Б.Ф. Калугин, А.С. Матвеев
Конструкции паровых турбин
Методические указания к выполнению курсового проекта
по курсу «Турбомашины АЭС» для студентов IV курса,
обучающихся по специальности
140404 «Атомные электрические станции и установки»
направления 140400 «Техническая физика»
Издательство
Томского политехнического университета
УДК 621.165
ББК 31.363
К 17
Калугин Б.Ф., Матвеев А.С.
К 17 Конструкции паровых турбин: методические указания к выполнению курсового проекта по курсу «Турбомашины АЭС» для студентов IV курса, обучающихся по специальности 140404 «Атомные электрические станции и установки» направления 140400 «Техническая физика» / Б.Ф. Калугин, А.С. Матвеев. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – 16 с.
УДК 621.165
ББК 31.363
Методические указания рассмотрены и рекомендованы
к изданию методическим семинаром кафедры
атомных и тепловых электрических станций ТЭФ
«15 » января 2009 г.
Зав. кафедрой АТЭС
кандидат технических наук __________ Л.А. Беляев
Председатель учебно-методической
комиссии __________ А.В. Воробьёв
Рецензент
Кандидат технических наук,
доцент кафедры теоретической и промышленной
теплоэнергетики, ТПУ
Ю.Я. Раков
©ГОУ ВПО «Томский политехнический
университет», 2009
© Калугин Б.Ф., Матвеев А.С., 2009
© Оформление. Издательство Томского
политехнического университета, 2009
 |
Работа инженеров специальности 140404 на атомных и тепловых электрических станциях требует хорошего знания паровых турбин, как с теоретической стороны, так и с конструктивной.
Настоящие методические указания способствуют глубокому изучению студентами специальности 140404 конструкций паровых турбин, их деталей и узлов.
Основными базовыми являются источники [1, 2, 3, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18]. Другие источники являются вспомогательными, хотя по некоторым вопросам вполне могут заменить базовые в силу доходчивости, ясности изложения с иллюстрацией качественными рисунками и схемами.
В методических указаниях представлен перечень узлов турбины, разделов по описанию конструкций турбин, отдельных вопросов по конструкциям, которые необходимо проработать при изучении турбины.
После каждого вопроса в скобках стоит цифра, указывающая на источник, находящийся в списке литературы, после цифры в скобках указаны страницы, где можно прочитать по названному разделу, узлу или вопросу. Такое построение позволяет студентам усвоить главнейшие конструктивные особенности турбин атомных и тепловых электростанций, представить работу, как отдельных узлов, так и всей турбины, а также конструктивные особенности отдельных деталей.
С конструкциями узлов турбин можно познакомиться еще в источнике [14].
Указание нескольких источников по тому или иному вопросу дает возможность студенту в период выполнения курсового проекта и его защиты, когда могут возникнуть затруднения в использовании какого-либо источника, изучить вопрос по другому указанному источнику.
РОТОРЫТУРБИН
1. Типы роторов турбин. ([1], с. 268–269), ([2], с. 166–170, 175–176), ([4], с. 59–62), ([5], с. 231–239), ([11], с. 66–70, 96–99), ([12], с. 82–83), ([16], с. 283–290), ([17], с. 78–84), ([18], с. 119–121), ([19], с. 220–222).
2. Назначение отверстия в вале цельнокованого ротора ([4], с. 200–204), ([12], с. 84), ([16], с. 287), ([17], с. 83).
3. Понятие о критическом числе оборотов ротора. ([2], с. 300–304), ([6], с. 232–234), ([11], с. 69), ([12], с. 359–363), ([17], с. 488–493).
4. Понятие о жестком и гибком вале. ([2], с. 303–304), ([12], с. 361–363), ([17], с. 491–493).
5. Необходимое соотношение между рабочим и критическим числами оборотов вала. ([2], с. 344–345).
6. Кратко о низкочастотных колебаниях ротора мощных турбин. ([1], с. 269–270), ([12], с. 366–373), ([16], с. 289–290), ([17], с. 497–507).
7. Конструктивные особенности турбинных валов. ([2], с. 295–297).
8. Материалы, применяемые для турбинных валов. ([4], с. 192–197), ([11],с. 156), ([12],с. 86), ([17],с. 87), ([18],с. 171–172).
