Бандажи и связи для рабочих лопаток

Бандажи и связи служат главным образом для повышения вибрационной надежности лопаточного аппарата. Периферийный бандаж позволяет одно­временно уменьшить утечку пара и поэтому повы­шает КПД ступени.

Для рабочих лопаток ЦВД и недлинных (менее 350 мм) лопаток ЦСД применяют удобные накладные ленточные бандажи, объединяющие в пакет 6—14 лопаток. Полного объединения всех лопаток в один пакет стараются не делать, так как при этом затрудняются тепловые деформации бандажа относительно лопаток, которые могут ме­нять свою температуру в процессе эксплуатации по-разному. В результате в бандаже могут появиться трещины малоцикловой усталости.

Шипы, фрезеруемые на торцевой поверхности рабочей лопатки, в зависимости от ее ширины могут располагаться в один или два ряда, иметь круглую, квадратную или прямоугольную форму в сечении.

С возрастанием мощности турбоагрегатов, когда вместе с ростом расхода пара увеличивается хорда лопаток, а также с увеличением диаметра ступени центробежная сила массы бандажа возрастает настолько, что выполнение ленточного периферийного бандажа становится затруднительным. В этих случаях либо отказываются от бандажа вообще, обеспечивая вибрационную надежность облопачивания другими средствами, либо выполняют бандаж заодно с каждой из лопаток (рис. 14). Такой бандаж называют цельнофрезерованным, или интегральным.

Выполнение цельнофрезерованного бандажа особенно полезно для лопаток регулирующей ступени. На рис. 15 показан пакет из трех лопаток для регу­лирующих ступеней турбин ЛМЗ. Лопатки свариваются в пакеты по полкам цельнофрезерованного бандажа и по полкам хвостовиков. На полках бандажа выполняют шипы, на которые дополнительно на­девают ленточный облегченный бандаж.

Вместо ленточного приклепанного бандажа можно использовать демпферную связь (рис. 16) в виде полосы трапециевидного сечения, закладываемой в паз, выточенный в цельнофрезерованном бандаже. В этом случае при колебаниях между свя­зью и бандажом возникают силы трения, гасящие колебания. Вместе с тем эта связь не препятствует взаимному   температурному   расширению   отдельных пакетов, что особенно важно для лопаток регу­лирующей ступени, где температура пара при пере­ходных режимах изменяется наиболее значительно.

Безымянный

Рис. 15. Сварной пакет из трех лопаток для регулирую­щей ступени

БезымянныйРис. 16 Пакеты рабочих лопаток с демпферной связью для регулирующей ступени

Безымянный

Рис. 14. Цельнофрезерованный бандаж

Бандажные связи очень важны для лопаток последних ступеней. При их отсутствии не только снижается вибрационная надежность облопачивания, но и происходит упругая раскрутка лопатки: под действием центробежной силы профили в отдельных сечениях лопатки поворачиваются вокруг ее продольной оси (иногда на 10—12°) и начинают занимать не то положение, на которое рассчитана лопатка. В результате обтекание лопаток потоком пара становится нерасчетным и экономичность ступени снижается. Выполнение на периферии лопатки цельнофрезерованного бандажа с «зубом» (рис. 15) препятствует упругой раскрутке лопат­ки. Мало того, контакт поверхностей зубьев сосед­них лопаток и возникающие на них силы трения создают хорошее демпфирование колебаний.

В тех случаях, когда раскручивающая лопатку сила невелика и возникающие силы прижатия бандажных полок друг к другу недостаточны, в выточку бандажа (рис16) устанавливают замкнутую на круг проволочную связь. Во-первых, для их установки в профиле лопатки приходится выполнять отверстия, являющиеся концентраторами напряжений и потенциальными зонами образования трещин с последующим обрывом. Это заставляет в месте установки проволоки утолщать профиль. Тем самым обтекание паром зоны установки проволоки становится неудовлетворительным и возникают дополнительные потери энергии.

Безымянный

Рис 15 Цельнофрезерованный бандаж с «зубом» для ло­паток турбин ЛМЗ

Очень важную роль в облопачивании играют проволочные связи, устанавливаемые между корне­вым и периферийным сечениями. Вообще говоря, проволочные связи крайне нежелатель­ны по целому ряду причин.

Во-вторых, затруднительно обеспечить проч­ность самой проволочной связи в условиях влажно-парового потока при тех огромных центробежных силах, которые на нее действуют. Обрывы прово­лочных связей — достаточно частое явление. Оборвавшаяся проволочная связь может быть не только прямым виновником разрушения лопаточного аппа­рата вследствие ее заклинивания между вращающи­мися и неподвижными деталями, но и изменения вибрационных характеристик облопачивания, что тоже в конечном счете может привести к разрушению лопаток. Поэтому, стремясь обеспечить их надежность, связи часто выполняют из трубок или из титановой проволоки.

В-третьих, технология установки проволочных связей сложна, при их ремонте возникает разбалансировка ротора, которую необходимо восстанавливать. Связи, устанавливаемые между рабочими частя­ми лопаток, по назначению можно разделить на паяные и демпферные.

Паяные связи припаиваются к лопаткам и служат для ликвидации некоторых особенно опасных видов колебаний. Ясно, например, что в пакете лопатки при колебаниях могут переме­щаться относительно друг друга. Если же их про­шить проволокой, то лопатки не сумеют вибрировать указанным образом. Припаивают связь к ло­паткам серебряным припоем.

Демпферные связи устанавливают для гашения колебаний. Их к лопаткам не припаивают. За счет центробежных сил они умеренно, допуская проскальзывание, прижимаются к поверхности от­верстий в лопатках, а возникающие силы трения не дают развиться интенсивным колебаниям. Примеры демпферных связей показаны на рис.16.

Во всех случаях демпферный бандаж должен быть сделан так, чтобы он выполнял свои функции: он должен быть в меру податливым, чтобы плотно прилегать к лопатке под действием центробежных сил и создавать силу трения и вместе с тем достаточно жестким, чтобы иметь необходимую прочность.

Безымянный

Рис. 16. Цельнофрезерованный бандаж с расположенной в нем демпферной проволокой

 

Next ArticleФормы дисков и способы крепления дисков на валу