Многоцилиндровая турбина

 

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано при проектировании многоцилиндровых турбин. Многоцилиндровая турбина включает цилиндры высокого, среднего и низкого давлений, опирающиеся лапами на поперечные шпонки, закрепленные на корпусах подшипников, установленных на фундаментных рамах, и тяги-толкатели. Тяги-толкатели выполнены с возможностью передачи части осевого усилия и установлены между фланцами горизонтального разъема или торцами лап. А поперечные шпонки выполнены разрезными и установлены в шпоночных пазах лап с заданными величинами зазоров, обращенных к соответствующим цилиндрам. Такое выполнение турбины позволяет повысить ее надежность. Данное соединение корпусов цилиндров, имеющее в шпоночном узле подвижные элементы, поворачивающиеся в соответствии с перемещением лапы корпуса цилиндра, улучшает скольжение лапы по шпонке, уменьшая силы трения при всех режимах работы турбины, включая пусковые и остановочные режимы, и обеспечивает более свободное перемещение корпусов цилиндров и подшипников турбины. Кроме того, тяги-толкатели, закрепленные в торцах лап и связывающие корпуса цилиндров, воспринимают часть нагрузки от сил трения, частично разгружая шпоночные соединения, не вызывая деформаций стенок корпусов цилиндров и опрокидывающих моментов в корпусах подшипников. 2 ил.

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано при проектировании многоцилиндровых турбин.

Известны конструкции многоцилиндровых турбин, включающие цилиндры высокого, среднего и низкого давлений, между лапами которых и корпусами подшипников установлены поперечные шпонки, фиксирующие осевые расстояния между цилиндрами и подшипниками (отчет НПО ЦКТИ "Создание и экспериментальная отработка на стендах НПО ЦКТИ головного образца силоизмерительного устройства для промышленного использования силового взаимодействия мощных паровых турбин", 042818/0-10084).

Недостатком известных конструкций многоцилиндровых турбин является то, что при эксплуатации турбин большой мощности возникают температурные расширения цилиндров, что приводит к неполадкам, вызванным затрудненным перемещением корпусов подшипников по фундаментным рамам.

Известны конструкции многоцилиндровых турбин, включающие цилиндры высокого, среднего и низкого давлений, в которых соединение корпусов цилиндров и подшипников осуществляется с помощью монолитных шпонок и тяг-толкателей, расположенных между корпусом цилиндра и корпусом подшипника, либо между торцевыми стенками корпусов цилиндров (РД 34 "Методические указания по нормализации тепловых расширений паровых турбин тепловых электростанций", Москва, 1990, ВТИим. Дзержинского - прототип).

Недостатком известных конструкций является то, что неравномерный прогрев элементов корпусов цилиндров турбины (фланцев и стенок) вызывает деформации корпусных элементов, приводящие к заклиниванию лап на монолитных призматических поперечных шпонках, к возникновению моментов, разворачивающих корпуса подшипников, их ухудшенному перемещению или отрыву от фундаментных рам, кроме того, при передаче осевого усилия от торцевой стенки корпуса цилиндра к корпусу подшипника возникает момент, опрокидывающий корпус подшипника, что также способствует его ухудшенному перемещению или отрыву; а также передача осевого усилия от торцевой стенки корпуса одного цилиндра к другому вызывает деформации стенок корпусов цилиндров, что приводит к нерасчетному приложению сил и возникновению разворачивающего корпус подшипника момента.

Заявленное решение позволяет повысить надежность эксплуатации многоцилиндровых турбин на переменных режимах за счет улучшения перемещения опорных элементов цилиндров при изменении теплового состояния цилиндров и уменьшения величин деформаций корпусов подшипников.

Предлагаемое соединение корпусов цилиндров, имеющее в шпоночном узле подвижные элементы, поворачивающиеся в соответствии с перемещением лапы корпуса цилиндра, улучшает скольжение лапы по шпонке, уменьшая силы трения при всех режимах работы турбины, включая пусковые и остановочные режимы, и обеспечивает более свободное перемещение корпусов цилиндров и подшипников турбины. Кроме того, тяги-толкатели, закрепленные в торцах лап, связывающие корпуса цилиндров, воспринимают часть нагрузки от сил трения, частично разгружая шпоночные соединения, не вызывая деформаций стенок корпусов цилиндров и опрокидывающих моментов в корпусах подшипников.

Предложена многоцилиндровая турбина, включающая цилиндры высокого, среднего и низкого давлений, опирающиеся лапами на поперечные шпонки, закрепленные на корпусах подшипников, установленных на фундаментных рамах, и тяги-толкатели, выполненные с возможностью передачи части осевого усилия и установленные между фланцами горизонтального разъема или торцами лап, при этом поперечные шпонки выполнены разрезными и установлены в шпоночных пазах лап с заданными величинами зазоров, обращенных к соответствующим цилиндрам.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 показана многоцилиндровая турбина, на фиг.2 - соединение корпусов цилиндров турбины между собой и с корпусами подшипников.

