Опоры, шпонки и фикс-пункт турбины ПТ-135-130

При нагреве цилиндры турбины расширяются. Опоры должны передать их вес фундаменту, а связи между опорами, цилиндрами и подшипниками должны сохранить соосность при тепловых перемещениях. По одной опорной лапе нельзя понять, как решены обе задачи: для этого нужна схема всего агрегата. Здесь разобрана установка ПТ-135-130 на рисунке 5.1 книги Е. И. Бененсона и Л. С. Иоффе 1986 года вместе с пояснениями авторов на с.152. Это исторический пример, а не обзор всех конструкций цилиндров. [A1] [A3]

Что держит цилиндры

Нагрузка передаётся фундаменту через прочно закреплённые в нём рамы. Цилиндры могут опираться на рамы непосредственно, через корпуса подшипников или через соседние цилиндры. В описанных конструкциях лапы выполнены заодно с фланцами нижних половин цилиндров. Лапа передаёт нагрузку; направление допустимого теплового перемещения зависит от того, как связаны остальные детали. [A1]

На рис.5.1 вдоль оси последовательно расположены корпус переднего подшипника, цилиндр высокого давления (ЦВД), корпус среднего подшипника и цилиндр низкого давления (ЦНД). На плане видны продольная система шпонок и боковые фундаментные рамы ЦНД с поперечными шпонками. Такой общий вид помогает найти фикс-пункт, который не виден из описания одной лапы. [A3]

Зачем нужны три направления шпонок

Поперечные шпонки под лапами соединяют цилиндры с корпусами подшипников. В описании авторов связанные части могут перемещаться продольно по фундаментным рамам, а цилиндры могут расширяться в стороны от оси турбины. Поэтому название «поперечная шпонка» само по себе ещё не говорит, что весь агрегат неподвижен вдоль оси. Важно, какие детали она соединяет и где установлена. [A1]

Вертикальные шпонки находятся между цилиндрами и корпусами подшипников либо между соседними цилиндрами. Продольные шпонки расположены под опорными поверхностями цилиндров и корпусов подшипников по оси турбины. Вместе вертикальные и продольные шпонки сохраняют соосность цилиндров и подшипников в горизонтальной плоскости. Речь идёт о взаимном положении частей агрегата, а не о распределении давления между внутренним и наружным корпусами. [A1]

Где находится фикс-пункт

Кроме поперечных шпонок под лапами, авторы выделяют ещё две поперечные шпонки справа и слева от оси турбины. Общая ось этой пары пересекается с осью продольных шпонок на фундаментных рамах. Точка пересечения и образует фикс-пункт турбины. Это геометрическая точка в схеме связей, а не отдельная деталь, которую можно найти на одной лапе. [A2]

В описанных в книге турбинах ПО ТМЗ, выпускавшихся в тот период, эта пара находится на боковых фундаментных рамах ЦНД. Авторы прямо оговаривают исключение: Р-100-130. Обобщение относится к указанным машинам своего времени, а рис.5.1 показывает конкретно ПТ-135-130, не Т-100-130. [A2] [A3]

На узком экране прокрутите схему по горизонтали: размер подписей сохраняется.

Что происходит по сторону генератора

Часть ЦНД, расположенная за фикс-пунктом, расширяется в сторону генератора. На схеме показано только это прямо названное авторами направление. Из него здесь не выводятся стрелки перемещения остальных частей агрегата. [A2]

Чтобы обеспечить такое перемещение, в соединительном узле между турбиной и генератором предусмотрен подвижный элемент. Авторы связывают его с осевым смещением роторов выхлопной части турбины относительно генератора. Сначала нужно понять схему закрепления и относительное движение, затем становится понятна роль подвижного соединения. Его устройство, точный ход и конструкция муфты здесь не восстанавливаются. [A2]

Почему возможность движения не исключает нагрузку

При тепловом перемещении между статором и фундаментными рамами возникают силы трения. Продольные силы воспринимают поперечные шпонки фикс-пункта и поперечные шпонки под лапами цилиндров. Поперечные силы воспринимают продольные и вертикальные шпонки. Поэтому возможность перемещения и нагрузка на направляющие соединения должны рассматриваться вместе: подвижная связь тоже передаёт силы. [A2]

Практический смысл схемы в том, чтобы различать три вещи: через что передаётся вес, как сохраняется соосность и где задан фикс-пункт. Одной опорной лапы для этого недостаточно. При этом продольный вид, план и местные сечения оригинального рис.5.1 дают больше конструктивных подробностей, чем упрощённая схема в этой карточке. Их монтажные зазоры нельзя переносить на другие машины. [A1] [A2] [A3]

Границы разбора

Это качественное объяснение по выбранным страницам книги 1986 года. Оно не задаёт монтажную последовательность, центровку, регулировку, допустимые смещения, значения сил трения или расчёт теплового расширения. Полный набор ограничений всех степеней свободы не восстанавливается. Размеры, зазоры и устройство подвижного соединения нужно искать в документации конкретной машины; эта карточка не заменяет современную эксплуатационную инструкцию.

Источник: Е. И. Бененсон, Л. С. Иоффе. Теплофикационные паровые турбины. Под ред. Д. П. Бузина. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1986. Печатные с.152, 154–155; PDF153, 155–156; рис.5.1.