Особенности устройства судовых турбокомпрессоров
|
Скачать 413.23 Kb.
|
1 2
|
' Глава I ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА СУДОВЫХ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ При эксплуатации судовых двигателей с газотурбинным наддувом кроме регулировки их по основным параметрам приходится выполнять профилактические и ремонтные работы. Уровень проведения этих работ находится в прямой зависимости от знаний обслуживающего персонала не только конструктивных особенностей составных элементов (турбокомпрессор, выпускные и впускной трубопроводы, воздухоохладители и др.), но и требований по их ремонту и замене в случае непригодности для дальнейшей работы. Ниже рассматриваются конструктивно-технологические особенности элементов судовых турбокомпрессоров с позиции ремонта, взаимозаменяемости и модернизации. § 1. СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ И РАЗНОВИДНОСТИ СУДОВЫХ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ Типоразмеры я основные параметры турбокомпрессоров определены ГОСТ 9668—66, по которому предусмотрены два типа турбокомпрессоров. ТК—центробежный компрессор и осевая газовая турбина, проточная часть которой характеризуется, с одной стороны, достаточно высоким к. л. д. (0,76—0,6) при перепаде давлении на одной ступени 2,5—3. А с другой стороны—наличием зазоров между роторам и корпусом турбокомпрессора, минимально относительные значения (т. е. отношение величины радиального зазора к высоте рабочей лопатки), которых равны 2—3%, что приводит соответственно к увеличению утечек газа и снижению коэффициента полезного действия турбокомпрессора. В турбокомпрессорах этого типа рабочее колесо газовой турбины состоит из диска и рабочих лопаток, соединение которых выполняется разъемным или неразъемным. Разъемное соединение рабочих лопаток с диском осуществляется с помощью замков различной конструкции (замки типа Лаваля, Т-образные, вильчатые, елочные и др.), а неразъемные соединения выполняются в виде сварных соединений с применением специальных технологии сварки, электродов и методов контроля литых колес. Рабочие колеса газовой турбины литой конструкции не нашли еще широкого распространения и применяются лишь в малых турбокомпрессорах. ТКР—центробежный компрессор « радиалыно-центростремительная газовая турбина. Такие газовые турбины в пределах компоновки ТКР могут обеспечить в одной ступени более высокие по сравнению с осевыми турбинами степени расширения газа. Так, например, при малых расходах газа (менее 1 кг/сек.) они имеют высокий к. п. д. (0,74—0,76). ТКР обладают и рядом недостатков, к которым относятся: чувствительность к ударам твердых частиц, попадающих на лопаточный аппарат, большая поверхность нагрева и др. В современных турбокомпрессорах применяются закрытые, полузакрытые и открытые рабочие колеса компрессоров, из которых полузакрытые колеса наиболее просты в изготовлении, а закрытые колеса обладают наивысшим значением к. п. д. Необходимо отметить, что разница в к. п. д. полузакрытых и закрытых колес компрессора составляет лишь 3—5%. Кроме этого, по упомянутому ГОСТу турбокомпрессоры по своему исполнению разделяются на три группы: Н—низкого давления, С—среднего давления и В—высокого давления с указанными выше степенями повышения давлений. Судовые двигатели внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом оборудованы преимущественно турбокомпрессорами низкого и частично среднего давления. В настоящей работе рассмотрены наиболее распространенные конструкции таких турбокомпрессоров как отечественного, так и зарубежного производства, а также разобраны особенности их ремонта. Т у р б о к о м п р е с с о р ы типа Т К-23 (Россия) — унифицированные, выпускаются нескольких типоразмеров с производительностью по воздуху 1800—20000 кг/ч для наддува двигателей мощностью от 300 до 3000 л. е. Основные технические данные таких турбокомпрессоров для судовых двигателей приведены в таблице 1, а их конструкция показана на рис. 1. Цифры, приведенные в обозначениях турбокомпрессоров, указывают на размер диаметра рабочего колеса компрессора. Так, например, для турбокомпрессора ТК-23 диаметр рабочего колеса компрессора равен 230 мм и т. д. По своей конструкции турбокомпрессор типа ТК-23 выполнен по схеме—опоры на концах ротора. На роторе рабочие колеса газовой турбины и компрессора расположены между подшипниками скольжения, из которых один опорно-упорный и расположен в средней части корпуса компрессора, а другой опорный—в средней части газо-приемного корпуса газовой турбины турбокомпрессора.  