Основные узлы и конструкция паровой турбины

Паровая турбина является двигателем, в котором потенциальная энергия пара превращается в механическую работу вращающегося ротора по преодолению сил сопротивления приводимой машины (электрического генератора, питательного насоса, компрессора, вентилятора и др.).

Всякая турбина состоит из неподвижных и вращающихся частей. Совокупность всех неподвижных частей принято называть статором, турбины, а вращающихся ― ротором. Рассмотрим типичную мощностью 50 МВт с начальными параметрами пара 8,8 МПа, 535°С (рис.30). В этой турбине применен комбинированный ротор. Первые 19 дисков, работающих в зоне высокой температуры, откованы как одно целое с валом турбины, последние три диска ― насадные. Применение насадных дисков в зоне высокой температуры, как правило, не допускается во избежание ослабления натяга их на валу из-за ползучести. Выполнение же трех последних дисков цельноковаными потребовало бы увеличения диаметра поковки ротора.

Совокупность неподвижной сопловой решетки, закрепленной в сопловых коробках или диафрагмах, со своей вращающейся рабочей решеткой, закрепленной на следующем по ходу пара диске, принято называть ступенью турбины. Проточная часть рассматриваемой одноцилиндровой турбины состоит из 22ступеней, из которых первая называется регулирующей, вторая ― первой нерегулируемой, а все остальные, кроме последней, ― промежуточными.

В каждой сопловой решетке поток пара ускоряется в сопловых каналах специально выбранного профиля и приобретает необходимое направление для безударного входа в каналы между рабочими лопатками. Усилия, развиваемые потоком пара на рабочих лопатках, вращают диски и связанный с ними вал, который передает вращающий момент ротора турбины на приводимую машину (генератор, воздуходувку и др.).

По мере понижения давления пара при прохождении от первой к последней ступени удельный объем его сильно растет, что требует увеличения проходных сечений сопловых и рабочих решеток и соответственно высоты лопаток и среднего диаметра ступеней.

К переднему торцу ротора прикреплен приставной конец вала, на котором установлены бойки двух предохранительных выключателей (датчики автомата безопасности 22), воздействующие на стопорный и регулирующие клапаны, которые прекращают доступ пара в турбину при повышении частоты вращения ротора на 10÷12 % по сравнению с расчетной.

1 ―ротор турбины; 2 ―корпус турбины; 3 ―опорно-упорный подшипник; 4 ―опорный подшипник; 5 ―регулирующий клапан; 6 ―сопловая коробка; 7 ―кулачковый вал; 8 ―сервомотор; 9 ―главный масляный насос; 10 ―регулятор скорости; 11 ―следящий золотник; 12 ―картер переднего подшипника; 13 ―валоповоротное устройство; 14 ―соединительная муфта; 15 ―выхлопной патрубок турбины; 16 ―насадные диски; 17 ―рабочие лопатки; 18 ―диафрагмы; 19 ―обоймы диафрагм; 20 ―обоймы переднего концевого уплотнения; 21 ―перепускная труба (от стопорного к регулирующему клапану); 22 ―датчики автомата безопасности; 23 ―фундаментная плита; 24 ―патрубки отбора пара на регенерацию.

Приставной конец вала с помощью гибкой муфты соединен с валом главного масляного насоса, корпус которого своим всасывающим патрубком прикреплен к приливу картера переднего подшипника.

Главный масляный насос предназначен для подачи масла в систему смазки подшипников турбины и генератора (при давлении 0,15 МПа) и в систему регулирования (при давлении 2 МПа), обеспечивающую автоматическое поддержание заданной частоты вращения ротора турбины. Датчиком частоты вращения является быстроходный упругий регулятор скорости, установленный на конце вала насоса. Со стороны выхода пара ротор турбины соединен полугибкой муфтой с ротором генератора.

Статор турбины состоит из корпуса, в который вварены сопловые коробки, соединенные с помощью сварки с клапанными коробками, установлены обоймы концевых уплотнений, обоймы диафрагм, сами диафрагмы и их уплотнения. Корпус этой турбины кроме обычного горизонтального разъема имеет два вертикальных разъема, разделяющих его на переднюю, среднюю части и выходной патрубок. Передняя часть корпуса ― литая, средняя и выходной патрубок ― сварные.

К неподвижным частям турбины относятся также картеры се подшипников. В переднем картере расположен опорно-упорный подшипник, в заднем ― опорные подшипники роторов турбины и генератора.