Многоцилиндровая турбина включает цилиндры высокого 1, среднего 2 и низкого 3 давления, опирающиеся лапами 4 на поперечные шпонки 5, закрепленные на корпусах подшипников 6, установленных на фундаментных рамах 7, и тяги-толкатели 8, выполненные с возможностью передачи части осевого усилия. Тяги-толкатели 8 установлены между фланцами горизонтального разъема 9 или торцами лап 4. Поперечные шпонки 5 выполнены разрезными и состоят из верхнего опорного элемента (гребня) 10, нижнего (основания) 11 и вставки 12 между ними. Лапы цилиндров 4 своими пазами опираются на гребни 10, нижние гайки которых имеют форму горизонтально расположенных цилиндров. Гребень 10 на этой поверхности сопрягается со вставкой 12. Нижняя часть вставки 12 выполняется в виде вертикально расположенного шипа 13 цилиндрической формы, который вставлен в точно выполненное отверстие основания II, закрепленного на раме опоры 14 с помощью призонных шпилек. На торцах 15 гребня 10 закреплены силовые элементы (скобы) 16, в отверстиях которых установлены с расчетным зазором упоры 17, ограничивающие поворот гребня по цилиндрической поверхности вставок. Поперечные шпонки 5 установлены в шпоночных пазах лап с заданными величинами зазоров, обращенных к соответствующим цилиндрам. Взаимное расположение зазоров между гребнями и боковыми поверхностями лап двух соседних цилиндров и величины этих зазоров назначаются из условия необходимой степени разгрузки шпоночных соединений. Средством разгрузки шпоночных соединений служат тяги-толкатели 8, концы которых закреплены либо в лапах цилиндров 4, либо в специальных гнездах, закрепленных в поясе жесткости цилиндров.

Работа многоцилиндровой турбины при пусках и остановах происходит следующим образом.

При прогреве (остывании) турбины происходит изменение абсолютных расширений цилиндров 1, 2 и 3. Вследствие наличия сил трения на опорных поверхностях корпусов подшипников 6, перемещающихся по фундаментным рамам 7, возникает осевая сила, преодолевающая эти силы трения и передававшаяся от корпуса цилиндра 2 к корпусу цилиндра 1 через тяги-толкатели 8.

Из-за наличия сил трения на опорных поверхностях корпусов подшипников может происходить сближение корпусов цилиндров 1 и 2. Максимальная величина сближения равна сумме зазоров между гребнями 10 и боковыми поверхностями пазов в лапах 4 в шпоночных соединениях корпусов цилиндров 1 и 2. До достижения этого положения осевое усилие, вызванное силами трения при перемещениях корпусов подшипников 6, принимают на себя тяги-толкатели 8, а при достижении его подключаются в работу разрезные шпонки, которые благодаря наличию в их конструкции деталей, имеющих возможность перемещения одна относительно другой по цилиндрическим поверхностям сопряжения, могут воспринимать деформации лап 4, что способствует уменьшению сил трения на поверхностях приложения сил. При остывании турбины в начальный момент осевую нагрузку принимают шпонки 5 вместе с тягами-толкателями 8, а в дальнейшем доля воспринимаемой тягами-толкателями нагрузки уменьшается и вся осевая нагрузка постепенно начинает воспринимать разрезные шпонки.

Величина доли осевого усилия, воспринимаемая тягами-толкателями 8, пропорциональна сумме зазоров в шпоночных соединениях соседних корпусов цилиндров и площади поперечного сечения тяг-толкателей и определяется в каждом конкретном случае.

Таким образом, работа тяг-толкателей и составных шпоночных соединений в предлагаемой многоцилиндровой турбине существенно улучшает тепловые перемещения корпусов цилиндров и подшипников, при этом деформация последних существенно уменьшается, что повышает эксплуатационную надежность турбоагрегата в целом.

Формула изобретения

Многоцилиндровая турбина, включающая цилиндры высокого, среднего и низкого давлений, опирающиеся лапами на поперечные шпонки, закрепленные на корпусах подшипников, установленных на фундаментных рамах, и тяги-толкатели, отличающаяся тем, что тяги-толкатели выполнены с возможностью передачи части осевого усилия и установлены между фланцами горизонтального разъема или торцами лап, а поперечные шпонки выполнены разрезными и установлены в шпоночных пазах лап с заданными величинами зазоров, обращенных к соответствующим цилиндрам.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2