Назначение, типовые конструкции

В паровых турбинах применяются несколько видов уплотнений: концевые, диафрагменные, уплотнения рабочей решетки, маслоотбойные уплотнения.

Концевые уплотнения устанавливаются в местах выхода концов ротора из корпуса цилиндра и служат для предотвращения протечек пара из цилиндров и для устранения подсоса воздуха во внутренние полости цилиндров (если давление в них меньше барометрического).

Диафрагменные уплотнения служат для уменьшения перетекания пара с одной стороны диафрагмы на другую в местах прохода вала.

Уплотнения рабочей решетки, включающие в себя надбандажные и осевые уплотнения, предназначены для уменьшения потерь от утечек пара в ступени.

Маслоотбойные уплотнения установлены в корпусах подшипников и служат для предотвращения протечек масла из подшипника вдоль вала.

Характерные дефекты и причины их появления

• Увеличенные радиальные зазоры в уплотнениях, причиной которых могут быть:

а)  некачественная пригонка зазоров во время монтажа или ремонта;

б)  отсутствие теплового зазора между торцами сегментов в кольце уплотнения;

в)  механические задевания во время пуска и эксплуатации (в результате изменения взаимного расположения деталей статора и ротора при тепловых расширениях турбины или прогиба ротора) — наиболее часто встречающаяся причина;

г)   попадание постороннего металла в результате некачественной сборки или разрушения деталей во время эксплуатации;

д)  коробление обойм уплотнений;

е)  западание сегментов в результате потери упругости или поломки пружин;

• неплотности сопрягаемых поверхностей уплотнений, возникающие в результате:

а)  неправильной установки сегментов в расточку обоймы или диафрагмы (разворот на 180°);

б)  увеличенных тепловых зазоров по торцевым поверхностям сегментов уплотнений вследствие некачественной пригонки во время ремонта или западания сегментов в результате потери упругости или поломки пружин;

• повреждение усов и гребней уплотнений вследствие осевых задеваний;

потеря упругости и изменение формы плоских пружин диафрагменных уплотнений.

Применяемые материалы

Выбор марки материала, применяемого для изготовления элементов уплотнений, определяется температурой и давлением рабочей среды.

Материалом для уплотнительных гребней лабиринтовых уплотнений, работающих при температуре до 250 °С, служит латунь марки Л68М; при температурах до 400 °С — нейзильбер марки МНЦ15-20; при температурах до 500 °С — монель-металл марки НМЖМц28-2,5-1,5; при температурах до 600 °С — сталь марок Х18Н9Т, 12Х18Н10Т. При выборе материалов необходимо обратить внимание на их твердость, поэтому целесообразно применять сталь марки 08X18Н9Т — с твердостью не более 110 НВ и латунь марки Л68М — мягкую, а не Л68.

Плоские пружины уплотнений для температур до 400 °С изготавливаются из стали 40X13, а для температур до 600 °С — из стали ЭИ-612 (Х15Н35БЗТ).

Обоймы уплотнений изготавливаются из стальных поковок или чугунного литья. Обоймы современных турбин, работающие в зоне высоких температур, обычно изготавливаются из стали марок 15Х1М1Ф-Л, 20ХМФ-Л, а обоймы, работающие в зоне средних температур, — из стали 25Л.

Корпуса концевых уплотнений выполняются литыми из стали марок 15Х1М1Ф-Л, 20ХМФ-Л, 20Л для цилиндров высокого и среднего давления и сварными из Ст. 20 для выхлопных частей ЦСД и ЦНД.

В качестве материала для шпилек и гаек обойм, работающих в зоне высоких температур, применяется сталь марки ЭП-182 (20Х1М1Ф1ТР), а работающих в условиях средних температур — сталь марки ЭИ-10 (25Х1МФА). Специальные установочные шпонки и мелкий крепеж изготавливаются из стали марки 1Х12ВНМФ.