Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
РОТОРЫ КОМПРЕССОРОВ
Роторы осевых компрессоров
Роторы осевых компрессоров стационарных и транспортных ГТУ характеризуются большим разнообразием конструктивных решений.
В мощных стационарных установках, выпускаемых турбостроительными заводами, преобладают конструктивные схемы роторов, заимствованные из практики паротурбостроения. Массивные цельнокованые роторы характерны для газотурбинных установок Ленинградского Металлического завода, фирмы Инглиш Электрик, фирмы Зульцер и др. (рис. 120). Этим заводом и фирмами освоена технология изготовления подобных роторов применительно к паровым турбинам, являющимся основной продукцией предприятия. Положительными свойствами цельнокованых роторов служит относительно невысокая трудоемкость изготовления и уменьшенный расход металла по сравнению с другими типами роторов.
Цельнокованым роторам, как правило, присуще крепление рабочих лопаток в пазах, проточенных по окружности. Для уменьшения массы ротора и понижения напряжений в центральной его части фирма Инглиш Электрик предусматривает проточку глубоких канавок в пазах для крепления лопаток (рис. 120, б).
Так как нагрузка от рабочих лопаток относительно невелика и окружные скорости в корневом сечении лопаток умеренны, в. компрессорах широко применяют барабанные конструкции роторов с различными вариантами крепления хвостовых цапф (рис. 121). Хвостовые цапфы ротора, кроме плотной посадки,, крепят с помощью осевых или радиальных штифтов, сварки или болтами. Ротор, изображенный на рис. 121, е, имеет промежуточный диск, разгружающий тонкостенный барабан от центробежных сил. Барабанные конструкции характерны высокой из-гибной жесткостью. На рис. 92, е изображен ротор осевого компрессора фирмы Аллис Чалмерс. Барабанный ротор выполняют из двух поковок, а затем соединяют болтами. Хвостовые цапфы также крепят на болтах. Рабочие лопатки устанавливают в ка-
188
нических отверстиях в барабане и крепят ианутри ротора гайками, для чего во внутренней части барабана выполнены кольцевые проточки.
Недостатками цельнокованых и барабанных роторов являются небольшой их диаметр, определяемый допустимыми размерами поковок, невозможность крепить лопатки осевыми хвостами при разном количестве лопаток в ступенях и ряд технологических неудобств при изготовлении: длительный цикл и
трудности при организации широкого фронта работ, опасность
Рис. 120. Цельнокованые роторы осевых компрессоров:
а — ГТУ ГТН-9 JIM3; б — ГТУ ЕМ-85 фирмы Инглиш Электрик
получения брака дорогостоящей поковки из-за неправильной обработки на каком-либо этапе длительного цикла, потребность в высокой квалификации рабочих и др. Сварные роторы имеют или дисковую конструкцию (рис.. 122), или диско-барабанную. Эти роторы в отличие от цельнокованых можно выполнять любого диаметра, они способны нести большие нагрузки от рабочих лопаток, но им свойственны все остальные недостатки, присущие цельнокованым и барабанным роторам.
Дисковые роторы не обладают перечисленными недостатками. Их конструктивные схемы можно разделить на две группы — роторы с насадными и наборными дисками. В роторах первой группы диски насаживают на вал ротора, в роторах второй группы отдельные диски вместе с хвостовыми цапфами стягивают осевыми болтами — одним центральным или несколькими
189
периферийными. Дисковая конструкция ротора характерна тедт, что механическая обработка каждого диска допускает расширение фронта работ и упрощает изготовление ротора. Потери от брака при неправильной обработке одного из дисков связаны с меньшими затратами средств и времени, чем в цельнокованых роторах. При дисковой конструкции ротора рабочие лопатки можно крепить в осевых пазах, выполнение которых осуществляют обычно прогрессивным методом — путем протяжки. Число лопаток в каждом диске может быть выбрано оптимальным.
Конструкции насадных роторов, известные из практики па-ротурбостроения, применительно к газотурбинным установкам должны иметь повьцЦенную жесткость. Это требование обусловлено высокими числами оборотов компрессоров и большими расстояниями между опорными подшипниками ротора, особенно в
в)
а — ГТ-700-5 НЗЛ; б
Рис. 121. Барабанные роторы
ГТУ-20 ЛКЗ — компрессор низкого давления;
е — ГТУ мощностью-
190
моноблочных агрегатах с общим двухопорным ротором турбокомпрессора. Для получения высокой жесткости ротора диаметр» вала выбирают повышенных размеров (рис. 123, а), или в качестве вала используют барабан цилиндрической или конической: формы (см. рис. 13 и 123, б). Напряжения, возникающие в диске при большом диаметре расточки, не превышают общепринятого уровня в связи с малыми нагрузками от лопаток. Как видно из рис. 123, а, на одном диске можно расположить два ряда лопаток.
Крутящий момент от вала к дискам передается через шпонки, шлицованную поверхность вала (см. рис. 13), радиальные-заклепки или вследствие сил трения при горячей посадке дисков на вал (рис. 123, а и б). В авиационных компрессорах момент передается в результате натяга диска при плотной посадка
