Турбина К-500-65/3000. Краткое описание конструкции.
Краткое описание конструкции турбины К-500-65/3000
 |
Фотография
1. Вид на турбоагрегат со стороны
генератора. (обратно к содержанию) |
Турбина представляет собой одновальный пяти цилиндровый агрегат один цилиндр высокого давления (ЦВД)
и четыре цилиндра низкого давления (ЦНД) (смотри
рисунки 1 и 2). Турбина входит в состав дубль-блока: один реактор РБМК-1000 снабжает паром две
турбины. Работа турбин не взаимосвязана – каждая может работать при отключении другой.
Пар из барабана сепаратора поступает через паровые фильтры к двум сдвоенным блокам клапанов парораспределения.
Каждый блок состоит из двух комбинированных стопорно-регулирующих клапанов.
После регулирующих клапанов пар поступает непосредственно в ЦВД, в среднюю его часть через два
противоположно расположенных горизонтальных патрубка
(смотри рисунки 4 и 4.1).
ЦВД выполнен двух поточным, двухсторонней конструкции. В каждом потоке имеется пять ступеней давления,
две ступени каждого потока расположены во внутреннем цилиндре, две ступени - в обойме и одна непосредственно во внешнем корпусе.
Применение двустенной конструкции обусловлено наличием значительных тепловых градиентов особенно при переменных
режимах работы.
Пар из ЦВД отводится четырьмя трубами на сепарацию и перегрев в четыре комбинированных сепаратора
пароперегревателя (СПП).
Осушенный и перегретый пар из СПП по четырем ресиверным трубам направляется в ЦНД. Между СПП и ЦВД на
каждом трубопроводе установлены поворотные заслонки, перекрывающие доступ пара к ЦНД при экстренном останове турбины.
Каждый из четырех ЦНД выполнен двух поточным с пятью ступенями давления в каждом потоке.
Диафрагмы обоих потоков расположены в обойме, образующей внутренний цилиндр ЦНД. Пар подводится через переходный патрубок в
нижнюю половину обоймы ЦНД. После совершения работы в ЦНД пар направляется в отдельный (для каждого цилиндра)
однопоточный конденсатор.
Роторы ЦНД и ЦВД сварно-кованные, жесткие и соединены между собой и ротором генератора жесткими муфтами.
Каждый ротор опирается на два опорных подшипника скольжения. На роторе ЦВД со стороны
регулятора расположен упорный
подшипник.
Турбина снабжена устройством гидравлического подъема роторов в режиме пуска, когда работает
валоповоротное устройство. Валоповоротное устройство, с автоматическим отключением при наборе частоты оборотов
250-300 об/мин, расположено между третьим и четвертым ЦНД.
Турбина снабжена прямоточным и гладкими лабиринтными уплотнениями. В предпоследние отсеки уплотнений
ЦНД и ЦВД во всех режимах работы турбины подается пар с давлением P = 1,03 – 1.2 атм вырабатываемый в испарительной
установке.
Из крайних отсеков уплотнений паро-воздушная
смесь отсасывается с помощь эжекторного уплотнения.
(обратно к содержанию)
Рисунок 1. Общий вид турбинной установки с
конденсаторами.
Рисунок 2. Цилиндры низкого давления 1 и 2.
(Вид.1 рисунок 1)
Рисунок 3.Цилиндры низкого давления 3 и 4.
(Вид.2 рисунок 1)
(обратно к содержанию)
 |
Фотография
2. Вид на турбоагрегат со стороны
противоположной генератору. (обратно к содержанию) |
Цилиндр высокого давления.
Основными элементами цилиндра высокого давления являются (смотри рисунок 5):
1. Внешний корпус;
2. Внутренний корпус;
3. Направляющий аппарат;
4. Сопловые аппараты;
5. Обоймы диафрагм 3 и 4 ступеней;
6. Диафрагмы 2-5 ступеней;
7. Ротор.
Внешний корпус
ЦВД выполнен сварно-литым из углеродистой стали 25Л и состоит из двух половин.
