В статье описаны различные конструктивные особенности лопаток паровых турбины.

Лопатки ступеней скорости

Лопатки изготавливаются за одно целое с участком бандажа и поступают на сборку в виде шкета из двух лопаток, сваренных между собой по бандажу и хвосту. При наборке лопаток на диск между бандажами каждой пары лопаток выдерживается зазор от 0,3 до 0,8 мм.

 

Пояснения к рисунку

• 1 - рабочие и направляющие лопатки ступеней скорости
• 2 и 3 – пакет рабочих лопаток
• 4 и 5 – пакет замковых лопаток
• 6 – вид сверху на бандажи сварных пакетов рабочих лопаток с замковым пакетом
• 7 – положение хвостов лопаток в пазу диска и следы краски при пригонке пакетов лопаток между собой
• 8 и 9 – хвосты замковых лопаток

Заведенные в пазы диска эти лопатки, изготовленные из аустенитной стали, обладающей большим коэффициентом теплового расширения, чем материал ротора, могут иметь незначительную качку. Иногда для исключения качки под каждый пакет отдельными кусками подкладывается лента из мягкой стали (размер ленты 23 X 2 мм), причем лента пригоняется таким образом, чтобы хвосты плотно прилегали снизу к щекам диска в местах, указанных на поз. 7.

Хвосты лопаток между отдельными пакетами пригоняются по краске так, чтобы расположение отпечатков соответствовало показанному на поз. 7. Не допускаются зазоры между двумя пакетами в заштрихованных местах. В середине же между заштрихованными местами зазор составляет до 0,1 мм.

Каждый ряд лопаток имеет два замковых пакета (поз. 4 и 5). Хвосты замковых лопаток ступени скорости и их крепление на диске с помощью заклепок показаны на поз. 8.

Для получения наибольшей плотности хвосты лопаток замковых пакетов тщательно припиливаются к поверхности хвостов соседних пакетов и сажаются на место втугую ударами молотка. Боковой зазор между лопатками и щеками диска должен составлять 0,02—0,05 мм. Максимальное отклонение от шага замкового пакета не должно превосходить 2 мм.

Каждый замковый пакет крепится четырьмя заклепками из стали 25ХМФА, как показано на поз. 4 и 8, причем края отверстий после плотной установки заклепок подчеканиваются.

После наборки на колесо лопаток ступени скорости производится механическая обработка бандажей и гребешков уплотнений.

Лопатки ступени скорости изготавливаются из аустенитной стали марки ЭИ-123. Они работают в тяжелых условиях как в отношении высокой температуры, так и нагрузки (вследствие парциального подвода пара в. д.). Поэтому при ревизиях турбин надлежит тщательно проверять их состояние. Магнитная проба для лопаток из аустенитной стали неприменима, так как эта сталь немагнитна. Поэтому контроль лопаток должен производиться с помощью осмотра через лупу и в случае необходимости — путем травления.

Лопатки регулирующей ступени давления турбин типа ВР-25, так же как и лопатки регулирующих ступеней скорости, изготавливаются за одно целое с примыкающим к ним участком бандажа и поступают на сборку в виде пакета из двух сваренных между собой лопаток. Сварка производится по стыку участков бандажа и по периметру хвостов лопаток (за исключением участка канала между лопатками). Характер крепления лопаток регулирующей ступени на диске и материал лопаток те же, что в ступенях скорости турбин высокого давления.

Лопатки постоянного сечения

Лопатки постоянного сечения с Т-образным хвостом цельно-фрезерованные и с отдельными промежуточными телами (поз. 10 — 11). Эти лопатки применяются для первых ступеней давления всех турбин. Они имеют на вершине шипы, с помощью которых прикрепляется ленточный бандаж. Хвосты лопаток пригоняются друг к другу по краске, причем припиливается сторона внутреннего конуса.

Пояснения к рисунку

• 10 – лопатки ступеней давления с Т-образными хвостами, с отдельными промежуточными телами и цельнофрезерованные
• 11 – лопатки с Т-образным хвостом и замком для щек диска
• 12 – пригонка лопаток к промежуточным телам
• 13 и 14 – хвостовая часть замковых лопаток с отдельными промежуточными телами
• 15 – следы краски при пригонке между собой цельнофрезерованных лопаток
• 16 – хвостовая часть цельнофрезерованной замковой лопатки
• 17 – следы краски при пригонке между собой лопаток с замком для щек диска
• 18 – хвостовая часть замковой лопатки

Расположение отпечатков краски должно соответствовать заштрихованным местам поз. 15 для лопаток ступеней, следующих за пятой, и по всей поверхности хвоста для предыдущих ступеней. Не допускается наличие зазора в местах, заштрихованных на этом эскизе. В середине между несоприкасающимися частями хвостов допускается зазор до 0,1 мм.

