Сайт нуждается в вашей поддержке!
Категории сайта

Паровые турбины и зубчатые передачи

Присоединяйтесь к нашему ТГ каналу!

Паровая турбина судового дизеля – это тип двигателя, используемый на судах для привода различных систем и устройств. Он работает по принципу сгорания топлива в камере сгорания, что создает высокотемпературные газы. Эти газы расширяются через лопатки турбины, вызывая ее вращение. Вращение турбины передается на вал, который приводит в движение другие механизмы на судне.

Зубчатый редуктор, с другой стороны, является устройством, которое используется для изменения скорости вращения и передачи мощности от паровой турбины к другим системам судна. Редуктор содержит зубчатые колеса разных размеров, которые взаимодействуют между собой. При передаче энергии от турбины к валу с более низкой скоростью вращения, зубчатые колеса позволяют увеличить крутящий момент и снизить скорость.

Принцип работы

Паровые турбины применяются преимущественно на крупных судах при необходимости иметь мощную энергетическую установку. Заметными преимуществами паровых турбин являются:

Более того, паровая турбина может применяться практически при любой требуемой мощности судовой установки. Но высокий удельный расход топлива по сравнению с дизельной установкой сводит на нет эти преимущества, хотя применение различных усовершенствований в турбине (промежуточный подогрев пара и т. п.) компенсирует в некоторой степени этот недостаток.

Суда и их энергетические установкиПаровая турбина это механизм, в котором энергия пара превращается в механическую работу. Пар входит в турбину с высоким содержанием энергии и теряет ее значительную часть при выходе, из турбины. Сопла служат для преобразования тепловой энергии пара в кинетическую. Струя пара направляется на лопатки, расположенные по периферии рабочего колеса или диска (рис. 1).

Схема механизма действия энергии в паровой турбине
Рис. 1 Преобразование энергии в паровой турбине.
1 – канал для преобразования энергии давления пара в кинетическую энергию в сопле; 2 – сопловое кольцо; 3 – сила, вращающая колесо; 4 – угол изменения направления движения (скорости) пара; 5 – лопатки, закрепленные на колесе.
I – вход пара; II – выход пара

Пар не просто «давит» на колесо, заставляя его вращаться. Форма лопаток такова, что изменяется как направление движения пара, так и его скорость. Изменение скорости определенной массы парового потока приводит к появлению определенной силы, которая и воздействует на колесо турбины, заставляя его вращаться, т. е. массовый расход пара (кг/с), умноженный на изменение скорости (м/с), равен силе (кг·м·с-2) в ньютонах.

Таков основной принцип работы всех паровых турбин, хотя осуществление этого принципа может быть довольно различным. Пар от лопаток первого колеса проходит к ряду сопел и лопаток второго колеса, затем к следующему колесу и т. д. вдоль вала турбины, пока не израсходуется энергия пара. Комплект совместно работающих сопел и лопаток носит название ступени.

Существует два основных типа турбин:

Эти термины объясняют, какие силы действуют на колесо, чтобы привести его во вращение.

Активные турбины. В активной турбине имеется сопловое колесо, за которым помещаются лопатки. Пар, обладающий высокой энергией и большим давлением, в сопле расширяется, его давление падает, а скорость увеличивается. Струя пара из сопла подается на активные лопатки под определенным углом, а выходит из них под другим углом (рис. 2).

Схема движения лопаток
Рис. 2 Активные лопатки.
I – направление потока пара; II – направление вращения вала; III – канал с постоянной площадью сечения

Благодаря изменению направления движения и скорости пара возникает активная сила, направление действия которой в основном совпадает с направлением движения лопаток при вращении колеса. На валу турбины возникает лишь небольшое осевое усилие.

Реактивные турбины. В корпусе реактивной турбины имеется кольцо с вмонтированными в него неподвижными лопатками, а также закрепленное на роторе колесо с движущимися лопатками примерно одинакового профиля (рис. 3).