Подобная конструктивная схема, несмотря на некоторые технологические трудности и завышенные габариты, получила все же наибольшее распространение благодаря тому, что опорные части вала ротора равномерно нагружены. Кроме этого, в таких турбокомпрессорах опорные подшипники легко доступны для осмотра, замены и ремонта. Полости корпусов, в которых расположены подшипники, отделены от внутренних поверхностей турбокомпрессора комбинированными уплотнениями (упругие кольца и лабиринты), предназначенными для уменьшения утечек наддувочного воздуха и выпускных газов через зазоры между ротором и корпусными деталями, а также для предотвращения попадания газов в масляные полости подшипников. Необходимо отметить, что подобное комбинированное уплотнение обеспечивает требуемую газонепроницаемость агрегата и удаление просочившихся газов со стороны газовой турбины турбокомпрессора, что особенно важно при больших перепадах давлений в уплотнении. Комбинированное уплотнение позволяет изолировать полости, заполненные газом, от полостей, заполненных маслом, и может в течение длительного времени надежно работать при окружных скоростях вала ротора до 90 м/сек. В турбокомпрессорах TK-30 для предотвращения попадания газов в полости подшипников (и в особенности к подшипнику, расположенному со стороны компрессора, где имеется разрежение) применяется «запирание» (лабиринтовое и кольцевое) сжатым воздухом, который подводится в уплотнение по каналам в корпусах или в роторе турбокомпрессора. Давление подводимого воздуха для «запирания» должно быть больше давления газа перед уплотнением, иначе оно будет малоэффективным. Рабочее колесо газовой турбины в турбокомпрессоре ТК-23 состоит из турбинного диска, приваренного к полувалам ротора, и лопаток, установленных в турбокомпрессорах высокой степени давления (πк=2,0—2,5) по наружной поверхности диска в разъемных соединениях—замках, что дозволяет производить замену отдельных лопаток ib случае их повреждения или ремонта (рис. 2, а). Наряду с этим в турбокомпрессорах низкого (πк=1,35—1,6) и среднего давления (πк=|1,6—2,0) лопатки привариваются непосредственно к турбинному диску (ряс. 2, б). Разъемное соединение лопаток рабочего колеса газовой турбины с диском вала ротора носит название замка Лаваля и представляет собой цилиндрический тип соединения. В этом типе соединения рабочая лопатка изготовляется штамповкой, после которой ножка шлифуется, а рабочая часть лопатки полируется. Заодно целое с лопаткой отштампована шляпка, заменяющая бандаж. На диске лопатки устанавливаются попеременно, с длинной и короткой ножками. Цилиндрические ножки лопаток мoгyт быть посажены в диск с зазором, который при работе турбокомпрессора выбирается под действием  тангенциальных напряжений диска. Недостатком этого типа соединения является возникновение, в рабочей лопатке больших напряжений изгиба в случае несовпадения центра тяжести .лопатки с осью ее цилиндрической ножки. Рабочее колесо компрессора литое из алюминиевого сплава, оно плотно посажено на вал, и разборка его возможна только в заводских условиях. С тыльной стороны диска колеса компрессора имеются гребешки, которые с небольшим зазором сопрягаются с подобными гребешками на разъемном неподвижном диске и тем самым образуют лабиринтовое уплотнение, препятствующее утечкам сжатого воздуха в газовую полость газо-выпускной части корпуса турбокомпрессора. Подобная конструкция рабочего колеса компрессора является технологичной и обеспечивает уменьшение осевого габарита колеса и некоторое увеличение жесткости входных участков лопаток без уменьшения радиуса кривизны межлопаточного канала. Для обеспечения универсальности турбокомпрессоров типа TK предусмотрена их поставка с двумя или тремя рабочими колесами компрессора, отличающимися проточной частью, и десятью—двенадцатью типами лопаточных диффузоров. Для газовой турбины предусмотрено три-четыре типа сопловых лопаток и два-три рабочих колеса турбины, отличающихся высотой лопаток. Благодаря этому в каждом типоразмере турбокомпрессора ТК достигается образование восьми—десяти модификаций, что позволяет подобрать для двигателя турбокомпрессор с точностью 2— 3% по пропускной способности газовой турбины и вместе с этим получить более высокий к.п.д. турбокомпрессора. Сопловой аппарат газовой турбины состоит из лопаток, заключенных между двумя кольцами (внутренним и наружным). За внутреннее кольцо сопловой аппарат болтами крепится к газо-приемному корпусу газовой турбины. Снаружи сопловой аппарат и рабочее колесо газовой турбины охватывает чугунный обод, который удерживает наружное кольцо соплового аппарата, допуская его расширение при нагрузке, предотвращает утечку газа в радиальном направлении из рабочего колеса газовой турбины, а также обеспечивает безопасность в случае обрыва лопаток турбинного колеса. Таблица 1 Основные характеристики турбокомпрессоров (Россия)
