ОПОРНЫЙ УЗЕЛ ЦИЛИНДРА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 2000 года по МПК F01D25/28 

Изобретение относится к области производства паровых турбин и может быть использовано в опорном узле цилиндра паровой турбины, с помощью которого обеспечивается центровка корпуса цилиндра относительно оси валопровода турбоагрегата с предоставлением свободы тепловых расширений.

Высокий уровень требований, которым должен отвечать опорный узел, ограничивал попытки видоизменения его основной структуры, которая включает стул с базовой поверхностью под лапу корпуса устанавливаемого цилиндра, поперечное шпоночное устройство, предназначенное для фиксации продольного положения устанавливаемого цилиндра с предоставлением свободного теплового расширения корпуса этого цилиндра в радиальном направлении, и прижимную скобу, предназначенную для предотвращения отрыва лапы от базовой поверхности стула. Стул с базовой поверхностью традиционно образуют на корпусах выносных опорных подшипников либо на корпусах цилиндров, если они выполнимы со встроенными опорными подшипниками [1]. Известны две разновидности опорного узла. В одной из них поперечное шпоночное устройство выполнено таким образом, что обеспечивает совмещение в себе функций опорной поверхности для лапы нижней половины корпуса устанавливаемого цилиндра, фиксации его продольного положения и обеспечения свободного теплового расширения в поперечном направлении [2]. В другом опорном узле стул выполнен с двумя поверхностями разного уровня, верхняя из которых с уложенной на нее подгоночной прокладкой является базовой поверхностью под лапу верхней половины корпуса, а нижняя выполнена со шпоночным пазом под шпоночное устройство лапы нижней половины корпуса [3] . Прижимная скоба в обеих описанных конструкциях выполнена Г-образной формы с выступом, приспособленным для охвата лапы корпуса устанавливаемого цилиндра. При сравнении этих конструкций обычно отмечают, что во втором варианте обеспечивается достижение строгой центровки оси устанавливаемого цилиндра относительно оси валопровода при всех режимах работы. Эта особенность несущественна, однако наличие в шпоночном пазу боковых регулировочных прокладок во втором варианте значительно осложняет техническое обслуживание.

Из указанных опорных узлов ближайшим аналогом настоящего изобретения следует считать первый из них, содержащий стул с базовой поверхностью, на которую оперта лапа нижней половины корпуса устанавливаемого цилиндра, поперечное шпоночное устройство и прижимную скобу с крепежным средством [2]. В таком известном опорном узле шпоночное устройство выполнено с выступающей шпоночной частью, входящей в шпоночный паз лапы корпуса устанавливаемого цилиндра, не создавая принципиальных затруднений для доводки теплового зазора в шпоночном пазу. Однако, т.к. шпоночное устройство в указанном известном узле крепится на стул с помощью призонной шпильки, закрепляемой снизу, а доступ к ней, как правило, затруднен, проверку и доводку теплового зазора осуществляют в очень редких случаях - только при остановке турбины на ремонт.

В основу настоящего изобретения поставлена задача организации такого опорного узла цилиндра паровой турбины, доступ к элементам которого и их обслуживание не были бы затруднены и который, вместе с тем, был бы относительно простым и надежным.

Эта задача решается в опорном узле цилиндра паровой турбины, который содержит стул с базовой поверхностью, на которую оперта лапа нижней половины корпуса цилиндра, поперечное шпоночное устройство и прижимную скобу с крепежным средством, тем, что в соответствии с сущностью настоящего изобретения прижимная скоба выполнена П-образной с двумя выступами, к стулу примыкает горизонтальная площадка, верхняя поверхность которой расположена на уровне верхней поверхности лапы корпуса цилиндра, со стороны этих поверхностей на горизонтальной площадке и лапе корпуса выполнены два параллельных поперечных паза, в которых своими выступами установлена прижимная скоба. Один из этих выступов закреплен в пазу горизонтальной площадки, а другой выполнен в виде шпоночного выступа, расположенного в пазу лапы корпуса с тепловым зазором, образуя поперечное шпоночное устройство.