В нижней половине с обеих сторон по оси паровпуска имеется два прилива – фланца для крепления пароподводящих патрубков
стопорно-регулирующих клапанов. Снизу нижней половины имеется два патрубка Ду-300 1-го отбора, четыре патрубка Ду-150
2-го отбора, два патрубка Ду-400 3-го отбора, два патрубка Ду-200 отвода пара из камер уплотнения на четвертый,
четыре патрубка Ду-80 подвода пара на концевые уплотнения, четыре патрубка Ду-80 отсоса
паро-воздушной смеси из концевых
уплотнений, а также четыре выхлопных патрубка Ду-1200, к которым привариваются реверсивные трубы для отвода пара к СПП.
Верхняя половина внешнего корпуса имеет снаружи два патрубка Ду-200 отвода пара из камер уплотнения в 4-й
отбор и с торцов по два патрубка Ду-80 подвода пара на концевые уплотнения. На торцах также расположено по одному патрубку Ду-80
отсоса паро-воздушной смеси из концевых уплотнений.
Внутри внешнего корпуса выполнены кольцевые пазы для установки обойм диафрагм и уплотнений, а также кольцевые
выступы для установки диафрагм пятых ступеней. По оси паровпуска, в районе горизонтального разъема, с обоих сторон от оси ЦНД,
в верхней и нижней половинах выполнены внутренние приливы, в которых проточен паз для фиксации внутреннего корпуса относительно
внешнего в осевом направлении. По обе стороны оси паровпуска, у горизонтального разъема расположены четыре опорные площадки для
установки внутреннего корпуса ЦВД.
В районе пятых ступеней в выхлопные патрубки вварены штампованные козырьки, образующие вместе с литыми
стенками внешнего корпуса выхлопные диффузоры.
На боковой поверхности фланца горизонтального разъема нижней половины по оси паровпуска выполнены внешние
приливы к которым крепятся кронштейны со шпонками, фиксирующие в осевом направлении блоки СРК относительно внешнего корпуса.
Плоскости горизонтального разъема верхней и нижней половин пришвабриваются друг к другу таким образом, чтобы
при затяжке одной трети крепежа щуп 0,05 мм не проходил по внешнему и внутреннему контурам фланцев на глубину более 15 мм.
Верхняя половина фиксируется относительно нижней четырьмя
прецизионными болтами М48 и четырьмя установочными
шпильками М90.
Внутренние необрабатываемые поверхности внешнего корпуса
окрашены специальным лаком с алюминиевой пудрой.
Внутренний корпус
ЦВД отлит из легированной стали 15Х1М1Ф-Л и состоит из двух половин,
сболчиваемых по горизонтальному разъему. В центральной части внутреннего корпуса выполнена пароподводящая камера переменного
(сужающегося сечения в тангенциальном направлении) сечения, из которой пар поступает по взаимно противоположным направлениям в
сопловые аппараты.
В нижней половине расположены два боковых паровпускных отверстия. Пароподводящие СРК крепятся фланцами только к внешнему
корпусу, в паровпускные отверстия внутреннего корпуса патрубки входят свободно и уплотняются поршневыми кольцами.
Такое соединение обеспечивает свободу взаимных перемещений внешнего и внутреннего корпусов при температурных расширениях.
Внутри внутреннего корпуса выполнены два кольцевых паза для установки сопловых аппаратов и два кольцевых
выступа с помощью которых устанавливается диафрагмы второй ступени.
Поверхность контакта кольцевого выступа внутреннего корпуса с диафрагмой второй ступени предохраняется
от щелевой эрозии влажным паром с помощью профильных вставок из эрозионно-стойкой стали.
Полости паровпуска и полости между сопловыми аппаратами и диафрагмами второй ступени дренируются с помощью
высверленных отверстий.
На боковых поверхностях внутреннего корпуса, в
нижний и верхней половинах, выполнены внешние приливы, на
которых по оси паровпуска выточены выступы, этими выступами
внутренний корпус фиксируется в осевом направлении в
соответствующих пазах внешнего корпуса.
На фланцах горизонтального разьема верхней и нижней половин отлиты четыре лапы, которыми внутренний корпус
свободно опирается на опорные площадки внешнего корпуса. Такое крепление позволяет обеспечит свободное температурное расширение
внутреннего корпуса относительно внешнего.
Фланцы горизонтального разъема внутреннего корпуса стягиваются шпильками, при этом образуется плотно-прочное
соединение. Точная взаимная фиксация осуществляется четырьмя призонными болтами.
