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).
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.
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.
|