Схема движущихся лопаток в корпусе турбины
Рис. 3 Реактивные лопатки.
I – направление вращения; II – направление потока пара; III – канал с уменьшающейся площадью сечения

Движущиеся лопатки имеют такой профиль и установлены так, чтобы образовать суживающийся канал, в котором, как в сопле, скорость пара будет возрастать. Увеличение скорости пара в лопатках приводит к появлению реактивной силы, вектор которой имеет одну составляющую по направлению вращения лопаток, а другую – по направлению оси ротора. В лопатках происходит изменение направления движения пара и соответствующее изменение eгo скорости. В результате в реактивных лопатках тоже возникает активная сила. Более правильно было бы этот тип турбины называть активно-реактивным.

Расширение пара в турбине может происходить в двух и более ступенях по мере изменения давления и скорости истечения пара.

Так, в активной турбине подобное разделение осуществляется посредством применения ряда ступеней, в которых давление пара последовательно падает В практике российского турбостроения такие ступени принято называть сту­пенями давления.x. В результате можно получить более или менее приемлемые скорости потока и лучший КПД турбины.

В активной турбине на один ряд сопел приходится несколько рядов движущихся лопаток Один ряд таких лопаток в сочетании с предшествующим рядом направляю­щих лопаток называют ступенью скорости.x, сидящих на одном диске. Между рядами движущихся лопаток устанавливают направляющие лопатки, закрепленные в корпусе турбины. При таком устройстве ступеней турбина получается короткой и легкой, но с меньшим КПД, что вполне приемлемо, например, для турбины заднего хода.

Если в турбине сочетаются оба принципа работы, то такая турбина называется турбиной со ступенями давления и скорости.

В реактивной турбине как неподвижные, так и движущиеся лопатки устроены так, что на каждой ступени последовательно уменьшаются и скорость пара и его давление. Таким образом, разделение процесса осуществляется благодаря самой конструкции турбины.

Агрегат, состоящий из турбины высокого давления и турбины низкого давления, называют двухкорпусным (рис. 4).

Схема механизма турбины
Рис. 4 Устройство двухкорпусной турбины.
1 – зубчатый редуктор; 2 – валоповоротное устройство; 3 – турбина низкого давления; 4 – конденсатор; 5 – турбина высокого давления

Главные судовые турбины обычно имеют такую конструкцию. В ряде случаев могут встречаться однокорпусные установки, чаще в качестве привода в турбогенераторной установке, а иногда и в качестве Надежность и диагностика главного двигателя суднаглавного двигателя.

Промежуточный подогрев пара. Этот подогрев пара применятся для повышения КПД установки. Пар после расширения в какой-то части турбины высокого давления возвращается в паровой котел, где снова подогревается до первоначальной температуры перегретого пара. Затем пар подается на оставшиеся ступени турбины высокого давления, а затем в турбину низкого давления.

Разновидности турбин, связанные с названиями фирм или с именами изобретателей. Турбина Парсонса это реактивная турбина, в которой расширение пара происходит на неподвижных и движущихся лопатках. В каждой ступени половина перепада теплоты приходится на сопловые лопатки, а другая половина – на рабочие лопатки, поэтому каждая ступень обладает 50 %-ной реактивностью.

Турбина Кертиса это активная турбина, в которой на ряд сопел приходится несколько рядов лопаток, т. е. ступеней скорости.

Турбина Лаваля это одноступенчатая активная турбина, т. е. с одним рядом сопел и одним рядом лопаток; турбина работает с очень высокой частотой вращения.

Турбина Рато это активная многоступенчатая турбина со ступенями давления.

Турбины заднего хода. Главные судовыe паровые турбины должны быть реверсивными. Обычно реверсирование достигается тем, что на валах турбин высокого и низкого давления устанавливают несколько рядов лопаток заднего хода. Мощность турбины заднего хода составляет около 50 % мощности турбины переднего хода. При работе турбины на передний ход лопатки турбины заднего хода действуют как воздушный компрессор, что вызывает дополнительные потери.

Устройство турбин

На рис. 5 показано устройство активной турбины.

