Настоящее Руководство по технической эксплуатации двигателя НК-16СТ «П» содержит указания по эксплуатации и техническому обслуживанию, которые являются обязательными для организаций и предприятий, эксплуатирующих двигатель. В Руководстве приведены основные сведения о конструкции и принципах работы двигателя, его узлов, систем и агрегатов, приведена технология обслуживания узлов, систем и агрегатов, а также методика отыскания и устранения неисправностей.
Двигатель НК-16СТ «П» отличается от двигателя НК-16СТ конструкцией узла задней подвески ГГ (вместо крепления к арке крепление двигателя к раме осуществляется через боковые подвески к стойкам, установленным на раме).
- Название: Руководство по технической эксплуатации. Двигатель НК-16СТ
- Автор:
- Издательство:
- Год: 2000
- Страниц: 1035
- Формат: pdf
- Размер: 63 Мб
- Качество: Отличное
Скачать бесплатно Руководство по технической эксплуатации. Двигатель НК-16СТ
Внимание! У Вас нет прав для просмотра скрытого текста.
ВНИМАНИЕ: Данная информация получена путем сканирования, цифровой обработки физических носителей или обмена с неравнодушными пользователями. Она не имеет отметок грифа секретности и тайны, если вы считаете, что эта информация нарушает Ваши авторские или другие права. Незамедлительно сообщите администратору для удаления ее из портала.
А. Двигатель НК-16СТ (рис. 1.1) предназначен для привода нагнетателя газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-16/76.
Б. Газотурбинный двигатель НК-16СТ, работающий на природном газе и очищенном нефтяном газе, создан на базе авиационного двигателя НК-8-2У и состоит из двух модулей:
(1) Двигателя HK-16-18СT (газогенератора);
(2) Свободной турбины 16CT, с выходного вала которой снимается мощность на привод нагнетателя ГПА.
В. Газогенератор и свободная турбина имеют собственные рамы, что позволяет, при необходимости, заменять как двигатель в целом, так и отдельно газогенератор или свободную турбину.
Г. На двигателе предусмотрены системы запуска, контроля, защиты и сигнализации, обеспечивающие автоматический запуск, обнаружение неисправностей и отклонений параметров на работающем двигателе, а также система противообледенения, позволяющая работать двигателю в любых метеоусловиях.
Д. На двигателе расположены смотровые лючки, которые позволяют оптическими приборами контролировать состояние газовоздушного тракта.
А. Конструктивно двигатель включает в себя следующие узлы:
— переднюю опору;
— входной направляющий аппарат;
— среднюю опору;
— компрессор осевой десятиступенчатый, двухкаскадный, состоящий из компрессора низкого
давления и компрессора высокого давления;
— блок камеры сгорания;
— турбину газогенератора — двухступенчатую;
— заднюю опору;
— оболочки;
— силовую проставку;
— свободную турбину — одноступенчатую осевую;
— опору свободной турбины.
(1) Передняя опора ротора компрессора низкого давления, вмонтирована во входной направляющий аппарат.
(2) Входной направляющий аппарат выполнен в виде кольца со вставленными в него двенадцатью радиально расположенными лопатками, к нижним полкам которых крепится опора ротора компрессора низкого давления.
(3) Средняя опора включает в себя:
— узел задней опоры ротора компрессора НД с шариковым подшипником и деталями, уплотнения;
— узел собственно средней опоры с шариковым подшипником;
— узел регулируемого направляющего аппарата;
— корпус центрального привода;
— детали уплотнения.
(4) Осевой десятиступенчатый, двухкаскадный компрессор включает в себя:
— узел четырехступенчатого двухопорного ротора компрессора НД;
— узел статора компрессора НД, состоящий из лопаточных направляющих аппаратов и рабочих колец;
— узел шестиступенчатого двухопорного ротора компрессора БД;
— узел статора компрессора ВД, состоящий из лопаточных направляющих аппаратов, рабочих колец и механизма клапанов перепуска воздуха с ресивером отбора воздуха.
