Судовые двигатели

Сопла и сопловые сегменты

Сопла предназначены для преобразования потенциальной энер­гии пара в кинетическую и направления потока пара на рабочие лопатки. В зависимости от располагаемого теплоперепада сопла могут быть расширяющимися или суживающимися. В расширяю­щихся соплах площадь сечения сначала постепенно уменьшается, а затем увеличивается. Такие сопла применяют для срабатывания сверхкритических теплоперепадов в ступенях турбин заднего хода и вспомогательных. Суживающиеся сопла имеют постепенно уменьшающуюся площадь сечения и применяются в ступенях пе­реднего хода. Сопла первых ступеней турбин составляют из инди­видуальных сопел в корпусе турбины или последовательно собран­ных в одну группу сопел, называемую сопловым сегментом, кото­рый располагают непосредственно в сопловых камерах корпуса турбины или во вставных сопловых коробках. Сопла последующих ступеней образуются посредством набора фрезерованных лопаток или заливки профильных лопаток в тело диафрагмы.

Сопла и сопловые сегменты можно устанавливать по всей ок­ружности при поступлении пара одновременно на все лопатки — полный впуск пара или только на некоторой части окружности при поступлении пара лишь на соответствующую часть рабочих лопаток — парциальный впуск пара. Парциальность впуска харак­теризуется отношением длины дуги, занятой соплами, ко всей длине окружности. Это отношение называется степенью парциальности или степенью впуска:

? = m / ?d

где m — длина дуги, запятая соплами; d — средний диаметр диска, м.

Сопловые сегменты можно выполнять наборными из индиви­дуальных сопел, сборными из цельнофрезерованных сопловых пе­регородок и литыми (цельнолитые или с залитыми сопловыми ло­патками).

Цельнофрезернное сопло

На рис. 11, а показан общий вид целыюфрезерованного сопла, применяемого для первых ступеней главных турбин. Набранные и корпусе турбины или в сопловой коробке сопла, примыкая один к другому, образуют сопловой сегмент или сопловую дугу с не­обходимым количеством сопловых каналов. Каждое сопло 3 имеет наружный 2 и внутренний 1 кольцевые выступы, с помощью ко­торых его крепят к корпусу турбины (рис. 11, б). Наружным вы­ступом сопло заводится в кольцевую выточку корпуса турбины 7; на внутренний выступ накладывается нажимное кольцо 4, которое крепится к корпусу болтами 5. Через отверстия в головках болтов заводится проволока для фиксации их положения. Выступ 6 обес­печивает плотное обжатие всех сопел.

Индивидуальные сопла обеспечивают высокую точность про­филя сопловых каналов и чистоту их поверхностей.

Сборный сопловой сегмент

На рис. 12, а показан сопловой сегмент, состоящий из цельно-фрезерованных сопловых перегородок (лопаток) 4 и двух обойм; верхней 6 и нижней 5. Каждая перегородка (рис; 12, в) имеет по два шипа 9, которые при сборке вставляют в отверстия в обоймах и расклепывают. Для большей прочности сопловые перегородки дополнительно скрепляют заклепками 3 (рис. 12, б), которые про­ходят через радиальные отверстия 8 и сквозь обе обоймы. Необ­ходимое сечение сопел обеспечивается соответствующей формой сопловых перегородок. Наружные боковые стенки сегмента обра­зуются толстыми вкладышами 2 и 7, которые соединяют с обой­мами тремя заклепками 1 увеличенного диаметра. Сопловой сег­мент в сборе крепят к корпусу 10 турбины па красномедных про­кладках 11 болтами 13. Фиксация болтов достигается расчеканкой бортика 12 в прорези головки болта. Цельнолитые сопловые сег­менты просты в изготовлении, но имеют недостаточную чистоту стенок. В литых сегментах залитые сопловые перегородки изго­товляют отдельно штамповкой, и две наиболее важные поверхно­сти соплового канала получаются чистыми, а две другие легко зачищаются после отливки, что уменьшает потери на трение. Не­достаток этой конструкции — оплавление концов тонких сопловых лопаток при заливке, приводящее к ослаблению соединения лопа­ток с основным металлом.

Литые сопловые сегменты, изготовленные из чугуна или бронзы, работают только при температуре пара 250—300° С. Вследствие этого их можно применять главным образом во вспо­могательных турбинах, работающих на насыщенном паре. Для работы при температурах пара 400° С и выше используют цель­ные сопловые сегменты, выполненные из высококачественной стали при помощи ковки или сварки. Цельнофрезерованные сопла и сопловые перегородки наборных сопловых сегментов изготовляют из хромистой нержавеющей стали марок 1X13 и 2X13.