9. Динамическая балансировка роторов. ([4], с. 223–231), ([10], с. 127, 131–141), ([12], с. 361), ([17], с. 490–491).
10. Общие соображения по выбору частоты вращения ротора. ([1], с. 193–197), ([16], с. 56–60).
ДИСКИ
1. Конструктивные формы дисков, назначение выступов и выточек на дисках. ([2], с. 174–176), ([10], с. 213–214).
2. Способы крепления дисков на валу. ([2], с. 177–180), ([6], с. 221 –223), ([11], с. 66–70), ([12], с. 83–86), ([17], с. 78–81).
3. Цель применения крепления дисков на валу с помощью радиальной шпонки, конструктивное выполнение узла. ([2], с. 177–178), ([12], с. 84), ([17], с. 80).
4. График изменений напряжений в диске, места с наибольшими напряжениями. ([2], с. 207, рис. 175), ([19], с. 308).
5. Понятие об освобождающем числе оборотов для диска. ([2], с. 233), ([12], с. 83), ([17], с. 79).
6. Общее представление о колебаниях дисков паровых турбин. ([2], с. 263–271), ([12], с. 389–390), ([17], с. 533–535).
7. Статическая балансировка дисков роторов. ([4], с. 187–190), ([10], с. 128–131), ([12], с. 361), ([17], с. 489).
8. Автофритирование турбинных дисков. ([4], с. 190–191), ([5], с. 234–235).
ЛОПАТКИ
1. Типы рабочих лопаток, типы хвостовиков рабочих лопаток. ([1], с. 142–143, 145–147), ([2], с. 5–15), ([6], с. 205–208), ([11], с. 71–75), ([12], с. 76–82), ([17], с. 68–77), ([18], с. 117–118).
2. Пример замковой лопатки при Т-образном хвостовике лопатки. ([2], с. 8–9), ([12], с. 79), ([17], с. 71).
3. Крепление на диске длинной лопатки с елочным хвостовиком. ([2], с. 25), ([10], с. 200–201), ([17], с. 73–76).
4. Обработка концов лопаток под ленточный бандаж. ([2], с. 22), ([11], с. 71–73), ([17], с. 75), ([19], с. 229–230).
5. Назначение ленточного бандажа. ([1], с. 140–145), ([2], с. 149, 130–132, 23–24, 134), ([10], с. 206–209), ([15], с. 311–314), ([17],с. 75), ([18], с. 118–120).
6. Назначение бандажной проволоки. ([1], с. 143–144), ([2], с. 153, 130–132, 149, 137), ([12], с. 80–82), ([15], с. 311–314), ([17], с. 75–77), ([18], с. 118–120).
7. Крепление бандажной проволоки к лопаткам. ([2], с. 24–26), ([10], с. 206–209), ([11], с. 72–75), ([12], с. 80–82), ([15], с. 311–314), ([17], с. 75–77).
8. Назначение усиков на лопатке около хвостовика. ([2], с. 26–28), ([12], с. 79), ([17], с. 71–72).
9. Зачем подкладывают ленту под Т-образный хвостовик лопатки? ([2], с. 27–28).
10. Пример замковой лопатки при грибовидном хвостовике. ([2], с. 28), ([11], с. 71–73), ([12], с. 79), ([17], с. 72).
11. Конструкция вильчатого хвостовика и когда она применяется. ([2], с. 28–29), ([12], с. 80), ([17], с. 72–73).
12. Елочный хвостовик лопатки. ([2], с. 30–31), ([11], с. 74–75), ([12], с. 80), ([17], с. 73–74).
13. Когда и какой хвостовик применяется у лопаток, и какими соображениями при этом руководствуются? ([2], с. 33), ([18], с. 117–118).
14. Факторы, влияющие на интенсивность эрозии. ([2], с. 42–44), ([11], с. 21–22), ([3], с. 79–80), ([13], с. 76–81), ([18], с. 167).
15. Борьба с эрозией лопаток. ([2], с. 44–45), ([1], с. 155–157), ([3], с. 79–85), ([11], с. 21–22), ([13], с. 81–85), ([15], с. 335–336).
16. Влагоудаление. ([11], с. 22–27), ([19], с. 113–117).
17. Понятие о пределе ползучести. ([2], с. 100), ([12], с. 67), ([10], с. 27), ([17], с. 64).
18. Понятие о пределе длительной прочности. ([2], с. 103–104), ([12], с. 67), ([17], с. 64).