Схема турбины заднего хода
Рис. 5 Активная турбина.
1 – лабиринтовое уплотнение; 2 – скользящая опора; 3 – упорный подшипник; 4 – сопловое кольцо; 5 – сопловая коробка; 6 – корпус; 7 – лопатка; 8 – колесо; 9 – турбина заднего хода; 10 – подшипник; 11 – уплотнение; 12 – диафрагма; 13 – камера уплотнения.
I – вход пара; II – выход пара

На валу ротора имеется ряд колес, на которых закреплены рабочие лопатки. По мере движения пара вдоль вала давление пара падает, а объем увеличивается, поэтому и лопатки делаются все большей длины. Турбина заднего хода смонтирована на другом конце ротора, она короче, чем турбина переднего хода. С обоих концов вал ротора установлен на подшипниках. В одном из подшипников имеется упорный диск, воспринимающий осевые усилия.

Корпус турбины полностью закрывает ротор. В корпусе турбины имеются патрубки для впуска и выпуска пара. На входе пара устанавливается сопловая коробка. При помощи сопловых клапанов можно изменять количество подаваемого в турбину пара и тем самым регулировать мощность турбины. Первый комплект сопел смонтирован в сопловом кольце, крепящемся в корпусе. В корпусе между рабочими колесами также установлены кольцевые диски диафрагмы. Внутри центральных отверстий дисков проходит вал ротора. В диафрагме имеются сопла для расширения пара, а между диафрагмой и валом ротора – уплотнения.

Турбина заднего хода отличается тем, что в ней нет диафрагм, а между рабочими лопатками установлены неподвижныe лопатки.

Ротор. Роль вала турбины по существу выполняет ротор, при помощи которого полученная от пара мощность через зубчатую передачу передается на гребной вал. Ротор может быть цельным, выточенным, заодно с дисками, или, если размеры ротора большие, он состоит из вала и насаженных на него рабочих колес.

На концах вала ротора, там где он выходит из турбины, устанавливаются кольца, составляющие часть лабиринтового уплотнительного устройства, которое будет описано ниже. По обеим сторонам ротора установлены подшипники, в которых имеются маслосбрасывающие кольца, предохраняющие от попадания масла из подшипника в паровое пространство вдоль вала. На одном конце ротора расположено небольшое упорное кольцо для фиксирования ротора по длине. На другом конце ротора устанавливается фланец или другое приспособление для эластичной муфты, при помощи которой вращение с ротора передается на ведущее колесо редуктора. В диски рабочих колес в канавки различного профиля вставляются рабочие лопатки.

Рабочие лопатки. О типах лопаток и их форме было сказано выше. Когда ротор турбины вращается с высокой частотой, на лопатки действует значительная центробежная сила, а изменение скорости пара в лопатках вызывает вибрацию лопаток. При работе турбины также происходит тепловое расширение и сжатие материалов, поэтому крепление лопаток в дисках должно быть надежным. Для крепления лопаток имеются различные способы (рис. 6).

Схема устройства крепления лопаток
Рис. 6 Крепление лопаток:
а – вильчатое; б – обратное елочное; в – при помощи Т-образного хвостовика

При установке лопатку хвостовиком вводят в канавку и придвигают ее к соседней лопатке. Когда все лопатки последовательно вставлены в свои канавки, со стороны ввода хвостовики закрывают стопорным кольцом, которое в свою очередь крепится на диске. 3а тем через поводки на верхних концах лопаток пропускается бандажная лента. В некоторых случаях бандажную ленту пропускают через лопатки и припаивают к ним.

Уравновешивание осевого усилия. В реактивной турбине развивается значительное осевое усилие. Ротор турбины имеет высокую частоту вращения, а движущиеся элементы очень близко расположены по отношению к неподвижным, поэтому нельзя допускать осевого смещения ротора и осевое усилие должно быть уравновешено. Одним из способов уравновешивания осевого усилия является, применение уравновешивающего поршня. Пар, который по трубке отводится от одной из ступеней турбины, воздействует на поршень, посаженный на валу ротора (рис. 7).

