Конструкции корпусных деталей наружных и внутренних цилиндров высокого и среднего давления паровых турбин и технические требования по их обработке при изготовлении на производстве

Паровая турбина (photo by Siemens Pressebild, http://www.siemens.com / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) / commons.wikimedia.org)
Автор фото Siemens Pressebild, http://www.siemens.com, CC BY-SA 3.0, через Викисклад.

Технологические процессы обработки корпусных деталей наружных и внутренних цилиндров среднего давления (ЦСД) и цилиндров высокого давления (ЦВД) паровых турбин имеют много общего. Требования к конструкциям корпусных деталей и собранных из них цилиндров определяются в основном условиями их эксплуатации. ЦВД и ЦСД паровых турбин работают в весьма трудных условиях: испытывают напряжения от давления движущегося пара, резкие перепады температур и т. д. Так, в ЦВД конденсационной турбины мощностью 300 МВт разность температур по продольной оси от паровпуска до паровыпуска превышает 500°C. Так как корпусные детали ЦВД и ЦСД соединяются по горизонтальному разъему шпильками, размещаемыми во фланцах, то для обеспечения надежности соединения толщина фланцев должна значительно превышать толщину прилегаемых к фланцам стенок. Но это вызывает появление в местах перехода от фланца к стенке значительных местных напряжений. Повышение давления и температуры пара, увеличение единичной мощности турбин, развитие систем регенерации пара приводят также к увеличению размеров корпусных деталей цилиндров. В связи с этим на мощных паровых турбинах находят применение двустенные конструкции цилиндров. Так, в конструкцию турбины мощностью 300 МВт введен двустенный ЦВД, состоящий из наружного и внутреннего цилиндров. У турбин же мощностью 800 и 1200 МВт двустенными являются не только ЦВД, но и ЦСД, так как у двустенных цилиндров давления, действующие на стенки, меньше, что позволяет уменьшить толщину фланцев и тем самым снизить возникающие местные напряжения.

Требования к точности размеров поверхностей элементов полости цилиндров, к точности расположения поверхностей и к шероховатости поверхностей определяются следующим. В цилиндр помещаются обоймы диафрагм, обоймы уплотнений, диафрагмы, уплотнения и некоторые другие детали и сборочные единицы. Только при соблюдении допусков на неплоскостность и шероховатость торцовых поверхностей элементов полости цилиндра и сопрягаемых с ними поверхностей помещенных в полость деталей может быть гарантирована герметичность сопряжений. Герметичность полости цилиндра может быть обеспечена при сохранении поверхностями разъемовкорпусных деталей своей плоской формы. Нарушение же герметичности сопряжений понизит экономичность работы турбины.

Допуски на осевые размеры определяют положение вдоль оси помещаемых в полость деталей и сборочных единиц. А от этого зависит собираемость при заводской сборке и повторно при монтаже. Однако в настоящее время такое важное требование, как взаимозаменяемость цилиндров и сопрягаемых, с ними сборочных единиц, трудно исполнимо.

Нижняя корпусная деталь наружного цилиндра высокого давления (ЦВД) паровой турбины мощностью 300 МВт

Рис. 1.1. Нижняя корпусная деталь наружного цилиндра высокого давления (ЦВД) паровой турбины мощностью 300 МВт.

Требования к конструкции отражают достигнутый уровень технологии производства. По мере совершенствования технологических возможностей создаются условия повышения требований и к конструкциям цилиндров.

На рис. 1.1 показана упрощенная конструкция нижней корпусной детали наружного цилиндра высокого давления паровой турбины. У горизонтального разъема данной детали неплоскостность поверхности горизонтального разъема должна быть такой, чтобы в случае наложения на нее аналогичной верхней корпусной детали по всему внутреннему контуру зазор не был больше 0,05 мм. Плотность при затяжке фланцев через две шпильки считается достаточной тогда, когда щуп толщиной 0,03 мм в месте стыка не проходит по всему внутреннему контуру. Относительно оси расточки параллельное смещение плоскости разъема цилиндра должно быть не больше ±0,1 мм, а перекос этой же плоскости по всей длине сопряжения должен быть не больше 0,1 мм. Аксиальные отклонения размеров расположения кольцевых плоскостей, которые сопрягаются с соответствующими кольцевыми выступами обойм либо диафрагм, должны быть не больше ±0,1 мм. По ширине точность данных полостей задается по 2-3 классам точности.

Таблица 1.1 - Размерная характеристика конструкций цилиндров

Конструктивные элементы полости наружного цилиндра, сопрягающиеся с выступами внутреннего цилиндра и определяющие его положение вдоль продольной оси, должны иметь следующие значения: ширина паза по 3-му классу точности А3, допуск на аксиальный размер ±0,1 мм. Резьбовые отверстия в корпусных деталях цилиндра под шпильки должны быть выполнены по 2-му классу точности. Неперпендикулярность осей резьбовых отверстий к поверхностям разъема не должна превышать 0,015 мм на 100 мм длины шпильки.

Конструкции цилиндров представлены на рис. 1.2. Для наглядности верхняя корпусная деталь каждого из цилиндров условно приподнята. На рис. 1.2, а и б приведены представители конструкции наружных ЦВД соответственно турбин мощностью 300 и 200 МВт, а на рис. 1.2, в — литая передняя часть ЦСД турбины мощностью 300 МВт. Внутренний ЦВД турбины мощностью 300 МВт изображен на рис. 1.2, г. Их размерные характеристики приведены в табл. 1.1. Цилиндры более мощных паровых турбин имеют и большие значения размеров и масс.

Конструкция наружного цилиндра высокого давления паровой турбины мощностью 300 МВт

Конструкция наружного цилиндра высокого давления паровой турбины мощностью 200 МВт

Конструкция внутреннего цилиндра высокого давления паровой турбины мощностью 300 МВт

Литая передняя часть цилиндра среднего давления паровой турбины мощностью 300 МВт

Рис. 1.2. Конструкции цилиндров высокого и среднего давления паровых турбин.

Точность размеров, допустимая неплоскостность поверхностей, шероховатость поверхностей корпусных деталей цилиндров и собранных цилиндров характеризуются значениями, приведенными на рис. 1.1.

Закладка Постоянная ссылка.

Обсуждение закрыто.