19. Понятие о пределе усталости. ([10], с. 26), ([12], с. 67), ([17], с. 64–65).
20. Понятие о релаксации напряжений. ([10], с. 27), ([12], с. 89), ([17], с. 82).
21. Понятие о собственных и вынужденных колебаниях рабочих лопаток, резонансе. ([2], с. 107–108), ([12], с. 380–381), ([17], с. 518–523).
22. Виды колебаний лопаток. ([2], с. 108–109), ([6], с. 214–216), ([17], с. 518–519).
23. Причины колебаний лопаток. ([2], с. 101–111), ([6], с. 216–217), ([12], с. 379–381), ([17], с. 516–518), ([18], с. 159).
24. Колебания единичной лопатки. ([2], с. 111–113), ([12], с. 380–382), ([17], с. 518–519), ([18], с. 156–157,162), ([19], с. 317).
25. Общее представление о форме изгибных колебаний лопаточных пакетов. ([2], с. 130–132), ([12], с. 380–384), ([17], с. 519–523), ([18], с. 158–159), ([19], с. 317).
26. Меры по уменьшению динамических напряжений в лопатках регулирующей ступени, имеющей степень парциальности меньше единицы. ([2], с. 147–149), ([15], с. 306).
27. Обеспечение надежности облопачивания при колебаниях. ([12], с. 380–384), ([2], с. 149–153), ([17], с. 519–523).
28. Требования, предъявляемые к материалам лопаток. ([1], с. 144–145), ([2], с. 154–155, 162), ([11], с. 155–156), ([17], с. 67, 77–78), ([18], с. 171–172).
29. Направляющие лопатки паровых турбин. ([2], с. 422–424).
30. С какой целью размещают сопла регулирующей ступени в сопловых коробках? ([2], с. 376–377), ([1], с. 266), ([16], с. 279).
ДИАФРАГМЫ
1. Области применения стальных и чугунных диафрагм, их конструкции. ([2], с. 413), ([1], с. 137–142), ([6], с. 180–192), ([11], с. 80–83), ([17], с. 102–108).
2. Стыковка половинок диафрагм. ([2], с. 412–413), ([11], с. 82–83), ([12], с. 99–103), ([17], с. 102–105).
3. Установка, подвеска и центровка диафрагм в корпусе (обойме). ([2], с. 413–417), ([9], с. 47–48), ([10], с. 223–224, 229–230), ([11], с. 80–83), ([12], с. 99–103), ([17], с. 101–105).
4. Соединение сопловых лопаток с телом диафрагм. ([2], с. 414–415), ([11], с. 80–83), ([15], с. 306–310).
5. Преимущества стальных сварных диафрагм, конструкции сварных диафрагм. ([2], с. 417–418), ([1], с. 137–140), ([11], с. 80–83), ([6], с. 190–192), ([12], с. 101–104), ([17], с. 104–106).
6. Материалы диафрагм. ([2], с. 421), ([6], с. 190–192), ([11], с. 158 –159), ([12], с. 103–104), ([17], с. 108), ([18], с. 172).
7. Рост чугуна. ([10], с. 27–28), ([12], с. 102–103).
ОБОЙМЫ
1. Назначение обойм. ([2], с. 376), ([1], с. 265), ([12], с. 98–99), ([16], с. 278), ([17], с. 99–100), ([18], с. 122).
2. Установка и центровка обойм в корпусе. ([2], с. 416–417), ([9], с. 45–47), ([11], с. 80–83, 90), ([12], с. 98–99), ([17], с. 100–101), ([19], с. 226–228).
3. Соединение половинок обойм. ([2], с. 416–417), ([17], с. 100).
УПЛОТНЕНИЯ
1. Конструкция елочного уплотнения. ([2], с. 430–431), ([10], с. 239–244).
2. Причины, вызывающие вытачивать гребешки концевых уплотнений на валу турбины. Необходимость выточек канавок на валу. ([2], с. 431–432, 433), ([12], с. 104–105), ([15], с. 343–346), ([17], с. 109–111).
3. Крепление и центровка обойм концевых уплотнений в корпусе. ([2], с. 432–433), ([6], с. 196–197), ([9], с. 38–40), ([10], с. 239), ([11], с. 75–78), ([15], с. 343–346), ([19], с. 111–112).