Направляющий аппарат
ЦВД установлен по оси паровпуска внутреннего корпуса ЦВД.
Пар из пароподводящей камеры внутреннего корпуса поступает на направляющие поверхности аппарата и,
разделяясь на два взаимно противоположных потока, направляется к сопловым аппаратам.
Направляющий аппарат отлит из легированной стали 15Х1М1Ф-Л и сотоит из двух половин. Верхняя половина
направляющего аппарата опирается на горизонтальный разъем нижней половины и фиксируется относительно последнего в осевом
направлении с помощью четырех шпилек, которые закреплены винтами в верхней половине и входят в пазы нижней половины.
Соединение между собой верхней и нижней половины осуществляется с помощью четырех шпилек, проходящих через
специально организованные у горизонтального разъема внутренние приливы. Установка и затяжка гаек на этих шпильках
производится через прямоугольные вырезы, расположенные в верхней половине направляющего аппарата.
Во время работы вырезы закрываются вставками. Каждая вставка закреплена четырьмя болтами. Болты от
вывинчивания стопорятся винтами.
Направляющий аппарат имеет по краям два кольцевых паза, в которые при сборке входят кольцевые выступы тела
сопловых аппаратов.
Сопловые аппараты
ЦВД установлены в кольцевых пазах внутреннего корпуса ЦВД на выходе из кольцевых полостей
образованных выходными кромками пароподводящей камеры и направляющими поверхностями направляющего аппарата.
Каждый сопловой аппарат состоит из 84-х направляющих лопаток, полуколец внутреннего и внешнего бандажей,
обода с козырьком и тела соплового.
Направляющие лопатки имеют постоянный по высоте профиль, вытянутый в осевом направлении в сторону входной
кромки. Лопатки вставляются в профильные просечки бандажа и привариваются по контуру профильной части. Полученные таки образом
полукольца сопловых решеток свариваются с полукольцами обода и тела
образуя таким образом верхнюю и нижнюю половины соплового
аппарата.
Материал бандажей и направляющих лопаток – сталь 12X13.
Материал обода с козырьком и тела соплового аппарата – сталь 08Х13.
Обоймы диафрагм 3 и 4 ступеней
ЦВД выполнены идентично в обоих потоках. Они отлиты из легированной
стали марки 15Х1М1Ф-Л.
Каждая обойма снаружи имеет посадочный кольцевой выступ, которым она вставляется в соответствующий паз
внешнего корпуса ЦВД. Необходимое осевое положение обоймы в корпусе обеспечивается прилеганием одной стороны посадочного
выступа к соответствующей стороне паза. Фиксируют это положение прижимные винты на другой стороне выступа подгоняемые к пазу
с зазором 0.1 – 0.2 мм. Поверхность контакта от щелевой эрозии, под действием влажного пара, предохраняется с помощью
наплавки хромистым электродом (13% хрома) в месте контакта на корпусе.
Внутри каждая обойма имеет два цилиндрических посадочных выступа для установки диаграмм третей и четвертой
ступений.
Нижние половины обойм подвешены во внешнем корпусе ЦВД на специальных боковых шпонках.
Фиксация обойм от бокового смещения осуществляется установочной шпонкой, расположенной внизу в вертикальной
осевой плоскости.
Фиксация верхней половины относительно нижней выполняется с помощью установочных штифтов.
В нижней половине обоймы диафрагм 3 и 4 ступеней выполнены два прилива с отверстиями для отбора пара
из внутренней полости обоймы (II отбор турбины). В расточенное отверстие запрессована втулка, по внутренней поверхности
которой скользит патрубок отбора, приваренный к внешнему корпусу ЦВД. Место соединения патрубка и обоймы уплотняется
поршневыми кольцами. Такое соединение обеспечивает свободу относительных перемещений обоймы и внешнего корпуса.
Свободу температурного расширения по радиусу обойм
обеспечивает радиальный зазор между пазом внешнего
корпуса ЦВД и посадочным выступом обоймы. Зазор должен быть не менее 2.5 мм.
Диафрагмы 2-5 ступеней
ЦВД. Все диафрагмы выполнены сварными из нержавеющей стали 08X13.