Чугунный обод и сопловой аппарат крепятся к газо-приемному корпусу специальными болтами. В данном типе турбокомпрессора применяется два типа диффузоров: безлопаточный (щелевой) в виде щели между двумя плоскими или коническими дисками и лопаточной, который выполняется в виде диска с лопатками, образующими решетку. Такой диффузор обеспечивает направленность движения воздушного потока и более высокий к.п.д. турбокомпрессора. При монтаже диффузор независимо от его разновидности зажимается между вставкой и упругим резиновым кольцом. Смазка подшипников в турбокомпрессорах типа ТК – 23 осуществляется маслом, которое подводится из системы смазки двигателя через штуцеры, расположенные на боковых сторонах турбокомпрессора. Корпусы турбокомпрессоров типа ТК могут быть выполнены литыми из серого чугуна или легкого сплава, а у турбокомпрессоров типа ТКР они из алюминиевого сплава. Все части корпуса турбокомпрессора скреплены между собой с помощью фланцев и центрированы посадочными буртами. Конструкция корпуса такова, что позволяет при сборке турбокомпрессора обеспечить различное взаимное положение его отдельных частей через каждые 30 градусов при установке и увязке турбокомпрессора с трубопроводами двигателя. Полости подшипников в газоприамной и компрессорной частях корпуса турбокомпрессора закрыты крышками. Газо-приемная часть корпуса газовой турбины может выполняться с двумя, тремя или четырьмя газоподводящими каналами, по которым выпускные газы поступают в сопловой аппарат. В газо-выпускной части корпуса установлена теплоизоляционная вставка, прикрепленная к нему винтами. Конструкция теплоизоляционной вставки составная, из трех частей с плоскостями разъема, расположенными относительно друг друга на 90 градусов. Это позволяет производить сборку и разборку теплоизоляционной вставки без разборки компрессора. Штуцеры на корпусах газовой турбины предназначаются для подвода и отвода охлаждающей воды, которая циркулирует в газо-приемной и газо-выпускной частях корпуса турбокомпрессора. Поглощение аэродинамического шума, возникающего на входе воздуха в турбокомпрессор, достигается посредством войлочных облицовок стенок воздухоприемника, присоединяемого к корпусу компрессора. При этом независимо от конструкции глушителей принцип их действия одинаков и заключается в снижении уровня шума за счет многократного отражения и поглощения звуковых волн звукопоглощающим материалом (войлок и др.) В настоящее время турбокомпрессоры типа ТР имеют следующие основные модификации: TK-23-l232—турбокомпрессор для двигателя 6ЧНСП 25/34 а других выполнен с общим к. п. д. ήк = 0,77; Т K-30-l З1 1—турбокомпрессор для двигателя 6ЧРН 36/45 выполнен с безлопаточным диффузором и конусной вставкой. Диаметр рабочего колеса компрессора на входе 200 мм, ширина диффузора 15 мм. Т К-3 0-1 312—-турбокомпрессор для двигателей 8ЧН 36/45 выполнен с безлопаточным диффузором и конусной вставкой. Диаметр рабочего колеса компрессора на входе 220 мм, ширина диффузора 17,5 мм. Турбокомпрессоры типа TKP-14 (рис. 3) отечественного производства имеют схему—опоры ротора между колесами газовой турбины и компрессора. Это позволяет подводить воздух и отводить выпускные газы в осевом направлении с помощью простых патрубков, выполненных заодно целое с корпусом. Кроме этого, при такой конструктивной схеме обеспечиваются минимальные габариты и вес турбокомпрессора, а также его технологичность, так как в этом случае опорные подшипники размещаются в одном корпусе. К недостаткам относятся: наличие больших диаметров цапф ротора, которые работают с большими окружными скоростями и тепловыми нагрузками, а также невозможность осмотра подшипников без разборки ротора. Ротор турбокомпрессора состоит из ступенчатого вала, рабочего колеса центростремительной газовой турбины и .полуоткрытого рабочего колеса компрессора. Рабочее колесо газовой турбины диаметром 140 мм изготовлено методом точного литья из жаропрочной аустенитной стали ЭИ-572. В готовом виде оно устанавливается на хвостовик вала и крепится к нему электросваркой. После этого узел проходит термообработку, совместную обработку до окончательных размеров и динамическую балансировку до дисбаланса 1 г•см. Рабочее колесо компрессора полуоткрытого типа с загнутыми лопатками, отлитыми из алюминиевого сплава АЛ 9 в кокиль и в готовом виде отбалансировано динамически до 0,5 г • см. Ротор турбокомпрессора имеет подшипники скольжения с плавающими бронзовыми втулками, которые воспринимают осевые и радиальные усилия. Для этого они установлены с диаметральным зазором 0,09— 0,13 мм строго соосно в расточках торцевых стенок средней или подшипниковой части корпуса турбокомпрессора. Наличие в конструкции подшипников плавающих втулок снижает относительную скорость скольжения и увеличивает демпфирующие свойства подшипников из-за образования двух кольцевых слоев масла. Ротор турбокомпрессора смонтирован в корпусе. Этот корпус состоит из турбинной, средней (или подшипниковой) и компрессорной частей, которые при сборке центрируются на буртах и соединяются по радиальному разъему с помощью болтов. Турбинная часть корпуса выполнена литой из жаропрочного