В таком опорном узле обеспечен свободный доступ к боковому зазору между пазом и шпоночным выступом прижимной скобы, что позволяет легко контролировать величину этого теплового зазора. Другой выступ прижимной скобы может быть зажат пригоночными планками или клином, или другим известным способом, а в качестве крепежного средства для прижимной скобы могут быть использованы обычный болт или шпилька. Таким образом, при простоте демонтажа прижимной скобы достигается возможность в любое нужное время проводить пригонку и доводку шпоночного соединения.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным описанием примера его осуществления, изображенного на прилагаемых чертежах, на которых:
- фиг. 1 показывает фрагменты турбоустановки в месте сопряжения цилиндров высокого и низкого давления в плане;
- фиг.2 - опорный узел цилиндра высокого давления в разрезе А-А по фиг. 1 в увеличенном масштабе.

Описываемый ниже пример относится к двухцилиндровой паровой турбине, в которой цилиндр низкого давления (ЦНД) 1 выполнен с встроенными опорными подшипниками, а цилиндр высокого давления (ЦВД) 2 двумя лапами 3 на нижней половине корпуса установлен на стульях 4 корпуса ЦНД 1 (фиг. 1). Каждый из опорных узлов выполнен в соответствии с настоящим изобретением, как показано на фиг.2.

В пазу стула 4 установлена опорная подгоночная прокладка 5, на верхнюю базовую поверхность которой оперта лапа 3 корпуса ЦВД 2. С помощью подгоночной прокладки 5 установка ЦВД 2 осуществляется так, что плоскость разъема корпуса ЦВД 2 располагается строго горизонтально и проходит по оси валопровода турбины, чем достигается центровка ЦВД 2. Может быть задана и малая по величине расцентровка, учитывающая увеличение толщины лапы 3 при нагреве корпуса ЦВД 2 на номинальном режиме эксплуатации.

К стулу 4 на корпусе ЦНД 1 примыкает горизонтальная площадка 6, являющаяся выступающей частью фланца нижней половины корпуса ЦНД 1. Верхняя поверхность этой площадки 6, находящаяся в плоскости разъема ЦНД 1, располагается на уровне верхней поверхности лапы 3 корпуса ЦВД 2, находящейся в плоскости разъема этого цилиндра.

На лапе 3 и горизонтальной площадке 6 со стороны верхних поверхностей выполнены поперечные по отношению к продольной оси турбины шпоночные пазы 7 и 8 соответственно, и в эти пазы своими выступами 9 и 10 входит П-образная прижимная скоба 11. Как видно на фиг.2, верхняя поверхность лапы 3 имеет незначительное понижение на тепловой зазор δ₁ по отношению к противолежащей поверхности скобы 11, который назначен с учетом упомянутого выше увеличения толщины лапы 3 при нагреве корпуса ЦВД 2. Выступ 10 закреплен в пазу 8 горизонтальной площадки 6 корпуса ЦНД 1, для чего использованы пригоночные планки 12 и 13, из которых планка 13, устанавливаемая за пределами скобы 11, обеспечивает расчетный натяг для фиксации продольного положения прижимной скобы 11 и, следовательно, ЦВД 2 относительно ЦНД 1. Выступ 9 прижимной скобы 11 расположен в пазу 7 лапы 3 корпуса ЦВД 2 с тепловым зазором δ₂ образуя поперечное шпоночное устройство, обеспечивающее свободное тепловое расширение этого корпуса в радиальном направлении, в частности вдоль плоскости разъема ЦВД 2. Крепление прижимной скобы 11 обеспечено с помощью шпильки 14 с гайкой 15, а для обеспечения надежности закрепления пригоночной планки 13 в пазу 8 использована вспомогательная ограничительная планка 16.