(5) Блок камеры сгорания включает в себя наружный корпус, камеру сгорания, внутренний корпус и два воспламенителя.
(6) Компрессоры двигателя вращает двухкаскадная, двухступенчатая турбина газогенератора. Первая ступень турбины вращает ротор компрессора ВД, а вторая ступень ротор компрессора НД. В узел турбины входит узел статора, состоящий из лопаточных сопловых аппаратов и рабочих колец.
(7) Задняя опора с роликовым подшипником является опорой ротора турбины НД. Опорой ротора турбины ВД служит роликовый подшипник, расположенный между валами турбины низкого и высокого давления. Узел задней опоры является одновременно и опорой ротора турбины ВД.
(8) Оболочки, устанавливаемые между корпусами средней и задней опор, являются силовым элементом и одновременно служат тепловым экраном. На наружных поверхностях оболочек располагаются агрегаты механизации компрессора, фланцы отбора воздуха и арматура электропроводки и трубопроводов.
(9) Силовая проставка над задней опорой является задним силовым поясом крепления двигателя на раме. Через люк на силовой проставке проходит проушина крепления двигателя.
(10) Одноступенчатая осевая свободная турбина конструктивно состоит из ротора (вал и рабочее колесо) и статора. Статор представляет собой кольцевой лопаточный сопловой аппарат и рабочее кольцо со вставками.
(11) Опора свободной турбины включает в себя передний роликовый и задний шариковый и роликовый подшипники. В опоре через одно из ее ребер проходит рессора для привода коробки приводов агрегатов.
Б. На двигателе установлены агрегаты масляной и топливной систем, агрегаты системы регулирования, контроля работы и защиты, жгуты электропроводки с выходными соединителями, трубопроводы масляной и топливной систем, трубопроводы отбора воздуха из компрессора на нужды самого двигателя и ГПА.
В. Двигатель устанавливается и крепится на разъемной раме, с которой он поставляется на газоперекачивающую станцию при этом:
(1) Крепление газогенератора к раме производится в двух поясах:
— за цапфы, расположенные в горизонтальной плоскости на средней опоре;
— за проушину, расположенную вверху над задней опорой газогенератора.
(2) Крепление узла свободной турбины к своей раме производится в двух поясах:
— за цапфы, расположенные в горизонтальной плоскости на корпусе опоры свободной турбины;
— за цапфы, расположенные на силовой проставке.
Г. Соединение узла свободной турбины с задней опорой газогенератора — телескопическое.
Д. Соединение рамы газогенератора с рамой свободной турбины — жесткое, болтовое.
ПРИНЦИП РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ НК-16-18СТ
А. Атмосферный воздух (направление показано стрелками) через входное очистительное устройство и камеру всасывания газоперекачивающего агрегата входит в двигатель Рис 1.2. В компрессорах (2), (5) низкого и высокого давления воздух сжимается и поступает в камеру сгорания (6). В камере сгорания в потоке воздуха сжигается топливо (природный газ, очищенный нефтяной газ), поступающее через форсунки. Из камеры сгорания горячие газы направляются на лопатки турбин. В турбине газогенератора тепловая энергия газового потока превращается в механическую энергию вращения роторов турбин. Мощность первой ступени турбины расходуется на вращение ротора компрессора высокого давления, вторая ступень турбины вращает ротор компрессора низкого давления. Мощность, полученная на валу свободной турбины, расходуется на привод нагнетателя газоперекачивающего агрегата или нагнетатель газлифтной компрессорной станции.
Б. Отработанный газ через выхлопное устройство газоперекачивающего агрегата выбрасывается в атмосферу.
КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА ДВИГАТЕЛЯ НК-16-18СТ
А. В конструкции двигателя предусмотрены приводы к агрегатам систем, которые обслуживают двигатель. Вращение приводов, расположенных в коробках, осуществляется системой передач, конструктивно выполненных в виде отдельных узлов.
