В основе разработки конструкции лопаток лежит требование обеспечения высокой надежности, экономичности и технологичности изготовления.
Основными элементами рабочей лопатки турбины являются профильная или рабочая часть, обтекаемая паром, и хвостовик, с помощью которого лопатка крепится на диске. Бандажом или проволочными связями лопатки объединяются в пакеты.
Конструкция рабочей части лопатки зависит от ее длины, или, точнее, от отношения среднего диаметра ступени к ее длине dср/l. При dср/l > 10-15 лопатки обычно выполняются с постоянным по высоте профилем.
В турбинах АЭС большой мощности это лопатки первых ступеней ЦВД. При dср/l < 10 профильная часть лопатки выполняется закрученной, переменного поперечного сечения, обычно плавно утоняющегося от корня к периферии. Для последних ступеней ЦНД паровых турбин большой мощности отношение площадей корневого сечения к периферийному достигает 7—10, закрутка профиля (разность между углами установки периферийного и корневого сечений) 65—70 °. Разработка и изготовление таких лопаток представляют большие трудности. Поэтому на базе созданной лопатки предельной длины строится серия турбин различных мощности и назначения.
Выбор типа хвостовика определяется нагрузками, действующими на лопатку, которые воспринимаются хвостовиком и передаются им на диск. Конструктивные формы хвостовиков зависят также от используемой на заводе технологии изготовления.
Достаточно простыми по конструкции и технологии изготовления являются Т-образный и одноопорный грибовидный хвостовики. Для уменьшения изгибающих напряжений в хвостовике и щеках диска на лопатках или диске выполняются заплечики. Для посадки лопаток на диск обычно в двух диаметрально противоположных местах обода диска выполяются замковые колодцы (для лопаток с Т-образиым хвостовиком) или замковые вырезы (для лопаток с грибовидным хвостовиком). Послс набора лопаток и плотной пригонки их хвостовиков в замковые колодцы или вырезы устанавливаются специальные замковые лопатки, которые крепятся к ободу диска одним или двумя штифтами.
Преимуществами вильчатого хвостовика являются отсутствие специальных замковых лопаток и возможность частичной замены поврежденных лопаток при ремонте ротора без перелопачивания всего диска. Достоинством вильчатого хвостовика является также и то, что центробежные силы, действующие па лопатку, не создают в ободе диска изгибающих напряжений.
Несущая способность рассмотренных типов хвостовиков сравнительно невелика, и они могут быть применены лишь для лопаток умеренной длины. Хвостовики длинных лопаток для увеличения их несущей способности выполняются многоопорпыми или с большим числом вилок. Несущая способность вильчатого хвостового соединения может быть дополнительно повышена, если вилки хвостовика и гребня обода диска выполнить ступенчатыми, т. е. приблизить конструкцию соединения к равнопрочной.
Наибольшую несущую способность имеют хвостовики елочного типа с торцевой заводкой, применяемые для самых длинных и нагруженных лопаток последних ступеней.
Эти хвостовики часто выполняют (в плане) по дуге окружности, что позволяет избежать свисания кромок профиля корневого сечения за пределы хвостовика и облегчает заводку лопаток в диск.
Рабочие лопатки паровых турбин в подавляющем большинстве случаев соединяются в пакеты бандажами или проволочными связями. Объединение лопаток в пакеты увеличивает прочность и вибрационную надежность лопаточного аппарата. Бандаж образует периферийную стенку капала рабочих лопаток и уменьшает утечку пара. Бандаж выполняется либо в виде ленты, приклепываемой к лопатке, либо в виде полки, фрезеруемой заодно с лопаткой. Объединение лопаток с цельно-фрезерованным бандажом в пакеты осуществляется сваркой или приклепыванием дополнительного накладного ленточного бандажа. Для длинных лопаток последних ступеней цельнофрезерованные бандажные полки входят в контакт друг с другом по поверхностям «выступ — паз», образуя замкнутую кольцевую связь. Под действием центробежных сил периферийные сечения лопаток стремятся повернуться, чему препятствует бандаж. Трение на контактных поверхностях бандажа обеспечивает его высокие демпфирующие свойства.
Для повышения вибрационной надежности длинных лопаток часто применяются проволочные связи. Сегменты проволоки пропускаются через отверстия в лопатках и либо припаиваются к лопаткам, либо устанавливаются свободно. В последнем случае проволока под действием собственной центробежной силы прижимается к лопаткам и является гасителем колебаний лопаток (демпферная связь).
Полуавтомат инверторный Ростов для качественной сварки в тяжелых и стесненных условиях.
Источник: Энергетика. ТЭС и АЭС. Всё о тепловой и атомной энергетике