Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Если промежуточная часть ротора работает на растяжение, осевая связь может осуществляться гибкой стяжкой, допускающей незначительное смещение и излом осей. Такое конструктивное решение для четырехопорного ротора показано на рис. 217, б. В ГТУ G-6 компании AEI с трехопорным ротором турбокомпрессора окружное усилие передается не зубчатой, а гибкой муфтой с двумя коническими тонкими дисками из высокопрочной стали, соединенными ' по ободу заклепками.
Дисковая муфта способна воспринимать незначительные изломы осей, возникающие вследствие неодинакового прогрева опор, изгиба корпуса корабля и т. п.
Осевое усилие, действующее на ротор компрессора и турбины из-за разности давлений на первых и последних ступенях, может быть при необходимости снижено путем создания думмисов (уплотнений на большом диаметре). В компрессоре иногда создают камеру с повышенным давлением перед диском первой ступени с помощью двух рядов уплотнений, выполненных на разных диаметрах. При таком решении наряду с сокращением осевого усилия устраняется возможность подсоса масла в проточную часть из переднего подшипника. Аналогичная камера может быть создана и за последним диском турбины.
Разгрузка осевого усилия при помощи думмисов связана с повышенными утечками воздуха, усложнением конструкции и увеличением расстояния между опорами.
Выбором соответствующих диаметров лабиринтных уплотнений можно полностью разгрузить ротор турбокомпрессора от осевой нагрузки или направить результирующее осевое усилие в любом желаемом направлении. При этом упорный подшипник может быть спроектирован так, что будет воспринимать нагрузку, значительно меньшую, чем осевое усилие каждой из турбомашин. Этот способ разгрузки упорного подшипника применяют практически во всех ГТУ. Однако в стационарных ГТУ большой
20 Заказ 1063 305
Рис. 217. Соединение валов компрессоров и турбин:
а — ГТУ мощностью 3500 *л. с. Коломенского тепловозостроительного завода; б — ГТУ мощностью 2500 квт фирмы Бритиш Томпсон Хаустон; 1 — зубчатая муфта;
2 — стяжка с шаровыми наконечниками;
3 — вал компрессора; 4 — стяжка; з —
вал турбниы
мощности с высокими давлениями в цикле создание работоспособного упорного подшипника является очень сложной задачей. Обусловлено это тем, что осевое давление компрессоров и турбин в этих ГТУ достигает порядка 40—60 г, а в ГТУ-200, выполненной по схеме проф. Уварова, осевое усилие отдельных агрегатов исчисляется сотнями тонн. В то же время упорные подшипники общепринятых типов способны воспринимать ограниченную нагрузку— порядка 20 т при числе оборотов вала 3000 в минуту и менее 10 т при 8000 в минуту. Так как результирующая сила, передаваемая на подшипник, является разностью очень больших величин, существует опасность многократного ее увеличения по сравнению с расчетной величиной вследствие неточностей в расчете проточной части турбомашин, погрешностей при изготовлении облопачивания, при износе уплотнений в процессе эксплуатации или при каких-либо ранее неучтенных режимах работы установки. Может измениться не только величина осевого усилия, но и его знак; поэтому, как правило, упорные подшипники турбокомпрессоров выполняют двусторонними и их несущую способность выбирают исходя из двух-трехкратной величины расчетного результирующего усилия.
В ГТУ малой мощности для разгрузки турбокомпрессора или свободной силовой турбины используют иногда осевое усилие, создаваемое косозубчатой шестерней редуктора.
Так, в двухступенчатом редукторе ГТУ T-16 мощностью 80 л. с. фирмы Дейтц предусмотрен специальный контрвал с косозубыми шестернями, благодаря чему роторы двигателя и приводного механизма разгружены от избыточного усилия — как радиального, так и осевого.
КАМЕРЫ СГОРАНИЯ
ТИПЫ КАМЕР СГОРАНИЯ
H амеры сгорания ГТУ предназначены для сжигания топлива в потоке воздуха, подаваемого компрессором. Химическая энергия топлива превращается в тепловую и сообщается рабочему телу, поступающему из камеры сгорания в турбину. Воздух в камеру сгорания можно подавать непосредственно из компрессора или после подогрева в регенераторе; в ГТУ с несколькими ступенями расширения в камеры сгорания поступает газовоздушная смесь, выходящая из соответствующей турбины. В ГТУ применяют камеры сгорания следующих типов: индивидуальные или выносные, секционные, трубчато-кольцевые и кольцевые.
Камера сгорания состоит из корпуса, горелочного устройства с форсункой или газовой горелкой, пламенной трубы и смесителя. Камеры сгорания — это весьма теплонапряженные топочные устройства, что предъявляет к их конструкции ряд специфических и жестких требований. Для поддержания устойчивого горения в зоне, ограниченной пламенной трубой, необходимо иметь факел с температурами до 2000° С; с другой стороны к сопловому аппарату турбин должен подаваться достаточно равномерный поток газа с температурой порядка 700—800° С. Поэтому в пределах камеры должен осуществляться не только процесс эффективного сгорания топлива, но и перемешивание горячих продуктов сгорания со вторичным воздухом.