Схема применения механизма уравновешивающего поршня
Рис. 7 Устройство уравновешивающего поршня.
1 – уравновешивающая сила; 2 – уравновешивающий поршень; 3 – цилиндр уравновешивающего поршня; 4 – уравновешивающая труба.
I – вход пара; II – выход пара

В корпусе турбины выполнен цилиндр для этого поршня, и поэтому под давлением пара возникает усилие, направленное вдоль оси вала. Площадь поршня и давление пара выбираются такими, чтобы точно уравновесить осевое усилие, возникающее на лопатках в реактивной турбине. Если в одном корпусе расположены турбины переднего и заднего хода, то уравновешивающие поршни нужно установить для работы в обоих направлениях.

Другим способом уравновешивания, который часто применяется в турбинах низкого давления, является создание двойного потока. При таком устройстве пар входит в среднюю часть турбины и расходится вдоль вала в противоположных направлениях. При равном числе ступеней слева и справа осевые усилия взаимно уравновешивают одно другое.

Уплотнительные устройства и система уплотнения. Уплотнительные устройства служат для предотвращения утечки пара из турбины высокого давления и попадания воздуха в турбину низкогo давления. Уплотнительные устройства обычно применяются в совокупности с системой уплотнения.

Механические уплотнительные устройства – это обычно лабиринтовые уплотнения. На валу ротора монтируется ряд колец, а в корпусе закрепляется соответствующий ряд лабиринтов (рис. 8).

Схема типового уплотнения ротора
Рис. 8 Лабиринтовое уплотнение.
1 – ротор; 2 – статор; 3 – пластинчатая пружина

Пар из турбины должен пройти через эти многочисленные лабиринты, что практически приводит к снижению давления пара до атмосферного.

В дополнение к лабиринтовому механическому уплотнению действует система уплотнения, для которой в корпусе турбины имеется ряд камер. Система действует следующим образом. Во время работы турбины на полной мощности пар проникает в первую камеру, и поэтому в ней появляется какое-то давление выше атмосферного. Пар же, который проникает вдоль вала во вторую камеру, отсасывается воздушным насосом или эжектором в конденсатор сальникового пара. Если во вторую камеру попадает воздух из машинного отделения, он также отсасывается в конденсатор (рис. 9).

Схема механизма подвода пара к конденсатору
Рис. 9 Система уплотнения паром.
1 – турбина высокого давления; 2 – турбина низкого давления; 3 – турбина заднего хода.
I – подвод пара к системе уплотнения; II – подвод пара к конденсатору системы уплотнения

На самом малом ходу или при пуске турбины пар в первую камеру подается от какого-либо источника пара низкого давления. Вторая камера в этом случае действует, как описано выше.

Система уплотнения используется также для снабжения паром низкого давления различных потребителей и для отсоса пара и воздуха из различных других уплотнительных устройств турбинного агрегата.

Диафрагмы. Они устанавливаются в активных турбинах, имеют кольцевую форму и выполнены из двух полуколец. Через центральное отверстие диафрагмы проходит вал. Диафрагма крепится к корпусу и находится между двумя рядами лопаток. По периферии диафрагмы расположены сопла, в ее центральном отверстии крепятся лабиринты уплотнения.

Сопла. Сопла служат для преобразования статической энергии пара высокого давления в кинетическую энергию струи пара, обладающей высокой скоростью, но уменьшенным по сравнению с исходным давлением. Сопла на входе в турбину разбиты на несколько групп, и все они, за исключением основной, имеют собственные сопловые клапаны (рис. 10).

Механизм действия сопловых клапанов
Рис. 10 Управление турбиной при помощи сопловых клапанов:
а – поперечный разрез, вид на сопловое кольцо; б – продольный разрез.
1 – сопловая группа, не имеющая соплового клапана; 2 – управляемая группа сопел; 3 – выступ соплового кольца.
I – вход пара в коробку от маневрового клапана; II – вход пара от группового соплового клапана

Благодаря этому можно регулировать мощность турбины, меняя число включенных групп сопел. Сопловые коробки на входе имеют как активные, так и реактивные турбины.

