Назначение, типовые конструкции
Корпус цилиндра является одной из основных деталей турбины, имеет сложную форму с переменным по длине диаметром, с горизонтальными, а в некоторых случаях и вертикальными фланцами. В цилиндре закреплены сопловые и направляющие аппараты, обоймы диафрагм, диафрагмы, обоймы концевых уплотнений и другие элементы статора. Корпуса цилиндров имеют патрубки для промежуточных регулируемых и нерегулируемых отборов пара, патрубки для подвода и отвода пара из цилиндров.
Конструкции цилиндров зависят от их назначения, начальных параметров пара, мощности турбины, наличия промежуточного перегрева пара и отборов пара, предполагаемых режимов эксплуатации турбоустановки.
На всех режимах эксплуатации (пуск из холодного состояния, прогрев, несение нагрузки и останов) конструкции цилиндров должны обеспечивать правильность взаимного расположения узлов и деталей статора (сопловых аппаратов, концевых уплотнений, диафрагм, корпусов подшипников) относительно валопровода.
Корпуса цилиндров могут выполняться литыми, сварными или комбинированными.
Характерные дефекты и причины их появления
• Неплотность горизонтального и вертикального разъемов, которые возникают по следующим основным причинам:
а) дефекты изготовления или предыдущего ремонта разъема;
б) коробление цилиндра в процессе эксплуатации вследствие нарушения режимов пусков, остановов или набора нагрузки, попадания воды в проточную часть;
в) деформации цилиндров под воздействием нерасчетных нагрузок от присоединенных трубопроводов;
г) деформации сварных цилиндров под воздействием нерасчетных нагрузок от конденсатора турбины (неправильный перевод конденсатора на пружинные опоры или релаксация напряжений в пружинах в процессе эксплуатации);
д) дефекты, возникающие в результате многократных ревизий разъемов с зачисткой от окалины и отложений;
е) некачественная пригонка тепловых зазоров деталей проточной части, устанавливаемых в цилиндр;
ж) структурные изменения металла цилиндров, не прошедшего процесс естественного или искусственного старения в процессе изготовления турбины и в результате воздействия температур и высоких напряжений;
з) размывание разъемов влажным паром в зоне фазового перехода; и) механические повреждения разъемов при производстве работ;
• Трещины в корпусах цилиндров, которые возникают в результате:
а) дефектов литья цилиндров;
б) дефектов сварки;
в) структурных изменений в металле в процессе эксплуатации;
г) возникновения нерасчетных усилий на элементы конструкции цилиндров в процессе тепловых расширений турбины.
- Задиры в расточках под установку обойм диафрагм, диафрагм и обойм уплотнений возникают в процессе выемки и установки деталей при наличии механических повреждений, солевого заноса или окалины на сопрягаемых поверхностях цилиндра и устанавливаемых деталей.
- Повреждения расточек цилиндров под установку деталей проточной части происходят вследствие вибрации деталей после некачественной сборки, например, при увеличенных осевых зазорах в расточках.
- Размывание расточек под установку обойм диафрагм, диафрагм и обойм уплотнений в зоне фазового перехода влажным паром.
- Дефекты, вызывающие присосы воздуха в цилиндры низкого давления и пропуск пара из цилиндров, давление внутри которых выше барометрического:
а) повреждение концевых уплотнений ЦНД;
б) повреждение горизонтальных разъемов цилиндров и ресиверов;
в) повреждение вертикальных разъемов;
г) повреждение мембран атмосферных клапанов.
- Эрозионный износ маслопроводов, проходящих через нижние половины выхлопных частей ЦНД, вызывающий замасливание основного конденсата.
- Изменение реакции опор цилиндров, которое может происходить в результате:
а) коробления цилиндров;
б) нерасчетных нагрузок от присоединенных трубопроводов;
в) дефектов узлов сопряжения цилиндров с корпусами подшипников.
• Дефекты узлов сопряжения цилиндров с корпусами подшипников и фундаментными рамами, происходящие вследствие:
а) защемления лап цилиндров в консольных шпонках в результате некачественной пригонки зазоров в шпоночном соединении или загрязнения поверхностей сопряжения в процессе эксплуатации;
б) защемления цилиндров в вертикальных шпонках в результате некачественной пригонки зазоров в шпоночном соединении или загрязнения поверхностей сопряжения в процессе эксплуатации;
в) увеличенного зазора в вертикальных шпонках цилиндров;
г) защемления лап цилиндров в «г-образных» шпонках в результате некачественной пригонки зазоров или загрязнения поверхностей сопряжения в процессе эксплуатации;
д) защемления фундаментных болтов и опор сварных цилиндров дистанционными шайбами в результате некачественной пригонки зазоров или загрязнения поверхностей сопряжения в процессе эксплуатации.
• Отрыв цилиндра от опоры, который может произойти в результате:
а) затрудненных тепловых расширений;
б) нерасчетных нагрузок от присоединенных трубопроводов;
в) нерасчетных нагрузок на ЦНД со стороны конденсатора турбины.
Применяемые материалы
Выбор марки материала, применяемого для корпусов цилиндров, определяется температурой и давлением рабочей среды.
Для внутренних корпусов ЦВД и ЦСД в основном используются легированные жаропрочные стали типа 20ХМФЛ, 15Х1М1ФЛ, а также нержавеющая сталь типа 15X11МФБ.
Для внешних корпусов ЦВД и корпусов ЦСД турбин с промперегревом обычно используются менее жаропрочные и более дешевые стали 15ХМЛ, 20ХМЛ, 20ХМФЛ. Иногда для внешних корпусов используется сталь!5Х1М1ФЛ.
Литые корпуса ЦСД турбин без промперегрева, работающие при более низких температурах, выполняются из стали 25Л.
Корпуса ЦНД турбин и выхлопные части ЦСД изготавливаются сварными из листов углеродистой стали типа Ст. 20.
Для крепежа (шпилек и болтов), работающего при температуре 565…570 °С, применяются стали типа ЭП-182 (20Х1М1ФТР) и ЭП-44; при температуре 520…530 °С применяются стали ЭИ-723 (25Х2М1Ф); при температуре 500…510 °С стали типа ЭИ-10 (25Х1М1Ф). Для крепежа, работающего в зоне температур менее 400 °С, используется хромомолибденовая сталь 35ХМ, а менее 300 °С — углеродистая сталь 35.