Для обеспечения отжима прижимной скобы 11, зажатой выступом 10 в пазу 8 горизонтальной площадки 6, в этом выступе 10 проделаны отверстия 17 с резьбой для установки отжимного винта (на чертежах не показан). Кроме того, через прижимную скобу 11 и лапу 3 корпуса ЦВД 2 проходит другое отверстие 18 с резьбой, в которое может быть установлен отжимной винт-домкрат (на чертежах не показан) для отжима ЦВД 2 от стула 4, а также динамометр для измерения усилия прижатия лапы 3.

Описанный опорный узел обеспечивает удобство технического обслуживания, т. к. к его элементам обеспечен легкий доступ. Подгоночная прокладка 5, на которую ЦВД 2 опирается лапой 3, подвержена незначительному износу и не требует контроля состояния своей базовой поверхности, по меньшей мере, на протяжении срока между плановыми ремонтами турбины. При необходимости проверки состояния подгоночной прокладки 5 или ее замены она может быть выдвинута из паза в стуле 4 после подъема ЦВД 2 с помощью отжимных винтов-домкратов, устанавливаемых в отверстия 18. Поперечное шпоночное устройство требует более частых проверок, т.к. боковые стенки паза 7 и выступа 9 прижимной скобы 11 в процессе эксплуатации в режиме частых пусков и остановок подвержены значительному износу и задирам.

В описанном опорном узле проверка и ремонт этого шпоночного соединения не создает затруднений. Размер зазора δ₂ может быть проконтролирован в любое время с помощью калиброванного щупа, вставляемого в этот зазор сверху. При необходимости обследования состояния и ремонта поверхностей, составляющих зазор δ₂, прижимная скоба 11 может быть относительно просто демонтирована, т. к. к ней имеется свободный доступ сверху. Порядок ее демонтирования достаточно ясен из приведенного описания и чертежа.

Источники информации
1. Г.С. Жирицкий. Конструкция и расчет на прочность деталей паровых турбин. М., 1935 г., с.194...198, рис. 12-16, 12-17.

2. А. Д. Трухний. Стационарные паровые турбины. М., 1990 г., с. 132... 133, рис.3.75.

3. Источник по п. 2, с. 133...134, рис. 3.76.

Опорный узел предназначен для центровки корпуса цилиндра относительно оси валопровода с предоставлением свободы радиальных тепловых расширений. Опорный узел содержит стул с базовой поверхностью, на которой опирают лапы нижней половины корпуса устанавливаемого цилиндра, поперечное шпоночное устройство, обеспечивающее центровку этого корпуса и возможность его свободного теплового расширения, а также прижимную скобу с крепежным средством, предотвращающую отрыв лапы корпуса цилиндра от базовой поверхности. Кроме того, опорный узел содержит примыкающую к стулу горизонтальную площадку, верхняя поверхность которой расположена на уровне верхней поверхности лапы корпуса, и со стороны этих поверхностей на горизонтальной площадке и лапе выполнены параллельные поперечные пазы, в которые входят выступы прижимной скобы, имеющей П-образную форму. При этом один из этих выступов закреплен в соответствующем пазу горизонтальной площадки, а другой выступ образует с соответствующим пазом лапы поперечное шпоночное устройство с тепловым зазором. В таком опорном узле обеспечен хороший доступ к его элементам и облегчена проверка величины и состояния теплового зазора, а также обеспечено удобство его пригонки и доводки. 2 ил.

Опорный узел цилиндра паровой турбины, содержащий стул с базовой поверхностью, на которую оперта лапа нижней половины корпуса цилиндра, поперечное шпоночное устройство и прижимную скобу с крепежным средством, отличающийся тем, что прижимная скоба выполнена П-образной с двумя выступами, к столу примыкает горизонтальная площадка, верхняя поверхность которой расположена на уровне верхней поверхности лапы корпуса цилиндра, со стороны этих поверхностей на горизонтальной площадке и лапе корпуса цилиндра выполнены два параллельных поперечных паза, в которых своими выступами расположена прижимная скоба так, что один из ее выступов закреплен в пазу горизонтальной площади, а другой с пазом на лапе корпуса цилиндра образуют поперечное шпоночное устройство.