Система спуска конденсата. При прогревании турбины или при маневрировании судна пар будет конденсироваться и накапливаться в различных частях турбины. Для того чтобы удалить конденсат и избежать его попадания на рабочие лопатки, что может вызвать их повреждение, и предназначена система спуска. Спуск конденсата необходим еще и потому, что при накапливании конденсата может возникнуть местное охлаждение и деформация турбины из-за неравномерного нагрева. В современных установках имеются автоматические клапаны спуска, которые открыты во время прогрева или маневрирования турбины и закрыты при работе на нормальных частотах вращения ротора.

Подшипники. Подшипники турбины стальные, помещаются в корпусе, положение которого может регулироваться при центровке валопровода. Упорный подшипник – со сферическими самоустанавливающимися подушками. Этим обеспечивается их равномерная нагрузка и правильное положение подушек по отношению к упорному диску. Элементы обоих типов подшипников показаны на рис. 5. Масло для смазывания поступает в подшипник сбоку с обеих сторон. В месте подвода масла к валу отверстие расширено для того, чтобы масло равномерно распределялось по всей поверхности подшипника. В подшипнике нет никаких масляных канавок. Зазоры в подшипниках турбин больше, чем в подшипниках дизелей. Во время работы турбины вал ее как бы плавает в масляной ванне. Выходит масло через отверстие в верхней части подшипника и сливается в сточную цистерну.

Смазочная система. В паровых турбинах система смазки выполняет две функции:

Смазочная система служит:

Для остановки турбины, работающей на высоких частотах вращения, требуется значительное время. Главные масляные насосы, имеющие привод от турбины, в этот период времени, могут не обеспечить смазку в достаточной степени, и поэтому нужно предусмотреть дополнительный вариант подачи масла. Обычно в этом случае подключают напорный масляный бак, а приводные насосы не отключают, и они продолжают прокачивать масло через турбину.

На рис. 11 показана смазочная система, в которой применяются напорный масляный бак и приводные масляные насосы.

Устройство механизма подачи масла
Рис. 11 Типовая схема смазочной системы.
1 – подшипники редуктора и главный упорный подшипник; 2 – форсунки редуктора; 3 – подшипники турбины; 4 – смотровое стекло; 5 – вентиляционный рожок; 6 – напорная масляная цистерна; 7 – дроссельная шайба; 8 – сдвоенный фильтр; 9 – охладители; 10 – запорный вентиль; 11 – невозвратный клапан; 12 – приводной насос; 13 – сточная масляная цистерна; 14 – фильтры; 15 – электрические насосы; 16 – предохранительный клапан

Масло засасывается насосом из сточной цистерны через фильтры и подается к подшипникам турбины и к форсункам редуктора. Часть масла снова очищается в фильтрах, а затем подается, к зубчатому редуктору, подшипникам турбины и к форсункам редуктора. Часть масла через дроссельную шайбу попадает в напорный бак, из которого избыток масла постоянно сливается, что можно проконтролировать по смотровому стеклу. Приводные насосы обеспечивают все режимы смазывания при нормальной работе турбины.

При уменьшении мощности турбины масло к форсункам редуктора продолжает подаваться от приводных насосов. Масло из напорного бака с пониженным давлением подается к подшипникам в течение продолжительного времени, чтобы исключить выход из строя подшипников при остановке турбины.

Тепловое расширение турбин. При работе турбины ее температура значительно повышается по сравнению с температурой неработающей турбины. Поэтому должна быть предусмотрена возможность для теплового расширения ротора и статора.

Корпус турбины обычно жестко крепится в кормовой ее части к опоре или кронштейнам корпуса редуктора. Здесь лапа корпуса турбины закреплена от продольного смещения, но может перемещаться в продольном направлении, так как отверстия для болтов имеют удлиненную форму. Такие же удлиненные отверстия для болтов имеются и в передней лапе корпуса, которая опирается на скользящую опору или на упругую вертикальную листовую опору, изгибающуюся при тепловом расширении корпуса.