чугуна и включает в себя газо-приемный патрубок с двумя отверстиями диаметрам 62 мм, которые внутренними каналами соединяются с сопловым аппаратом, установленным внутри турбинной части корпуса. К газо-приемному патрубку присоединяются два газо-выпускных трубопровода, каждый из которых объединяет определенную группу цилиндров двигателя. Снаружи турбинной части корпуса турбокомпрессора установлены патрубки для подвода и отвода охлаждающей воды, а также штуцерные соединения для подвода смазки от двигателя и отвода ее на слив. Ниже рассматриваются некоторые конструктивные недостатки турбокомпрессоров ТКР, которые имеют практический интерес при эксплуатации и ремонте двигателей 6ЧН 15/18; 12ЧН 15/18; 6ЧН 18/22; 6ЧН 14,5/20,5; 6ЧН 2,5/34 и др. Первоначально на ротор плотной посадкой напрессовывалось турбинное колесо, а по окружности посадочного места были установлены штифты. Такое исполнение ротора требует высокой точности постановки штифтов, ибо несоблюдение в пределах допуска натягов и чистоты их обработки, а также точности их расположения друг относительно друга в радиальном направлении приводит к нарушению штифтового соединения и выходу из строя ротора турбокомпрессора. В дальнейшем штифтовое соединение было заменено сварным. В этом исполнении часто обнаруживались микротрещины, располагавшиеся вблизи сварного шва. Исследования микрошлифов дефектных роторов показали, что причиной образования микротрещин является однофазная крупнозернистая структура основного металла. Вновь разработанный технологический процесс отливки колес стал обеспечивать получение оптимальной двухфазной аустенитно-ферритной мелкозернистой структуры стали ЭН-572 и позволил ликвидировать этот дефект. К дефектам турбокомпрессоров первоначального выпуска можно отнести износ бронзовых втулок, задиры и пригары на рабочих поверхностях втулок и шейках вала ротора. В большинстве случаев этот дефект имел вид абразивного износа от твердых частиц, заносимых в подшипники с маслом. В связи с этим суммарные диаметральные зазоры в подшипниках были увеличены на 25—3.0% и доведены до значений 0,18— 0,2.6 мм—для турбокомпрессоров ТКР-14 и 0,29—0,39 мм—для ТКР-23. Для устранения возможных перекосов две самостоятельные втулки были заменены одной (общей для их  обоих подшипников), запрессованной в корпус и окончательно обработанной после запрессовки.Соотношение зазоров между подшипниками и концевыми уплотнениями было выбрано неудачно и приводило к тому, что зазоры в уплотнениях оказывались меньше, чем в подшипниках, вследствие чего ротор турбокомпрессора опирался не на подшипники, а на уплотнения. В этом случае в начальный период приработки гребешков уплотнений имели место выпадение мелкой стружки, занос ее в подшипники и образование задиров или даже заклинивание вала во втулках. В процессе доводки этого узла была повышена точность изготовления по размерам и чистоте поверхностей. Было также улучшено качество сборки всех его элементов (втулки, шейки вала, смазочные канавки и др.); это диктовалось высокой чувствительностью подшипников к загрязнению масла твердыми частицами, размер которых, по данным некоторых зарубежных фирм, не должен превышать 20— 25 мк. В турбокомпрессорах ТКР-14 имел место заброс масла из сливной камеры подшипников через компрессор в цилиндры двигателя, где продукты сгорания закоксовывали поршни и приводили к зависанию поршневых колец и повышенному их износу. Заброс масла происходил из-за плохой уплотняющей способности концевых полу лабиринтовых уплотнений, в которых со стороны турбины в корпус подшипников прорывался газ и повышалось давление до 120—l40 мм вод. ст. (т. е. в 3—4 раза выше нормы), в результате чего через уплотнения со стороны компрессора в его спиральную (напорную) камеру продавливалось масло. Этому способствовало переполнение маслом сливной камеры подшипников, вызванное недостаточной площадью сливного отверстия и перетеканием масла по посадочным шлицам колеса во всасывающую сторону компрессора. Дефект в пределах сохранения конструкции концевых полу лабиринтовых уплотнений в значительной степени был снижен за счет уменьшения в 1,5—2 раза радиальных зазоров и на 10% диаметра уплотнений, в результате чего уменьшилась проходная площадь зазоров уплотнений в 2—2,5 раза. Одновременно было увеличено число лабиринтов в уплотнении по валу ротора со стороны газовой турбины, а со стороны обоих рабочих колес турбокомпрессора на их торцевых поверхностях были установлены дополнительные уплотнения. Для предотвращения переполнения маслом сливной камеры подшипников увеличили площадь сливного отверстия в корпусе и уменьшили расход масла через подшипник. Последнее было достигнуто благодаря уменьшению диаметра шеек обоих подшипников с 25 до 22 мм, а диаметральных масляных зазоров между валом ротора и втулками с 0,14—0,183 до 0,06— 0,103 мм. Течь масла по посадочным шлицам