Широкие направляющие лопатки при помощи сварки соединяются с наружными и внутренними ленточными бандажами,
образуя направляющие решетки отдельно верхней и нижней половины диафрагмы. Количество направляющих лопаток
установленных на диафрагмах указано в таблице:
| номер ступени | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Количество лопаток | 58 | 68 | 110 | 106 |
Ресиверы.
Отвод пара из ЦВД к четырем сепараторам – пароперегревателям и подвод пара к ЦНД осуществляется по четырем
ресиверам (смотри общий вид турбины). Все ресиверы выполнены сварными из нержавеющей стали.
Диаметр ресиверов переменный по длине:
на выходе из ЦВД диаметр 1200 мм,
на входе в ЦНД диаметр 1000 мм.
Поскольку изменение температуры при пуске и останове турбины значительны, особую проблему представляют
температурные изменения размеров.
Каждый из ресиверов состоит из двух участков: участка от ЦВД до СПП и участка от СПП до ЦНД. На участке
от ЦВД до СПП установлено 12 линзовых компенсаторов, на участке между СПП и ЦНД – 26 линзовых компенсаторов, которые
обеспечивают необходимую свободу температурных изменений размеров.
В нижней точке каждого линзового компенсатора выполнен
дренажный отвод.
Одинарный двойной или тройной линзовый компенсатор предохраняются от растяжения при работающей турбине
двумя рабочими стяжками, расположенными на диаметрально противоположных сторонах трубы в плоскости, перпендикулярной плоскости
возможного изгиба ресивера.
Все колена ресивера выполнены под углом 90 град. Для улучшения распределения пара по сечениям трубы при
повороте и снижения потерь в ресивере, в каждом колене установлены направляющие лопатки.
На участке между СПП и ЦНД установлены поворотные заслонки.
(обратно к содержанию)
Цилиндр Низкого Давления (ЦНД)
Основными конструктивными элементами цилиндра низкого давления являются
(смотри рисунки 6 и 7):
1 корпус;
2 обойма диафрагм и направляющий аппарат;
3 диафрагмы 1-5 ступеней;
4 направляющий
аппарат;
5 ротор;
Корпуса ЦНД (смотри
рис. 6) представляют собой крупногабаритные сварные
конструкции из листовой углеродистой стали.
Корпус каждого ЦНД состоит из двух выхлопных патрубков, имеющих верхнюю и нижнюю половины. В плоскости
симметрии, перпендикулярной оси турбины, оба выхлопных патрубка соединены вертикальным фланцем. Для обеспечения
необходимой жесткости верхняя половина выхлопного патрубка в зоне выхлопа из обоймы ЦНД выполнена с двойными стенками.
Между листами наружной и внутренней стенки вварены ребра жесткости. Жесткость нижней половины обеспечена системой сварных
между собой продольных и поперечных ребер жесткости, на которых устанавливается обойма ЦНД.
Для уменьшения выходных потерь за последней ступенью в верхней и нижней половинах выходного
патрубка приварены направляющие листы, имеющие форму торовой поверхности.
Верхняя половина патрубка имеет конусообразный проем в наклонных торцевых стенках в месте установки подшипников в картере.
Проем обеспечивает возможность снятия крышки подшипника без вскрытия самого корпуса выхлопного патрубка.
Картеры подшипников выполнены сварными и вварены в нижнюю половину патрубка.
Камеры подвода и отсоса пара из концевых уплотнений выполнены вварными в выхлопные патрубки верхней и
нижней половины, кольца концевых уплотнений установлены на трех вставных обоймах концевых уплотнений. Подача и отсос пара в
уплотнения осуществляется по четырем трубам, две из которых расположены в паровом пространстве нижней половины, две другие
проложены снаружи патрубка. Верхние паровые трубы экранируются трубами большего диаметра.
Нижняя половина патрубка по периметру имеет балкон, которым ЦНД опирается на фундамент.
Балкон снабжен ребрами жесткости. По балкону проходит труба слива масла из подшипников и трубопровод
масла высокого давления.
Выхлопные патрубки соединяются болтами по вертикальному разъему, а верхние и нижние половины
выхлопных патрубков – шпильками по горизонтальному разъему.
На фланцах горизонтального разъема имеются отверстия для отжимных винтов и направляющих колонок.
Для доступа внутрь выхлопного патрубка без снятия верхней половины в ней имеются шесть люков - лазов.