Положение передней опоры по отношению к задней или к кронштейнам корпуса редуктора обычно фиксируется. На опорах и на корпусе турбины имеются соответствующие одни другим большие вертикальные канавки и шпонки, обеспечивающие перемещение корпуса относительно опоры в вертикальном направлении при его центровке с валопроводом.

Ротор турбины обычнo фиксируется относительно корпуса в своей передней части при помощи упорного кольца и, следовательно, любое осевое перемещение ротора должно передаваться на другой его конец со стороны редуктора. Между валом турбины и валом редуктора устанавливается эластичная муфта. Эта муфта не только воспринимает осевое удлинение ротора, но и нейтрализует небольшие отклонения в центровке валов. Все подведенные к корпусу турбины трубопроводы для обеспечения свободного теплового расширения корпуса должны иметь петлевые компенсаторы большого радиуса или сильфоны. Кроме того, при перемещении, вызванном тепловым расширением корпуса, эти трубопроводы не должны задевать корпус. Для этого трубопроводы устанавливают на эластичных или пружинных подвесках.

При прогревании турбины необходимо обеспечить ее свободное тепловое расширение. Для контроля за расширением на турбине устанавливают ряд индикаторов. Все направляющие приспособления должны содержаться в чистоте и хорошо смазываться.

Управление турбиной. Клапаны, служащие для впуска пара в турбину переднего или заднего хода, называются маневровыми. Обычно устанавливают три клапана:

Блокирующий клапан это разобщительный клапан на турбине заднего хода. Все клапаны имеют гидравлический привод с питанием от автономной гидравлической системы, имеющей свои основные и аварийные насосы. На случай выхода из строя системы дистанционного управления предусматривается система ручного управления.

При открытии маневрового клапана переднего хода пар поступает к главной сопловой коробке. С увеличением мощности при помощи системы дистанционного управления в определенном порядке открываются групповые клапаны. Для поддержания постоянной частоты вращения ротора на маневровом клапане переднего хода установлен регулятор.

При открытии маневрового клапана заднего хода пар подается к блокирующему запорному клапану, который открывается одновременно с маневровым. Затем пар проходит в турбину заднего хода.

Система защиты турбины. Эта система включает в себя устройства для предотвращения повреждения турбины от неисправностей в самой турбине и в связанных с ней системах и устройствах. К этим устройствам относятся соленоидный клапан и элементы систем турбины, обеспечивающие ее аварийную остановку. При срабатывании предохранительных устройств прекращается подача гидравлического масла к маневровому клапану, с помощью которого прерывается подача пара в турбину. Эти устройства срабатывают при наличии одного из следующих аварийных состояний:

К другим неисправностям, которые могут быть обнаружены системой защиты и вызвать ее срабатывание, относятся:

Эта «всевидящая» система защиты, как, ее можно назвать, действует двояко. Если обнаруживается опасная тенденция, которая может привести к аварийной ситуации, то дается первичный сигнал тревоги. Это позволяет произвести ряд корректирующих действий, и pотор турбины не останавливается. Если корректирующие действия осуществляются медленно или если они не приносят желаемого результата, а аварийная обстановка резко ухудшается, подается вторичный сигнал тревоги, и тогда срабатывает система защиты и ротор турбины останавливается.

Зубчатый редуктор

Ротор паровой турбины вращается с частотой до 6 000 об/мин. Оптимальная частота вращения гребного винта, при которой он работает наиболее эффективно, находится в пределах от 100 до 120 об/мин. Поэтому частота вращения турбины снижается до частоты вращения винта при помощи зубчатого редуктора.

На судах могут применяться одно- и двухступенчатые редукторы, причем более часто встречаются двухступенчатые. В одноступенчатых редукторах на одном валу с турбиной вращается ведущее колесо с небольшим числом зубьев, а от него приводится во вращение ведомое колесо, соединенное непосредственно с гребным валом. В двухступенчатых редукторах от вала турбины приводится во вращение ведущее зубчатое колесо первой ступени, которое приводит во вращение ведомое колесо первой ступени. На одном валу с последним имеется ведущее колесо второй ступени, от которой вращается ведомое колесо, непосредственно соединенное с гребным валом. Схема двухступенчатого редуктора показана на рис. 12.

