабиринт (13) вала вместе с крышкой лабиринта с одной стороны и гайка-лабиринт (15) с крышкой лабиринта с другой стороны образуют переднюю межлабиринтную полость наддува. Лабиринт (14) вала ограничивает полость для разгрузки подшипника от осевых сил.

(б) На валу установлена шестерня (17), которая передает вращение на привод коробки СТ.

(в) В хвостовой части вала установлены внутренние кольца роликового и шарикового подшипников, разделенные дистанционным кольцом (20). Внутреннее кольцо шарикового подшипника - разъемное. Кольца подшипников совместно с отражателем (22) и лабиринтной втулкой (23) затянуты гайкой (25).

Лабиринтная втулка с крышками лабиринтов с выходной стороны образуют заднюю

межлабиринтную полость наддува.

(г) Внутри вала в хвостовой его части установлена втулка (33) для крепления стяжного валика муфты привода.

(д) На хвостовике вала свободной турбины установлена полумуфта (26), шлицы которой входят в зацепление с наружными шлицами вала. Во фланце полумуфты запрессованы тридцать болтов для крепления гибкой щеки муфты привода.

(4) Колесо турбины представляет собой диск, на котором крепятся лопатки.

(а) Рабочие лопатки (9) колеса - литые, неохлаждаемые. Лопатки крепятся в диске замками типа "елочка" и фиксируются от осевого перемещения контровками (11) и боковыми пластинами (8) и (10).

(б) Рабочие лопатки на периферийной части имеют бандажные полки. Бандажные полки, стыкуясь между собой контактными поверхностями, при сборке лопаток в колесо образуют кольцевой бандаж. Для уменьшения утечек газа через радиальный зазор на бандажных полках лопаток выполнены гребешки лабиринтного уплотнения. На контактные поверхности бандажных полок лопаток напаяны износостойкие пластины.

 

ОПОРА СТ

 

(1) Опора свободной турбины (рис. 11) условно разделяется на две основные конструктивные части - силовую и трактовую.

(2) По цилиндрическим поверхностям Б наружного кольца (9) и В проставки (16) свободная турбина стыкуется с выхлопным устройством.

(3) На наружной проставке приклепан лючок осмотра рабочих лопаток свободной турбины.

(4) Внутри силовых стоек опоры проходят:

- трубопровод суфлирования масляной полости СТ

- трубопровод слива масла из масляной полости СТ

- трубопровод подвода масла к подшипникам СТ

- трубопровод наддува лабиринтных уплотнений СТ

- трубопровод подвода масла на смазку привода коробки и рессора привода

 

- канал подвода воздуха в разгрузочную полость СТ 

(5) На корпусе маслополости опоры установлен привод коробки приводов СТ, который служит для передачи вращения с вала СТ на рессору. От рессоры вращение передается на коробку приводов СТ, которая устанавливается на фланец стойки опоры.

(6) В силовую схему опоры входят (рис. 11):

- наружный корпус (6);

- шесть радиальных силовых стоек;

- внутренний корпус (10);

- передняя стенка (4);

- задняя стенка (12);

- корпус (13) маслополости;

- корпуса (21), (17) переднего и заднего подшипников;

- наружная проставка;

- цапфы (28) подвески СТ к раме;

- фиксатор (29), ограничивающий поперечные перемещения СТ.

(а) Наружные кольца переднего и заднего роликоподшипников устанавливаются по посадкам в гнезда форсунок и крепятся специальными гайками.

(б) Силовые стойки жестко фиксируются в наружном и внутреннем корпусах штифтами и закрепляются болтами.

(в) Цапфы подвески крепятся к наружному корпусу штифтами и болтами, фиксатор - призонными болтами.

(г) Центровка корпусов, входящих в силовую схему, осуществляется посадочными буртиками (крепление болтовое). Корпуса выполнены в виде сварных конструкций.

(7) Трактовая часть опоры образована внутренней и наружной обечайками выходного корпуса. Корпус - цельносварной с шестью ребрами-обтекателями силовых стоек опоры. Задние фланцы корпуса могут перемещаться в зацепах при тепловых расширениях.

(8) Связь между силовой и трактовой частями опоры осуществляется через наружную проставку, наружное кольцо, переднюю проставку и диафрагму (1), заднюю проставку.

(9) Опора свободной турбины - силовой узел, воспринимающий радиальные нагрузки от веса дисбаланса ротора, от веса соплового аппарата и оболочек СТ, осевые усилия от газодинамических сил, действующих на ротор СТ, а также крутящий момент от соплового аппарата СТ.

(10) Трактовая часть опоры обеспечивает отвод отработавшего в турбине газа к выхлопному устройству.

(11) Крышки лабиринтов опоры совместно с лабиринтами вала образуют полость наддува лабиринтных уплотнений. Для устранения износа гребешков лабиринтов вала на крышки нанесен графитовый слой.

(12) Верхняя крышка лабиринтов опоры совместно с гребешками диска ограничивает разгрузочную полость турбины СТ. Для уменьшения износа гребешков диска уплотнительная поверхность крышек выполнена сотовой.

 

 

 

 

20                        

21                       Особенности эксплуатации ГПА:

Наблюдение и обслуживание ГПА во время работы

При работе агрегата в режиме «Магистраль» необходимо:

*                   следить, чтобы частота вращения ротора свободной турбины (нагнетателя) всех работающих ГПА была бы примерно одинаковой, рабочая точка нагнетателя лежала правее помпажной линии не менее чем на 10% по производительности, а потребляемая нагнетателем мощность не должна превышать номинальную более чем на 20% (рабочая точка определяется по характеристике нагнетателя);

*                   контролировать показания приборов и через каждые 2 ч производить запись контролируемых параметров в суточной ведомости (значения параметров должны соответствовать данным, приведенным в таблице);

*                   один раз в смену производить визуальный осмотр работающего оборудования;

*                   следить за уровнем масла в маслобаках, за перепадом давления на фильтрах система смазки и уплотнения, состоянием масла;

 

*                   производить осмотр всасывающей камеры через смотровой лючок на предмет отсутствия образования инея и льда при температуре наружного воздуха от 263К (-100С) до 278К (+50С).

Авто реклама