Посадка лопаток в диски должна быть плотная, без качки, но двигаться по пазу лопатки должны от легких ударов молотком.

В каждом диске имеется две замковых лопатки, посадка и крепление которых с помощью заклепок показаны на поз. 16.

Для получения наибольшей плотности наборки хвосты замковых лопаток тщательно пришпиливаются к поверхностям хвостов сосед них лопаток и сажаются на место втугую ударами молотка. Максимальное отклонение шага для замковых лопаток не должно превышать 1 - 1 мм. К щекам дисков замковые лопатки пригоняются с боковым зазором, показанным на поз. 16.

Отклонение набранного количества лопаток от расчетного при перелопачиваниях (что может иметь место за счет отклонения в толщинах хвостов запасных лопаток) допускается в пределах до 1 % от числа лопаток.

Бондажная лента

После наборки лопаток на диск на лопатки надевается бандажная лента в виде отдельных сегментов. Бандажная лента должна надеваться на шипы без значительных усилий, от легких постукиваний молотком. Прилегание ленточных бандажей к торцам лопаток должно быть плотным, максимальный допускаемый зазор 0,1 мм.

Температурные зазоры между сегментами бандажа составляют 0,3— 1 мм для первых ступеней и 1—1,5 мм для последних. Бандаж должен быть заострен со стороны впуска пара.

После надевания бандажа на лопатки шипы расклепываются по периметру, причем должно быть обращено самое тщательное внимание на то, чтобы не подвергать шипы излишним ударам, могущим вызвать наклеп и трещины у их основания.

Бандажная лента при перелопачивании должна накладываться на лопатки таким образом, чтобы замковые лопатки располагались не у краев бандажа. В отдельных ступенях ЛМЗ для повышения жесткости соединения бандажа с лопатками применяет припайку бандажных сегментов к лопаткам серебряным припоем.

В случае перелопачивания на станциях, нужно иметь в виду, что после закрепления бандажа на лопатках производится его обработка, выражающаяся в том, что края бандажа протачиваются для получения заострения (см. выше) и необходимой величины свеса над кромкой лопатки. Свес бандажей над входной кромкой должен составлять 1,25—1,0 мм, а над выходной кромкой 0,75—0,5 мм, причем эти величины надо замерять от кромки наиболее выступающей лопатки.

В первых ступенях турбин применяются также лопатки постоянного сечения с Т-образным хвостом и отдельными промежуточными телами (поз. 10). Лопатки этого типа изготавливаются из светлокатаной профильной нержавеющей стали, причем хвосты Т-образного профиля фрезеруются. Промежуточные тела изготавливаются из мягкой углеродистой стали.

В облопаченном диске прилегание лопаток к промежуточным телам должно быть плотное (щуп 0,05 не проходит) по середине профиля на 1/3 ширины, у кромок допускается зазор до 0,1 мм. В каждом диске имеются два диаметрально противоположных выреза для замков  лопатки, прилегающие к замкам, по одной с каждой стороны, должны быть припаяны серебряным припоем к соседним промежуточным телам по всей площади их соприкосновения. Кроме того, их прошивают штифтом, как показано на поз. 13.

Замковые лопатки должны быть плотно пригнаны к смежным с ними лопаткам, причем максимально допускаемое отклонение от шага +1 мм. К пазу диска замковые лопатки тщательно пригоняются с зазором 0,05—0,1 мм по ширине (как показано на поз. 14 фиг 31).

В турбине ВК-100-2 для седьмой и десятой ступеней применяются лопатки постоянного сечения с Т-образным хвостом и замком для щек диска, как показано на поз. 17.

Для этих лопаток сохраняются все выше-приведенные указания относительно посадки на диск; дополнительно следует иметь в виду, что зазор в замке для щек диска должен быть таким, как указано на поз. 17, а зазор при посадке замковой лопатки таким, как показано на поз. 18.

Лопатки постоянного сечення с вильчатым хвостом

Для длинных лопаток применяется вильчатый хвост с креплением на диске с помощью заклепок. Лопатки такого типа показаны на поз. 19. Они снабжены наклонным ленточным бандажом и прошиты скрепляющей проволокой.

