Хвостовик лопатки турбины

Хвостовик — один из самых нагруженных элементов лопатки паровой турбины: через него центробежная сила пера передаётся на диск ротора. Тип хвостовика выбирают по двум факторам — нагрузке, создаваемой лопаткой (она растёт пропорционально квадрату окружной скорости), и технологическому оборудованию турбинного завода. Короткие лопатки ставят на Т-образные, вильчатые и грибовидные хвостовики, длинные лопатки последних ступеней — на ёлочные с торцевой заводкой.

Четыре типа крепления

• Т-образный — простейший по фрезеровке: лопатки заводят по окружности в кольцевой паз через два колодца, набор замыкают замковыми лопатками на заклёпках. Несёт только короткие лопатки: центробежная сила разгибает щёки обода. Характерен для заводов ЛМЗ и ТМЗ; замена одной лопатки — с разборкой венца от колодца.
• Вильчатый — лопатку заводят сверху на обод и крепят цилиндрическими заклёпками; замковые лопатки не нужны. Проигрывает в несущей способности, зато лопатку меняют без разборки венца — для коротких лопаток.
• Грибовидный — в паз диска с заплечиками; замена с разборкой венца, как у Т-образного. На турбине К-160-130 грибовидные хвостовики стоят в ЦВД и ЦНД, кроме лопаток последней ступени.
• Ёлочный — заводка с торца, в осевом направлении; множество опорных поверхностей по дуге окружности, по два пластинчатых стопора на лопатку. Сложнее всех в изготовлении — и единственный держит длинные лопатки последних ступеней.

Тип	Заводка	Замена лопатки	Где применяют
Т-образный	по окружности через колодцы	с разборкой венца	ЛМЗ и ТМЗ, короткие лопатки
Вильчатый	сверху на обод	без разборки венца	короткие лопатки
Грибовидный	в паз с заплечиками	с разборкой венца	ЦВД и ЦНД К-160-130
Ёлочный	с торца, осевая	в осевом направлении	длинные лопатки последних ступеней

Пример распределения по реальной машине

На турбине К-160-130 логика выбора видна целиком: грибовидные хвостовики в цилиндрах высокого и низкого давления (умеренные длины лопаток), ёлочные с торцевой заводкой на последней ступени ЦНД — там длины максимальны и центробежные силы наибольшие. Так выбор типа следует за нагрузкой ступени, а не наоборот.

Типичные ошибки

1. Ёлочный там, где хватает Т-образного. Дорогая фрезеровка сложного профиля без нужды: тип выбирают по нагрузке и парку оборудования, а не «чем сложнее, тем лучше».
2. Замена лопатки без учёта типа соединения. Т-образный и грибовидный требуют разборки венца от колодца — вскрытие затягивается; вильчатый и ёлочный позволяют иначе. План ремонта строят по типу хвостовика.
3. Замковые лопатки «на скорую руку». Набор Т-образного соединения замыкается замковыми лопатками на заклёпках — ослабленная фиксация замка выбивает лопатку из паза центробежной силой.

Частые вопросы

Что передаёт хвостовик лопатки?

Центробежную силу пера на диск ротора — это самая тяжёлая нагрузка элемента: сила растёт пропорционально квадрату окружной скорости, поэтому у длинных лопаток последних ступеней она максимальна.

Почему у длинных лопаток ёлочный хвостовик?

У ёлочного соединения множество опорных поверхностей по дуге окружности — только оно несёт большие центробежные силы длинных лопаток; заводка с торца в осевом направлении допускает крупные профили.

Можно ли заменить одну лопатку без разборки венца?

Зависит от типа: вильчатый хвостовик позволяет менять лопатку без разборки венца (замковых лопаток нет), Т-образный и грибовидный — нет: венец разбирают от колодца.

От чего зависит выбор типа хвостовика?

От двух факторов: нагрузка, создаваемая лопаткой, и технологическое оборудование турбинного завода — сложность фрезеровки профиля должна соответствовать парку станков.

Связь пера с бандажом и работа демпферных связей — в термине бандаж и связи лопаток; полный разбор типов — в статье про хвостовики лопаток турбины.

Источники

1. Материалы сайта: хвостовики лопаток турбины (типы соединений, К-160-130), формы дисков и способы крепления дисков на валу.