Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Взаимное центрирование дисков выполняют как по заточкам малого диаметра в центральной части, так и по пояскам в периферийных полках. Диски иногда центрируют с помощью при-зонных втулок, которые служат также для передачи крутящего момента.
Рис. 125. Дисковые наборные роторы с периферийными стяжками осевых
компрессоров:
а — ГТУ мощностью 16 500 квт фирмы Дженерал Электрик; б — ГТУ 305 фирмы Кларк; в — ГТУ ОТ-С-5 фирмы Оренда
Внешняя поверхность ротора между рядами рабочих лопаток может быть образована заплечиками дисков (рис. 125, а), промежуточными кольцами (рис. 124, в) и специальными промежуточными дисками (рис. 125, в). Пр.и закреплении рабочих лопаток между дисками (рис. 124, а и 125, б) направляющие лопатки компрессора располагают над цилиндрической поверхностью обода диска. В компрессорах фирмы Вестингауз диски по периферии имеют небольшие заплечики, над которыми размещены уплотнительные усики внутренних бандажей направляющих лопаток.
Для предотвращения чрезмерного прогиба периферийных болтов под действием центробежных сил, зазор между болтами и отверстиями в дисках выбирают в соответствующих пределах или предусматривают несколько опорных поясков по длине болта.
Необычную конструкцию имеет дисковый наборный ротор ГТУ мощностью 160 л. с. фирмы Центракс (рис. 126). В роторе 13* 195
отсутствуют стяжные болты, а связь дисков между собой осуществлена осевыми призонными пальцами, запрессованными попарно в каждые три диска.
Рис. 126. Дисковый наборный ротор с призонными пальцами осевого компрессора ГТУ фирмы Центракс
Роторы центробежных компрессоров
Ротор турбокомпрессора ГТУ малой мощности имеет, как правило, две опоры, причем в ряде случаев рабочее колесо компрессора (крыльчатка) и колесо радиальной турбины совмещены в единый узел. Так как рассмотрение этих элементов в от-4 дельности не может дать представления о конструктивной схеме ротора, в данном разделе конструкции некоторых крыльчаток компрессора описываются во взаимосвязи с турбинными колесами.
Воздух в рабочее колесо компрессора поступает в осевом направлении, а радиальное направление поток получает в пределах крыльчатки. Для обеспечения высокой степени сжатия в одноступенчатом компрессоре окружная скорость на периферии колеса достигает 400 м/сек и более, что вызывает высокие напряжения в его элементах. Это в значительной степени предопределяет применение крыльчаток с радиальным расположением лопаток, ибо в криволинейных лопатках возникают повышенные напряжения. Рабочие колеса с криволинейными лопатками имеют пониженный к. п. д. и сложны в изготовлении, поэтому несмотря на возможность получения большей степени сжатия при равных окружных скоростях, криволинейные лопатки практически не нашли применения в компрессорах ГТУ и используются только в редких случаях при низких окружных скоростях в многоступенчатых центробежных компрессорах. Из-за сложности изготовления и повышенного уровня напряжений
196
также не получили распространения и крыльчатки закрытого типа.
Для безударного входа воздуха в крыльчатку входные участки лопаток должны быть отогнуты в сторону направления вращения. Этот участок крыльчатки—вращающийся направляющий аппарат (BHA) — может быть выполнен или как одно целое с колесом, несущим радиальные лопатки, или в виде отдельного элемента. Совместное выполнение BHA с лопатками имеет свои технологические затруднения, так как фрезеровать криволинейные каналы сложно, а чтобы отогнуть кромки лопаток следует подрезать их у основания, что снижает прочность лопаток. Если выполнять BHA отдельно, технологический процесс упрощается и появляется возможность использования различных материалов для BHA и собственно крыльчатки. BHA может быть изготовлен из легированной стали, хорошо противостоящей эрозионному износу, а крыльчатка — из легких алюминиевых сплавов. Раздельное исполнение BHA во избежание вибрационных поломок требует точной пригонки и плотного соединения его с лопатками.
В центробежных компрессорах ГТУ в равной мере нашли применение оба варианта конструкции рабочего колеса.
На рис. 127 показаны различные соединения рабочих колес одноступенчатых компрессоров с другими элементами ротора турбокомпрессора. К первой группе отнесены (рис. 127, а — е) роторы с крыльчатками, насаженными на сплошной или полый вал. Фиксация их в осевом направлении на валу осуществляется плотной посадкой, с помощью гаек, навинченных на вал ротора, или периферийными болтами-стяжками. Ко второй группе отнесены (рис. 127, ж— и) роторы, не имеющие вала: ротор состоит из рабочего колеса компрессора, хвостовых цапф, промежуточных втулок и других элементов, центрирующихся кольцевыми заточками и стянутых центральным болтом.
Крутящий момент от турбины к крыльчатке компрессора передается вследствие плотной посадки крыльчатки на вал или при помощи шпонок, осевых штифтов и шлицев — радиальных или торцовых. Плотная посадка на вал создает повышенные напряжения на расточке крыльчатки, опасность ослабления соединения при работе и сложность при разборке; посадка при помощи шпонок ослабляет крыльчатку и характерна для низконапряженных конструкций стационарных ГТУ. В большинстве ГТУ для передачи крутящего момента используют торцовые соединения в виде осевых штифтов (рис. 127, в, е — з), периферийных болтов (рис. 127, а), прямоугольных выступов или радиальных штифтов (рис. 127, <Э), которые не ослабляют крыльчатку.