Схема устройства механизма зубчатого редуктора
Рис. 12 Двухступенчатый редуктор.
1 – ведомое колесо второй ступени; 2 – ведомое колесо первой ступени; 3 – ведущее колесо первой ступени; 4 – ведущее колесо второй ступени.
I – от турбины низкого давления; II – от турбины высокого давления; III – на гребной винт

Во всех современных судовых турбинах применяются геликоидальные и шевронные зубчатые колеса. Геликоидальными, или винтовыми, они называются потому, что часть поверхности зубьев, расположенных по окружности колеса, является винтовой поверхностью. При такой форме поверхности зубьев в зацеплении находятся одновременно несколько зубьев, чем обеспечивается более плавное распределение и передача нагрузки. Шевронным называется такое зубчатое колесо, у которого имеется два ряда зубьев, расположенных под углом в противоположном направлении. При работе косозубого однорядного колеса возникают осевые усилия стремящиеся нарушить центровку колеса.

При двух рядах зубьев на колесе осевые усилия от каждого ряда уравновешивают один другого. В редукторе (рис. 12) применяются геликоидальные шевронные зубчатые колеса.

Смазка зубчатых колес в месте их зацепления осуществляется от системы смазки турбины. Для подачи масла к местам зацепления как сверху, так и снизу применяются форсунки, расположенные вдоль редуктора.

Эластичная муфта. Между валом ротора турбины и валом ведущего колеса редуктора всегда устанавливается эластичная муфта, благодаря которой допускаются небольшие нарушения центровки между валами, и, кроме того, муфта воспринимает осевое перемещение ротора при его тепловом расширении. Применяются различные типы эластичных муфт, такие как:

На рис. 13 показана эластичная муфта мембранного типа, которая состоит из:

Схема конструкции муфты мембранного типа
Рис. 13 Эластичная муфта.
1 – мембрана; 2 – приводной вал; 3 – переходный диск; 4 – место аварийной центровки; 5 – фланец ротора турбины или вала ведущего колеса первой ступени; 6 – мембранный пакет

Приводной вал расположен между валом ротора турбины и ведущим колесом редуктора. Переходные диски центруются на фланцах этих валов и связаны с ними при помощи кулачков. Мембраны при помощи болтов зажимаются между приводным валом и переходными дисками. Гибкость мембран обеспечивает возможность осевого и поперечного смещения валов. Приводной вал входит в отверстие переходного диска с некоторым зазором, что обеспечивает аварийную центровку при повреждении мембран. В этом случае передачу крутящего момента вплоть до прекращения вращения обеспечат болты, проходящие через отверстия с некоторым зазором.

Валоповоротное устройство турбины. Это устройство представляет собой Электрическое оборудование и средства связи плавучей буровой установкиреверсивный электрический двигатель, который через зубчатое колеco приводит во вращение ведущее колесо первой ступени редуктора. Устройство предназначено для того, чтобы при осмотрах, ремонтах, а также при прогревании турбины перед ее пуском можно было поворачивать вал турбины и валы редуктора.

Техническое обслуживание

Для приведения турбины в рабочее состояние ее необходимо прогреть, для этого требуется значительное время. Турбина работает с высокой частотой вращения и ее ротор установлен на подшипниках сравнительно простой конструкции, поэтому необходимо, чтобы обслуживание турбины в процессе ее эксплуатации проводилось с большим вниманием и осторожностью.

Прогревание турбины. Вначале открывают все клапаны спуска конденсата в корпусе турбины и на главном паропроводе. Следует убедиться, что все маневровые и сопловые клапаны на посту управления турбиной закрыты. Затем нужно пустить масляный насос и следить за тем, чтобы масло свободно поступало к подшипникам и форсункам редуктора; при этом из системы необходимо выпустить воздух. Одновременно наблюдают за заполнением напорной масляной цистерны. О ее полном заполнении будет свидетельствовать слив избыточного масла.