колеса компрессора была устранена с помощью установки на валу ротора кольцевой резиновой прокладки. Дальнейшее повышение эффективности концевых уплотнений можно достичь за счет применения контактных уплотнений кольцевого типа. Они состоят из двух—четырех разрезных колец с зазором в стыках 0,1—0,25 мм, которые под давлением уплотняемой среды прижимаются к торцу канавки, проточенной в валу ротора, или к напрессованной на него втулке и ее цилиндрической поверхности. Уплотнительные кольца изготовляют из бронзы, высокопрочного чугуна или пружинной стали 65Г. Упругость колец должна обеспечивать их неподвижность относительно охватывающей втулки, а торцы кольцевых канавок на валу или в напрессованных втулках во избежание износа должны иметь повышенную твердость до HRC 32—36. При эксплуатации двигателей с турбокомпрессорами ТКР-23 наблюдались случаи появления трещин в сопловых перемычках корпусов газовых турбин, изготовленных из жаропрочного чугуна ЖЧХ-1,5, и на присоединительном фланце со стороны корпуса подшипников. При анализе причин возникновения трещин в сопловых перемычках было установлено, что это происходило в результате сильного закоксовывания газового тракта турбокомпрессора продуктами неполного сгорания топлива и масла. Коксовые отложения, попадая на посадочные поверхности фланцевого соединения корпусов, при остывании последних, создавали дополнительный посадочный натяг, величина которого часто приводила к разрывам фланца корпуса газовой турбины турбокомпрессора. Эти дефекты были устранены, благодаря небольшому изменению формы сопловых перемычек и технологии их отливок из чугуна новой марки ЖЧХ-0,8. С другой стороны —увеличением в 3— 4 раза монтажного зазора во фланцевом соединении корпуса газовой турбины и корпуса подшипников, а также установкой уплотнительной прокладки, предотвращающей попадание коксовых отложений на их посадочные поверхности. Использование турбокомпрессоров ТКР-23 для отсоса (суфлирования) паров из картера двигателя является одной из причин попадания масла в наддувочный воздух, и последующее его закоксовывание снижает надежность и долговечность работы этих турбокомпрессоров. Ненадежно также было стопорение гайки рабочего колеса компрессора (обычной лепестковой шайбой), которая после короткого срока работы (600—700 ч) турбокомпрессора ослабевала, гайка отвинчивалась, что приводило к тяжелым авариям. Причиной ослабления стопорной шайбы являлось постоянное воздействие на ротор воздушно газовых импульсов, в сочетании с высокой скоростью вращения турбокомпрессоров (25000—40000 об/мин) и действием центробежной силы, направленной в сторону отгибания стопорящего лепестка. Стопорное соединение, принятое в конструкции турбокомпрессоров ТКР последних выпусков, показало себя надежным, и случаев ослабления гайки скрепления рабочего колеса компрессора не наблюдалось. В настоящее время серийно выпускаемые турбокомпрессоры типа ТКР имеют несколько модификаций, а именно: Т К Р- 11 Ф Т — турбокомпрессор форсированный для двигателей 12ЧН 15/18 (В-28 и В-29) с подводом выпускных газов от трех цилиндров двигателя в один патрубок турбокомпрессора. Рабочее колесо газовой турбины выполнено с более высокой собственной частотой колебаний лопаток (повышенная вибропрочность), что исключает поломки лопаток в момент резонансных режимов. Несмотря на форсировку турбокомпрессора по расходу воздуха и газу, он имеет вполне приемлемый к. п. д. колеса компрессора =0,74 (с лопаточным диффузором) и колеса газовой турбины =0,72. Для достижения наилучшей компоновки турбокомпрессора на двигателе последний имеет газовую турбину осевого типа с к. п. д. =0,74— .0,76. С целью уменьшения подвода тепла к подшипникам их корпусы в местах посадки втулок подшипников выполнены с тремя ребрами, в одном из которых имеется канал для подвода смазки к подшипникам. Фланец средней части корпуса подшипника со стороны газовой турбины выполнен отдельно с креплением на болтах. Конструкция корпусов турбокомпрессора рассчитана на отливку их в кокиль; ТКР-14-2—турбокомпрессор с минимальными расходами воздуха при учете соответствия зоны максимального к. п. д. турбокомпрессора и номинального режима работы двигателя. Диаметр входа в компрессор уменьшен с 93 до 85 мм, а число лопаток рабочего колеса компрессора с 18 до 12, при этом к. л. д. компрессора = 74%. В этой модификации также уменьшен диаметр подшипника со стороны газовой турбины с 25 до 22 мм. Применение более совершенного соплового аппарата обеспечило увеличение мощности газовой турбины на 3% при к. п. д. =74%. Общий к. п. д. турбокомпрессора равен 52—54%; ТКР-14-2Д—турбокомпрессор с тангенциальным расположением выходного патрубка; ТКР-14Н-26 и ТКР-23Н-2—модернизированные варианты турбокомпрессоров ТКР-14-2 и ТКР-23, в которых учтены их конструктивные недостатки и дефекты. Турбокомпрессоры типа PDH (Чехословакия) выпускаются в пределах унифицированного ряда нескольких типоразмеров. Таблица 2 Основные характеристики Турбокомпрессоров PDH (Чехословакия)