Б. От роторов газогенератора и ротора свободной турбины осуществляются следующие передачи:
(1) От ротора компрессора низкого давления:
— к приводу (8) (рис.1.3) регулятора оборотов PO-I6;
— к индукторам (6), (7) датчиков частоты вращения ДЧВ-2500А (ДЧВ-2500);
— к откачивающему насосу передней опоры.
(2) От ротора компрессора высокого давления через центральный привод, расположенный в
средней опоре:
— к приводу (3) нагнетающего насоса свободной турбины;
— к приводу (9) суфлера и насосов опоры свободной турбины;
— к индуктору (I) датчиков частоты вращения ДЧВ-2500А (ДЧВ-2500) и ДТА-10Е;
— к приводу (10) суфлера опор компрессоров;
— к приводу (11) нагнетающего и подкачивающего насосов газогенератора;
— к приводу (12) центрифуг и откачивающего насоса;
— к приводу ручной прокрутки (17) ротора высокого давления;
— к приводу (20) стартера;
— к приводу (13) насоса «888».
(3) От ротора свободной турбины:
— к приводу (14) ограничителя оборотов ОГ-16;
— к индуктору (15) датчика частоты вращения ДЧВ-2500А (ДЧВ-2500).
В. Агрегаты, получающие вращение от ротора высокого давления, располагаются на коробках приводов. Коробки приводов смонтированы на средней опоре.
Г. Детали центрального привода располагаются внутри средней опоры. От центрального привода вращение к агрегатам передается через шестерни коробок приводов.
МОЩНОСТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДВИГАТЕЛЯ НК-16-18СТ
А. Изменения мощности свободной турбины (Nст) и относительной частоты вращения ротора низкого давления газогенератора (nнд) в зависимости от температуры воздуха на входе в двигатель (t*вх) приведены на рис. 1.4 для максимального режима работы. Данные приведены при давлении окружающего воздуха Рн = 1,033 кгс/см2 и частоте вращения ротора свободной турбины nст = 5300 об/мин.
Б. При температуре t*вх = +I5 °С двигатель обеспечивает мощность на валу свободной турбины Nст = 18000 кВт. При понижении температуры на входе в двигатель до минус 6 °С мощность свободной турбины увеличивается до 19200 кВт и при дальнейшем понижении температуры до минус 55°С поддерживается постоянной. Увеличение температуры воздуха на входе в двигатель выше +15°С сопровождается уменьшением мощности на валу свободной турбины в соответствии
с принятым законом регулирования.
Газотурбинный двигатель НК-16СТ
Стационарный газотурбинный двигатель НК16-СТ (рис. 5) создан на базе авиационного турбовентиляторного двигателя НК-8-2У. При конвертировании в НК-16СТ вентиляторный контур заглушен. Представляет собой двухкаскадную трехвальную ГТУ.
Состоит из двух модулей — газогенератора и свободной турбины, имеющих собственные рамы. Модули при эксплуатации могут заменяться.
Принцип работы двигателя состоит в следующем. Атмосферный воздух через воздухоочистительное устройство поступает в компрессор, где он сжимается и направляется в камеру сгорания. В камере сгорания в потоке воздуха сжигается топливо — природный газ. Из камеры сгорания горячие газы направляются на лопатки турбин. В турбинах тепловая энергия продуктов сгорания превращается в механическую энергию вращения роторов. Мощность, полученная на валах турбин низкого и высокого давления (ТНД и ТВД), расходуется на вращение компрессоров низкого и высокого давления (КНД и КВД) и вспомогательных приводов. Мощность, полученная на валу свободной турбины (СТ), расходуется на привод нагнетателя природного газа и его вспомогательных агрегатов. Отработанные продукты сгорания через выхлопное устройство выбрасываются в атмосферу.