После получения разрешения на вращение вала включается валоповоротное устройство, и с его помощью вал поворачивается в одном и другом направлении.

Читайте также: Ремонт паровых турбин. Разборка, дефектация и ремонт деталей

Пускается циркуляционный насос забортной воды главного конденсатора. Затем пускается конденсатный насос, при этом клапан рециркуляции воздушного эжектора должен быть открыт полностью. После этого открывается байпасный клапан на маневровом клапане или, если он предусмотрен конструкцией, специальный клапан прогрева. В это время в турбину поступает небольшое количество пара, посредством которого турбина начинает прогреваться. Созданием небольшого вакуума в конденсаторе обеспечивается прохождение пара по всей длине турбины. Во время прогрева ротор турбины должен постоянно поворачиваться валоповоротным устройством до тех пор, когда примерно через час температура у входа в турбину низкого давления не повысится до 75 °C. Необходимо также контролировать тепловое расширение турбины по указателям.

Когда достигнута заданная температура, следует приоткрыть паровые клапаны системы уплотнения и увеличить вакуум в конденсаторе. Валоповоротное устройство нужно отключить.

При открытии на короткое время маневрового клапана гребной вал поворачивается примерно на 1 оборот. В последующие 15-30 мин поворачивание гребного вала производить через каждые 3-5 мин. Вакуум в конденсаторе должен достигнуть рабочего, давление пара в системе уплотнения также повышается до рабочего. Турбина готова к работе.

В ожидании первой команды с мостика, а также между командами, если нет команды пустить турбину, ротор турбины должен поворачиваться на ход вперед через каждые 5 мин пуском на короткое время пара. Если пуск турбины задерживается, следует уменьшить давление пара в системе уплотнения и вакуум в конденсаторе.

После прогрева ротор турбины не должен оставаться в одном каком-либо положении в течение нескольких минут, так как ротор может провиснуть и деформироваться и, если его не поворачивать, эти деформации могут вызвать неисправность.

Маневрирование. Для работы турбины на задний ход нужно открыть маневровый клапан заднего хода. При длительной работе на задний ход необходимо тщательно следить за температурой турбины, работой подшипников, посторонними шумами. Ряд фирм изготовителей ограничивают время непрерывной работы на задний ход до 30 мин.

Аварийный задний ход. Если на полном переднем ходу судна поступает команда на экстренную остановку или аварийный задний ход, то обычными правилами, предусматривающими безопасное обслуживание, пренебрегают. В этом случае применяется аварийная отсечка пара на передний ход, а маневровый клапан заднего хода открывается постепенно, понемногу увеличивая подачу пара. При этом турбина быстро останавливается и, если это потребуется, может быть пущена на задний ход.

Остановка судна и его движение назад происходят через 10-15 мин после остановки и реверса турбины. Аварийные режимы могут привести к серьезным повреждениям турбин, редукторов и котлов.

Полный ход вперед. Около 80 % времени работы турбины приходится на полный ход. После получения команды на полный ход турбина постепенно выводится на режим полной мощности, и этот процесс занимает около 1 ч. В это же время приводятся в действие турбогенераторы переменного тока, пар для которых отбирается с какой-либо ступени главной турбины.

В режиме полного хода необходимо контролировать тепловое расширение турбины по указателям, следить за тем, чтобы были закрыты клапаны спуска конденсата, закрыт клапан рециркуляции конденсата за воздушным эжектором, а также маневровый клапан заднего хода.

Прибытие в порт. Сообщение о предстоящем прибытии в порт должно поступить в машинное отделение за 1-2 ч, для того чтобы подготовить турбины к режиму маневрирования. Пускается дизель-генератор, а турбогенераторы останавливаются. Все операции производятся теперь в обратном порядке по сравнению с операциями при выводе турбины на полный ход.

Сноски

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Июль, 13, 2023 632 0
Добавить комментарий

Текст скопирован
Пометки
СОЦСЕТИ