  Основные технические данные которых приведены в табл. 2. Каждый унифицированный ряд турбокомпрессоров типа PDH по степени повышения давления делится на три серии, обозначенные буквами: N—для низкого наддува с рк/рс =l,35; S — для среднего наддува с = 1,65; V—для высокого наддува с =2,00. Для турбокомпрессоров с радиально стремительными газовыми турбинами в маркировке перед индексом серии ставится буква R (см. табл.—PDH – l0 RN). Турбокомпрессоры типа PDH по конструктивной схеме выполняются аналогично турбокомпрессорам типа ТК-23, т. е. с опорами на концах ротора и расположением рабочих колес компрессора и газовой турбины между опорными подшипниками. На рис. 4, а представлены наиболее широко применяемые турбокомпрессоры PDH-35 с водяным охлаждением для низкого и высокого наддува, которые имеют между собой некоторые конструктивные отличия. Роторы турбокомпрессоров PDH различаются между собой по конструкции рабочего колеса компрессора, которое для низкого наддува выполнено закрытым с лопатками, загнутыми назад. При этом со стороны неподвижного диска имеется разгрузочный бурт с лабиринтовым уплотнением, который воспринимает большую часть осевого давления, возникающего при прохождении воздуха через компрессор и газов через газовую турбину. Для среднего S и высокого наддува V (рис. 4,6) рабочее колесо компрессора выполнено открытым с радиальными лопатками, переходящими на стороне всасывания в плавный заборник В этом варианте турбокомпрессора рабочие колеса компрессора изготовляются из хромомолибденовой конструкционной стали, а лопатки выфрезерованы. Рабочее колесо газовой турбины в турбокомпрессорах серии S и V имеет разъемное соединение лопаток и диска в виде замка Лаваля или елочного замка (рис. 5). В елочном замке канавки в диске и ножки лопаток изготовляются протяжкой или фрезерованием с последующим шлифованием фасонным камнем. Для устранения температурных напряжений в такого типа соединениях предусмотрен зазор между телом рабочей лопатки и пазом диска, который может быть использован также для воздушного охлаждения рабочих лопаток и колеса газовой турбины в целом. В турбокомпрессорах PDH серии N применяется неразъемной соединение лопаток рабочего колеса газовой турбины с диском, которое выполнено в виде сварного соединения с применением особой технологии сварки. Эти типы рабочих колес турбокомпрессора характерны тем, что на общем валу по концам установлены специальные шарикоподшипники на упругих опорах. При этом со стороны компрессора установлены два спаренных упорных шарикоподшипника, воспринимающих часть осевой силы, неуравновешенной разгрузочным буртом рабочего колеса компрессора, а со стороны турбины—один шарикоподшипник, имеющий возможность несколько перемещаться в осевом направлении. Упругие опорные элементы, воспринимающие динамические, вибрационные нагрузки и неуравновешенные переменные силы, возникающие вследствие нарушения балансировки ротора, выполнены со стороны компрессора в виде пакета стальных колец с отверстиями, концентрически расположенными относительно оси подшипника. Между пластинами, изготовленными из пружинной стали, установлены специальные резиновые вкладыши. Со стороны турбины, где более высокая температура, имеется стальное кольцо, у которого на наружной и внутренней поверхностях образованы выступы, попеременно опирающиеся на оба кольца. Сущность работы упругих элементов состоит в том, что масло, находящееся между стальными пластинами и резиновыми вкладышами, служит гидравлическим амортизатором колебаний, при котором. энергия толчков и вибраций расходуется на вытеснение масла через узкие щели и отверстия в стальных пластинах. В случае упругой опоры, где упругим элементом служит кольцо на масла и  теплостойкой резины (вместо пакета из стальных пластин), энергия от толчков и вибрации расходуется на упругую деформацию этого резинового кольца. Эффективность работы упругих опор наглядно видна из графика на рис. 6. Там представлена зависимость уровня вибрации двухдискового ротора с дисбалансом +208 г-см при жесткой и упругой (резиновой) опорах. Из рисунка видно, что величина вибрации с упругой опорой значительно меньше, чем с жесткой. Недостатком резиновых опор, применяемых в турбокомпрессорах ранних выпусков, являлся малый срок службы резины. Для предотвращения попадания выпускных газов из полости между направляющим аппаратом и ротором в шарикоподшипники со стороны газовой турбины в конструкции опоры предусмотрено двойное уплотнение, выполненное в виде гребешков, утопленных в пазы вала ротора. В среднюю часть между этими уплотнениями подается сжатый воздух, отбираемый из диффузора компрессора подаваемый в сторону опоры турбины по трубке в газо-выпускной части корпуса газовой