4. Крепление сегментов концевых уплотнений в обоймах. ([1], с. 160–161), ([2], с. 433), ([6], с. 196–198), ([9], с. 38–40), ([11], с. 75–78).
5. Трубопроводы концевых уплотнений. ([2], с. 436, 439), ([11], с. 75), ([1], с. 158–159), ([15], с. 339–343), ([18], с. 92–93), ([19], с. 110–112).
6. Уплотнения диафрагм. ([2] с. 439), ([11], с. 76–78, 81), ([9], с. 38–39), ([17], с. 103 на рис. 346).
7. Профили колец и гребешков переднего и заднего концевых лабиринтовых уплотнений елочного типа. ([9], с. 39).
8. Примеры конструкций лабиринтовых уплотнений, отличных от елочного типа. ([1], с. 160–161), ([19], с. 109–112).
9. Требования к гребешкам уплотнений. ([2], с. 430), ([19], 109–111).
КОРПУСА ТУРБИН
1. Раздел: Конструкции турбин тепловых и атомных электростанций. ([1], с. 263–309), ([3], с. 93–142), ([13], с. 114–157), ([16], с. 293–344, 344–367), ([17], с. 246–361), ([18], с. 126–144), ([19], с. 229–258). Подробно о типе турбины, на которую указано ориентироваться в задании.
2. Особенности в конструктивном исполнении корпусов ЦВД, ЦСД, ЦНД современных турбин. ([1], с. 264–266 со всеми ссылками на рисунки), ([11], с. 84–94, 96–103), ([12], с. 87–96), ([17],с. 87–98).
3. Назначение линзовых компенсаторов у труб на выходе из ЦВД. ([2], с. 378–380), ([11], с. 92–93).
4. Крепление лап подшипников с продольным скольжением по фундаментной плите. ([1], с. 266–268), ([2], с. 366–367), ([11], с. 48–53), ([12], с. 72–76), ([17], с. 137–139).
5. Конструкции болтовых соединений корпуса (фланцевых соединений). ([2], с. 372–373), ([12], с. 87–96, 443–445, 393–394), ([17], с. 87–98, 538–540, 625–628).
6. Обеспечение правильности термических расширений корпуса; конструктивное выполнение вертикальных, продольных и поперечных шпонок, фикс–пункт турбины ([2], с. 379–384), ([1], с. 267–268), ([5], с. 181–186), ([11], с. 49–53, 84–92), ([10], с. 90–95), ([12], с. 70–76), ([16], с. 280–283), ([17], с. 132–134, 137–140, 350, 337, 300, 254), ([18], с. 123–124).
7. Соединение передней части цилиндра с корпусом переднего стула, а в многоцилиндровой турбине соединение корпусов ЦВД и ЦСД с корпусами переднего и заднего подшипников. ([2], с. 379–382), ([1], с. 266–268), ([11], с. 49–53, 84–90), ([12], с. 72–76), ([16], с. 282–283), ([17], с. 133–140).
8. Причины, вызывающие исполнять ЦНД в двухкорпусном исполнении. ([1], с. 266), ([11], с. 88–90), ([12], с. 93–95), ([16], с. 278), ([17], с. 97–98).
9. Причины, вызывающие выполнять ЦВД в двухкорпусном исполнении. ([1], с. 265–309), ([11], с. 88–90), ([12], с. 90–93), ([16], с. 278), ([17], с. 89).
10. Назначение атмосферных клапанов ЦНД. ([2], с. 377), ([12], с. 93, 157), ([17], с. 97, 188–189). Пример конструктивного выполнения атмосферного клапана ЦНД. ([10], с. 332), ([17], с. 96 на верхней части ЦНД).
11. Осевые усилия, действующие на ротор турбины и способы их уравновешивания. ([1], с. 160–172), ([17], с. 61–62), ([15], с. 359–366), ([18], с. 93–94).
12. Общие требования к конструкции корпуса турбины. ([2], с. 361), ([12], с. 86–87), ([17], с. 87–89).
13. Из каких частей состоит корпус турбины? ([2], с. 364, 368–380), ([12], с. 86–98), ([17], с. 87–98).
14. Материалы для корпусов. ([2], с. 400–405), ([6], с. 183), ([11], с. 156–158), ([12], с. 97–98), ([17], с. 106–108).