Пояснения к рисунку

• 19 – лопатка постоянного сечения с вильчатым хвостом
• 20 – двухъярусная лопатка регулирующей ступени отбора с поворотной диафрагмой
• 21 и 27 – лопатки переменного сечения с вильчатым хвостом
• 22 – пригонка вильчатых хвостов по колесу
• 23 – пригонка хвостов лопаток между собой по радиальному конусу
• 24 – стык сегментов скрепляющей проволоки
• 25 – соединение сегментов скрепляющей проволоки трубчатого сечения в последних ступенях
• 26 – припайка стеллитовых пластин к входной кромке последних ступеней
• 27 – лопатка последней ступени турбин ВК-100-2 и ВК-50-1

Хвосты лопаток также пригоняются друг к другу по краске, причем припиливается сторона наружного конуса. Зазоры между каждыми двумя соседними лопатками в местах расположения отпечатков краски по всей ширине хвоста не допускаются. Отпечатки краски должны быть расположены на верхней и нижней частях хвостов поясками шириной 10 мм, между которыми допускается зазор до 0,05 мм, как показано на поз. 23.

На поз. 22 показана пригонка хвостов к гребню диска. Пригонка (припиловка) хвостов по гребню диска была ранее большой и трудоемкой работой. После пересмотра допусков на изготовление хвостов лопаток и гребней дисков пригонка хвостов лопаток в настоящее время почти полностью исключается, причем обеспечивается необходимая надежность посадки лопаток.

Посадка лопаток на гребень должна производиться с некоторым усилием — в пределах от «плотной от руки» до легких ударов небольшим молотком. Припайка скрепляющей проволоки к лопаткам серебряным припоем показана на поз. 24.

После наборки лопаток на диск производятся рассверловка и развертка отверстий для заклепок. Заклепки должны сидеть в отверстиях плотно и с обоих концов расклепываются до заполнения конуса (зенковки), сделанного с обоих концов отверстия под углом 45° на глубину 1 мм.

Лопатки переменного сечения с вильчатыми хвостами

(поз. 21 и 27). Лопатки этого типа применяются в последних ступенях турбин. В зависимости от длины, эти лопатки имеют трех-, четырех- и пятивильчатые хвосты, посадка которых на гребень дисков показана на поз. 22.

Эти лопатки прошиваются проволочным бандажом. В турбинах ВК-100-2 и ВК-50-1 последние лопатки имеют три ряда проволочного бандажа, причем оба верхних ряда для облегчения имеют трубчатое сечение (поз. 25).

Входные кромки двух последних рядов лопаток защищены от эрозийного износа стеллитовыми пластинками, припаянными к кромкам лопаток серебряным припоем (поз. 26). Пластинки по высоте должны плотно прилегать друг к другу. Пластинки должны быть пригнаны заподлицо с входной кромкой лопаток, а верхние пластинки, кроме того, заподлицо со скосом лопатки.

Для нормальной работы лопаток весьма важно, чтобы отклонение их от радиального положения и отклонение от плоскости ступени (аксиальное отклонение) были бы невелики

В качестве материалов для рабочих лопаток применяются следующие сорта стали:

• для первых ступеней давления – сталь 1X13
• последних ступеней - 2X13
• бандажная лента- IX13
• заклепки замковых лопаток - 25ХМФА
• лопаток с вильчатыми хвостами прн длине лопаток меньше 140 мм - IХ13
• заклепки лопаток с вильчатыми хво¬стами при длине лопаток больше 140 мм - 25ХМФА
• скрепляющая проволока - 1X13

Контроль

Чрезвычайно надежным методом контроля состояния облопачивания при ревизиях и качества наборки при перелопачиваниях является внедренное заводом осциллографирование частот собственных колебаний пакетов лопаток.

Сохранение в эксплуатации установленных заводом вибрационных характеристик облопачивания имеет первостепенное значение для надежной работы турбин.

Дефекты, которые не могут быть обнаружены при наружном осмотре лопаток (например, дефекты в хвостовой части лопаток или трещины в проволоке), косвенно обнаруживаются по отклонению частоты собственных колебаний пакета и по разбросу величины частот отдельных пакетов.

Ввиду возможного их пересмотра заводом, из-за усовершенствования конструкции лопаток, при перелопачиваниях следует получать подтверждение завода о пригодности предполагаемых к установке профилей лопаток и связей.