турбины. Аналогичные лабиринтовые кольца несколько меньшего диаметра установлены на выступе входной части рабочего колеса компрессора, которые предназначаются для устранения перетекания воздуха из нагнетательной части во всасывающие каналы спиральной камеры компрессора. Смазка шарикоподшипников турбокомпрессора типа PDH-35N осуществляется разбрызгиванием посредством вращающихся дисков, установленных на концах вала ротора. Разбрызгиваемое масло попадает в подшипники по масло подводящим каналам, а после них стекает в соответствующие маслосборники. При этом маслосборник со стороны компрессора охлаждается за счет воздуха, омывающего опору, а со стороны турбины — водой, циркулирующей в полостях газо-приемной и газо-выпускной частей корпуса турбокомпрессора. С внутренней стороны корпуса компрессора установлены уплотнительный диск и лопаточный диффузор литой конструкции, образующие совместно с воздухоотводящей спиральной камерой напорную магистраль компрессора, а его концевая выступающая часть представляет маслосборник, в котором монтируется обойма с опорно-упорными шарикоподшипниками. Снаружи маслосборник закрыт крышкой, имеющей пробку для залива масла и контрольное отверстие для наблюдения за его уровнем. К воздухоподводящей камере корпуса компрессора присоединяется воздушный фильтр, выполненный в виде металлической сетки, закладываемой «чулком». b специальную обечайку, или всасывающий патрубок, к которому в условиях работы двигателя в сильно загрязненной и запыленной атмосфере может быть присоединен специальный фильтр. Все составные части корпуса турбокомпрессора при сборке могут быть повернуты друг относительно друга на угол 30°, благодаря чему входной и выходной фланцы корпуса турбины, а также выходной патрубок корпуса компрессора при монтаже устанавливаются в наиболее выгодное положение к трубопроводам выпускных газов и выпускному коллектору двигателя. Опорные кронштейны, расположенные на выходном корпусе турбины, могут быть также повернуты относительно корпуса турбины на 30°, что еще в большей степени облегчает условия монтажа турбокомпрессора на двигателе. Кроме турбокомпрессоров типа PDH-35N с осевыми газовыми турбинами машиностроительный завод имени Ленина в Брно (ЧССР) совместно с Научно-исследовательским дизельным институтом создал два типоразмера турбокомпрессоров: PDH-7RS и PDH-10RN с радиально стремительными газовыми турбинами марок PDH-7RS и PDH-10RN (рис. 7). Конструктивными отличиями этих турбокомпрессоров от ткр-н является применение шарикоподшипников на упругих опорах, размещенных в средней части корпуса. Подшипники охлаждаются водой, которая циркулирует в полостях средней части корпуса, а смазка осуществляется от масляной системы двигателя.  Таблица 3 Основные характеристики турбокомпрессоров ЕКМ (ГДР)
* Турбокомпрессоры ,в настоящее время снятые с производства. Рабочее колесо газовой турбины изготовлено из никелевого сплава способом выплавляемых моделей с последующей механической обработкой. Рабочее колесо компрессора выполнено открытым типом с радиальными лопатками. Данные типы турбокомпрессоров применяются для двигателей мощностью от 50 до 300 л. с. При этом они имеют более высокий к. п. д. и менее чувствительны к засорениям отложениями из выпускных газов. Турбокомпрессоры ЕКМ (Германия) выпускаются для четырехтактных двигателей с расходом наддувочного воздуха от 1100 до 21 600 м/ч, причем нижняя граница соответствует степени повышения давления в 1,35, т. е. низкому наддуву, а верхняя— 1,65—высокому. Основные технические данные турбокомпрессоров ЕКМ приведены в табл. 3. По своему конструктивному оформлению турбокомпрессоры ЕКМ последних выпусков (рис. 8) производятся двух модификаций  Первая модификация (рис. 8, а) включает номера 2 и 3, выполненные с внутренним расположением опор ротора между рабочими колесами газовой турбины и компрессора, а вторая имеет номера 6 и 7 и выполнена с наружным расположением опор ротора по обеим сторонам от рабочих колес газовой турбины и компрессора.Рабочее колесо газовой турбины в турбокомпрессорах екм сварное, причем на моделях № 2 и 3 лопатки литые и приварены .к диску турбины, а на более крупных—№ 6 и 7—они кованые и фрезерованные с креплением на диске с помощью, так называемой «верховой» посадки с постановкой штифтов, как это показано на рис. 9. Сущность такого соединения рабочих лопаток с диском газовой турбины состоит в том, что лопатка у своего основания имеет вилку с одним, двумя или тремя выступами, которые с посадкой входят в проточенные канавки диска рабочего колеса газовой турбины. После посадки рабочих лопаток на диск сверлятся сквозные отверстия и в них вставляются и по концам расклепываются цилиндрические штифты. Такая «верховая» посадка лопаток отличается большой прочностью, сравнительной простотой в изготовлении и позволяет легко сменять отдельные рабочие лопатки при ремонте турбокомпрессора.  