15. Сопловые сегменты паровых турбин. ([2], с. 407–411), ([11], с. 78 –80), ([19], с. 222–223).
16. Типичные схемы направления потока пара в одновальных турбинах. ([1], с. 264–265), ([12], с. 62), ([13], с. 123), ([16], с. 274–278), ([17], с. 60), ([18], с. 81), ([19], с. 215–216).
17. Соединение конденсатора с турбиной ([6], с. 247–248), ([11], с. 111–117).
МУФТЫ
1. Требования, предъявляемые к муфтам. ([2], с. 346), ([12], с. 123–126), ([17], с. 84).
2. Конструкция, преимущества и недостатки жестких муфт. ([2], с. 347–348), ([1], с. 269), ([9], с. 34–36), ([11], с. 67–68), ([12], с. 123–124), ([17], с. 84–86).
3. Конструкция, преимущества и недостатки полужестких муфт. ([2], с. 348–349), ([1], с. 269), ([9], с. 30), ([12], с. 124–125), ([17], с. 86).
4. Конструкция, преимущества и недостатки шлицевых и кулачковых муфт. ([2], с. 349–350), ([12], с. 125–126).
5. Конструкции, преимущества и недостатки гибких муфт. ([12], с. 126), ([2], с. 350–352), ([17], с. 86–87).
ВАЛОПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО
1. Назначение валоповоротного устройства. ([2], с. 357), ([11], с. 61–63), ([12], с. 126–128), ([17], с. 140–141).
2. Конструкции валоповоротного устройства и его работа. ([2], с. 357–360), ([12], с. 126–128), ([17], с. 141–143).
ПОДШИПНИКИ
1. Принцип работы подшипников. ([2], с. 440–443), ([12], с. 106– 109), ([17], с. 111–116).
2. Конструкции и работа опорных подшипников ([11], с. 53–56), ([2], с. 466–470), ([9], с. 26–29), ([6], с. 199–201), ([12], с. 110–112), ([17], с. 111–120).
3. Конструкции и работа опорно–упорных подшипников. ([2], с. 481– 488), ([6], с. 203–205), ([11], с. 56–60), ([9], с. 29–32), ([10], с. 265–267), ([12], с. 112–122), ([17], с. 121–130).
4. Предотвращение опрокидывания корпуса переднего подшипника при термических расширениях турбины. ([2], с. 379–382), ([11], с. 85), ([17], с. 138–139).
5. Маслоснабжение турбин. (Принципиальные схемы). ([2], с. 492–494), ([8], с. 122–125), ([6], с. 129–133), ([11], с. 63–66), ([19], с. 210–212).
6. Масляные насосы. ([2], с. 497–504, 507–510), ([8], с. 125–131), ([12], с. 132–135), ([17], с. 152–154).
7. Назначение масляных баков в крышке корпусов подшипников. ([1], с. 291), ([17], с. 149), ([19], с. 212–213).
КЛАПАНЫ
1. Основные клапаны турбины. Требования к ним. ([1], с. 162), ([11], с. 199–203), ([15], с. 347), ([17], с. 175–176).
2. Двухседельные клапаны. ([1], с. 163), ([8], с. 34–35), ([10], с. 281–282), ([15], 348–349).
3. Объединенные клапаны. ([1], с. 163–164), ([3], с. 104), ([11], с. 203–207). ([15], с. 349–350), ([17], с. 182, рис. 4.32).
4. Конструкция разгруженного клапана ЛМЗ. ([8], с. 32–34), ([9], с. 79–84), ([10], с. 284), ([12], с. 150–151), ([15], с. 347–348), ([17], с. 177–179).
5. Поворотные заслонки перед ЦНД турбин АЭС. ([1], с. 164–165), ([11], с. 204), ([3], с. 101), ([13], с. 91), ([15], с. 349–352), ([17], с. 184), ([18], с. 196).
6. Клапаны на линии промперегрева турбин, работающих на перегретом паре. ([1], с. 164), ([11], с. 207–208), ([13], с. 126).
7. Выхлопные патрубки. ([1], с. 165–168), ([2], с. 378), ([11], с. 88–92), ([15], с. 354–359).
8. Почему выхлопному патрубку стремятся придавать форму диффузора? ([1], с. 167–168).
9. Почему канал седла клапана имеет форму диффузора? ([8], с. 31– 32), ([15], с. 347).