Крышки люков устанавливаются на паронитовых прокладках. Люки используются как цапфы для подъема верхних половин, для подъема
и кантовки служат также специально выполненные на верхних половинах «двурогие» крюки.
Нижние половины выхлопных патрубков соединяются сваркой с переходным патрубком конденсатора.
Для предотвращения чрезмерного разогрева выхлопного патрубка (при работе турбины на холостом ходу, при
останове турбины со срывом вакуума в конденсаторах) в каждом потоке на выхлопе предусмотрен впрыск через форсунки
охлаждающего конденсата. Форсунки и их трубопровод крепятся на входной кромке направляющего листа. Струи конденсата
направляются на стенки выхлопного патрубка.
Внутри корпуса установлена обойма диафрагм «плавающего» типа. Для установки и центровки обоймы в корпусе
имеется:
а) четыре шпонки для фиксации обоймы в поперечном направлении.
Шпонки расположены в осевой вертикальной плоскости турбины на выходе из обоймы, две в верхней, две – в нижней половине
корпуса ЦНД;
б) четыре опорные площадки, служащие опорами обоймы в нижней половине патрубка;
в) два паза в нижней половине корпуса и шпонки в них, которые фиксируют обойму
в осевом положении.
Обойма диафрагм
ЦНД (смотри рисунок 7)
выполнена сварной из листов углеродистой стали, состоит из двух половин,
соединяющихся по горизонтальному разъему при помощи шпилек. В средней части обоймы выполнена кольцевая полость, в которую через
сварные паропроводящие патрубки, соединенные через линзовые компенсаторы и массивное кольцо с ресивером турбины и
выхлопным патрубком, подводится пар.
В обойме выполнены кольцевые посадочные выступы для установки диафрагм от первой до пятой ступеней обоих
потоков.
Как к верхней, так и к нижней половине обоймы приварены патрубки для отводов пара на регенерацию.
ЦНД-I и ЦНД-II имеют отборы за первой и третьей ступенями, ЦНД-III и ЦНД-IV за второй и за третьей ступенями.
Жесткость обойме придают вварные конструктивные элементы – ребра, тяги, косынки, которые одновременно
формируют камеры регенеративных отборов.
Для уменьшения деформации обоймы и ее раскрытия по горизонтальному разъему из-за разности температур
наружной и внутренней поверхностей, наружная поверхность обоймы экранируется специальными листами с проложенным между
ними асбестом.
Обойма ЦНД устанавливается в выхлопном патрубке в замкнутом пространстве, где нет паровых потоков, вызывающих
захолаживание наружной поверхности обоймы. Это достигается установкой с небольшим зазором в выхлопном патрубке
поперечных вертикальных листов по выходным торцам обоймы. Такие же уплотняющие листы ввариваются внизу выхлопного патрубка
между ребрами жесткости и патрубками отборов из обоймы. В обойме диафрагм, защищенной таким образом, не возникает термического
коробления, как в случае вспрыска охлаждающего конденсата, так и на других режимах.
Направляющий аппарат
ЦНД отлит из углеродистой стали, и состоит из двух половин. Он установлен в
средней части обоймы диафрагм и разделяет поступающий из кольцевой полости обоймы пар на два потока.
Полукольцо направляющего аппарата удерживается в верхней половине обоймы специальными шайбами, которые
крепятся винтами к диафрагмам первых ступеней. Горизонтальный разъем направляющего аппарата уплотняется шпонками.
Диафрагмы 1-5 ступеней
ЦНД сварные. Каждая диафрагма ЦНД, также как ЦВД, состоит из тела,
обода, надбандажного козырька, бандажей и направляющих лопаток. Заготовки тел, ободьев и набандажных козырьков выполняются
из листовой углеродистой стали, направляющие лопатки, и бандажи сопловых решеток выполняются – из хромистой нержавеющей стали.
В диафрагмах ЦНД установлены направляющие лопатки с аэродинамическими профилями МЭИ типа Н-46, отличающихся
высокой экономичностью.
Количество направляющих лопаток установленных в диафрагмах ЦНД, представлено в таблице:
| номер ступени | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Количество лопаток | 110 | 76 | 68 | 62 | 58 |
(обратно к содержанию)