Сопловой аппарат в турбокомпрессорах ЕКМ сварной конструкции и подобно вышеописанным конструкциям смонтирован в газо-выпускную часть корпуса турбокомпрессора.  Рабочие колеса компрессора для обеих модификаций выполняются полуоткрытыми, а разгрузка ротора от осевых усилий достигается с помощью разъединительного диска с концевым уплотнением, установленным со стороны газовой части турбокомпрессора. Ротор турбокомпрессора ЕКМ смонтирован на подшипниках, изготовленных с высоким классом точности и имеющих радиальный зазор, равный 25—34 мк. Наружные обоймы шарикоподшипников установлены в корпусе турбокомпрессора при помощи упругих пластин, выполненных конструктивно так же как и у турбокомпрессоров PDH. В собранном виде зазор между этими пластинами практически отсутствует, однако за счет оставшейся между ними масляной пленки энергия от вибрационных нагрузок тратится на вытеснение масла через узкие щели и отверстия упругих пластин, осуществляя тем самым процесс демпфирования. Вал ротора в турбокомпрессорах ЕКМ № 2 и 3 охлаждается воздухом, направляемым от компрессора по специальным каналам, просверленным в вале ротора к обеим сторонам турбинного диска, а в турбокомпрессорах № 6 и 7 это охлаждение осуществляется так же, как и в турбокомпрессорах типа PDH. Смазка подшипников качения в турбокомпрессорах ЕКМ в отличие от первых выпусков осуществляется разбрызгиванием. При этом для первых двух модификаций масляная ванна образуется в средней газо-выпускной части корпуса турбокомпрессора, а масло подводится во внутреннее сверление вала ротора, где оно отчасти фильтруется и попадает в подшипники по дополнительным сверлениям, имеющимся в кожухе маслоразбрызгивающего диска. Во вторых модификациях смазка осуществляется как в вышеописанных турбокомпрессорах PDH. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 2
Похожие:
 |
Дефектация и технология ремонта турбокомпрессоров Дефектация и ремонт турбокомпрессоров включают в себя разборочно-дефектовочные, ремонтно-восстановительные и сборочные работы, а... |
|
Методические указания к лабораторному практикуму по дисциплине «Основы... Методические указания к лабораторному практикуму по дисциплине «Основы автоматики и теория устройства технических систем» для курсантов... |
|
Профессиональный стандарт Эксплуатация, обслуживание и ремонт стационарных компрессоров, турбокомпрессоров и автоматизированных компрессорных станций |
|
Федор Афанасьевич повышение эффективности эксплуатации главных судовых... Ы при работе автора на судомеханическом факультете Морской государственной академии имени адмирала Ф. Ф. Ушакова и при прохождении... |
 |
В данном дипломном проекте был разработан лабораторный стенд для... Была разработана электрическая принципиальная схема стенда на основе анализа работы устройств защиты. Расчет и выбор элементов произведен... |
|
Содержание Выявить особенности устройства системы питания дизельных двигателей, устанавливаемых |
|
Рабочая программа учебной практики по профессиональному модулю пм.... ПМ. 01. «Эксплуатация судовых механизмов, узлов и агрегатов, функциональных систем» |
|
Распоряжение от 7 апреля 1997 года № мф-34/684 Об утверждении и введении... Службы морского флота Министерства транспорта РФ утвердить и ввести в действие с 1 июля 1997 года "Правила технической эксплуатации... |
|
Инструкция участникам конкурса на право заключения договора на поставку... Заказчик намерен провести конкурс по выбору поставщика на поставку продукции по следующему предмету: поставка судовых дизелей-генераторов... |
|
Содержание 1 введение 2 1 общие принципы построения микроконтроллерных устройств 6 Конструктивные особенности микроконтроллерного устройства беспро-водной передачи цифровых данных протокола midi для концертных электромузыкальных... |
|
Инструкция по эксплуатации особенности устройства Выполненный на основе современных технологий, новая модель 4-х канального цветного триплексного мультиплексора, обеспечивает высокое... |
|
Уведомление о проведении конкурентной процедуры в форме запроса предложений Участников для участия в конкурсной процедуре на поставку з/ч турбокомпрессоров гтт-3М, гтт-12 для нужд Филиала «кчхк» ао «охк «уралхим»... |
|
И функции деталей устройства Внешний вид устройства, приобретенного Вам, может незначительно отличаться от того, который приводится в настоящем руководстве. Однако... |
|
Профессиональный стандарт Изготовление и ремонт судовых трубопроводов согласно рабочей инструкции, конструкторской и технической документации |
|
Методические указания по самостоятельной аудиторной/внеаудиторной... Тема: Пневмонии атипичные, этиология, особенности клинического течения, особенности лечения |
|
Л. Р. Манакина «11» января 2016 г Особенности обучения на уровне начального общего образования, возрастные особенности младших школьников |