Устройство судовых паровых турбин
Паровые турбины, устанавливаемые на судах, делятся на главные, работающие на гребные валы, и вспомогательные, приводящие в действие какие-либо вспомогательные механизмы. Главные паротурбинные установки представляют собой сложные агрегаты, состоящие из одного, двух или трех корпусов турбин: высокого давления (ТВД), среднего давления (ТСД), низкого давления (ТНД). Кроме того, необходимо иметь турбину заднего хода, которую располагают в отдельном корпусе или в одном корпусе со ступенями переднего хода (обычно в ТСД или ТНД).
На рис. 48 показан продольный разрез турбины среднего давления активного типа. Турбина состоит из статора и ротора. К статору относятся такие крупные и ответственные узлы турбины, как корпус (обычно разъемный), опорные и упорные подшипники, стулья подшипников, диафрагма, лабиринтовые уплотнения, арматура, а также теплоизоляция, каркас, обшивка и др. Корпус турбины, обычно стальной, реже чугунный, имеет сложную конструкцию и предназначен для установки в нем ротора и для крепления к нему других неподвижных узлов и деталей. Каждый корпус главной судовой турбины имеет горизонтальный разъем, необходимый для вскрытия корпуса турбины, укладки и подъема ротора при сборке и ремонте. Кроме горизонтального разъема корпус турбины иногда имеет вертикальные разъемы для удобства отливки.
Рис. 48. Паровая турбина среднего давления.
На рис. 48 показан корпус с одним горизонтальным и двумя вертикальными разъемами. Он состоит из верхних 11, 5 и нижних 18 и 23 частей, носового 17 и кормового 24 стульев подшипников, отлитых заодно с нижними частями корпуса и предназначенных для крепления турбины к судовому фундаменту.
В носовых частях корпуса расположена двухступенчатая активная турбина заднего хода. Пар для нее подается в кольцевую полость 12, затем поступает в сопла диафрагмы 10, а из сопел — на рабочие лопатки дисков турбины. Шесть ступеней активной турбины переднего хода расположены в кормовых частях корпуса; к ним пар подается в кольцевое пространство 22, откуда поступает в сопла 4 первой ступени, а затем через сопла диафрагм 19 на рабочие лопатки 6 дисков 7 ротора турбины. При работе турбины переднего хода свежий пар на ступени турбины заднего хода не подается, а пар, отработавший в ступенях ТПХ (или ТЗХ), выходит в среднюю полость 20 турбины и через патрубок 21 поступает в конденсатор. Диафрагмы 10, 19 — это диски из двух частей, которые крепятся в кольцевых выточках корпуса турбины. Диафрагмы по назначению и расположению в турбине делятся на промежуточные и разделяющие. Промежуточные диафрагмы служат для разделения внутренней полости корпуса турбины на отдельные камеры (ступени) с различным давлением пара. Каждая такая диафрагма имеет в центре отверстия для прохода вала ротора, а на периферии — сопла, расположенные либо по всей окружности диафрагмы, либо только на части ее. Разделяющие диафрагмы предназначены для разделения ступеней переднего и заднего хода, если они расположены в одном корпусе. Такие диафрагмы не имеют сопел (на рис. 48 разделяющих диафрагм нет).
В местах выхода вала из корпуса турбины, а также в местах его прохода через промежуточные и разделяющие диафрагмы устанавливают специальные уплотнения, препятствующие утечке пара из турбины наружу и из одной полости в другую. В первом случае уплотнение называется наружным (3), а во втором случае — внутренним (8). В главных судовых турбинах применяют различные металлические лабиринтовые уплотнения (радиальные, осевые, радиально-осевые, елочные и др.), а в турбинах вспомогательных механизмов в основном угольные. В реактивных турбинах имеются обычно наружные уплотнения, а внутренние выполняют только в том месте корпуса, где расположен разгрузочный поршень (думмис), или в том случае, когда в корпусе реактивной турбины имеются регулировочные ступени активного типа.
Статор включает также опорные и упорный подшипники. Опорный 14 и упорный 16 подшипники расположены в носовом стуле 17, а опорный подшипник 2 — в кормовом стуле 24 корпуса турбины. Опорные подшипники предназначены для восприятия массы ротора и радиальных усилий, возникающих при работе пара в турбине, при качке судна и т. д., а также для обеспечения центровки ротора относительно корпуса турбины и уменьшения трения при вращении ротора. Упорный подшипник предназначен для восприятия неуравновешенных осевых сил, действующих на ротор, и для удержания его в определенном положении относительно корпуса турбины.
Ротор турбины состоит из вала 9, жестко насаженных на него дисков 7 с рабочими лопатками 6, деталей крепления лопаток и дисков между собой и с валом, думмиса (только у реактивных турбин), упорного гребня 15, маслоотбойных колец 13 (если они выполнены как отдельные детали) и соединительной муфты 1, предназначенной для соединения валов ротора и редуктора. По способу изготовления роторы бывают цельноковаными и составными, а по устройству — дисковыми, барабанными и смешанной конструкции. На рис. 48 показан ротор с насадными дисками.
Паровые турбины как привод к вспомогательным механизмам выполняют только однокорпусными, в основном активного типа. По устройству они более просты, чем главные турбины, но имеют те же основные детали.