Двигатель состоит из следующих основных узлов:
— осевого двухкаскадного компрессора (КНД и КВД);
— средней опоры с корпусом центрального привода вспомогательных агрегатов;
— осевой двухступенчатой турбины (ТВД и ТНД);
— осевой одноступенчатой свободной турбины (СТ);
— опоры свободной турбины;
— подмоторной рамы газогенератора;
— подмоторной рамы свободной турбины.
На двигателе установлены агрегаты вспомогательных систем: масля-
ной, топливорегулирующей, контроля работы и защиты.
ПЕРЕДНЯЯ ОПОРА двигателя является силовым узлом, воспринимающим радиальные усилия от ротора КНД. Она вмонтирована во входной направляющий аппарат и крепится к переднему и заднему фланцам внутреннего кольца аппарата. В нижней части корпуса опоры установлен шестеренчатый откачивающий маслонасос. Подвод масла на смазку роликового подшипника передней опоры производится через трубопровод, смонтированный в лопатке входного направляющего аппарата КНД. Масляная полость опоры изолируется от воздушной резиновым кольцом и радиально-торцевым контактным уплотнением.
КОМПРЕССОР двигателя состоит из двух компрессоров: низкого (КНД) и высокого (КВД) давления, разделенных средней опорой.
Компрессор низкого давления четырехступенчатый. Ротор КНД двухопорный. Передний роликовый подшипник смонтирован в корпусе передней опоры. Задний шариковый подшипник установлен в средней опоре. Статор КНД включает в себя входной направляющий аппарат и четыре направляющих аппарата ступеней.
Компрессор высокого давления шестиступенчатый. Ротор КВД вращается в двух подшипниках. Передний шариковый подшипник смонтирован в средней опоре. Задний роликовый подшипник установлен в задней опоре. В статор КВД входят: регулируемый направляющий аппарат и пять направляющих аппаратов ступеней; клапан перепуска воздуха; ресивер отбора воздуха, подаваемого на обогрев входного направляющего аппарата КНД.
СРЕДНЯЯ ОПОРА двигателя является силовым элементом, воспринимающим осевую и радиальную нагрузку от роторов каскадов низкого и высокого давлений. Корпус опоры состоит из наружного кольца, усиленного посередине ребром жесткости, и внутренней конической оболочки, соединенных между собой двенадцатью ребрами. К переднему наружному фланцу крепится статор КНД. К заднему внутреннему фланцу крепится статор КВД. К нижнему фланцу крепится коробка привода вспомогательных агрегатов.
КАМЕРА СГОРАНИЯ кольцевого типа, в передней части которой располагаются по окружности в один ряд 32 газовые форсунки с завихрителями. Два воспламенителя факельного типа расположены сверху на корпусе камеры сгорания под углом 38 градусов от вертикальной оси.
ТУРБИНА ГАЗОГЕНЕРАТОРА приводит во вращение компрессор двигателя. Первая ступень турбины (ТВД) вращает КВД. А вторая ступень (ТНД) вращает КНД.
Ротор ТВД состоит из рабочего колеса и вала. Вал ТВД крепится спереди к проставке ротора компрессора. В стыке между валом и проставкой установлено лабиринтное уплотнение, замыкающее межлабиринтную полость, ограниченную с передней стороны лабиринтом, расположенным за последней ступенью КВД. Из этой полости отбирается воздух на охлаждение диска ТВД. Опорами ротора ТВД являются роликовый подшипник, расположенный на валу ТНД, и шариковый подшипник, расположенный в корпусе средней опоры.
Ротор ТНД состоит из рабочего колеса, лабиринтного диска и вала, соединенных между собой стяжными болтами. Ротор вращается на двух опорах. Передней опорой является шариковый подшипник вала КНД, второй опорой служит роликовый подшипник, расположенный в задней опоре. Вал ТНД наружными шлицами на переднем конце соединен с внутренними шлицами вала КНД.
Статор турбины состоит из сопловых аппаратов ТВД и ТНД. Сопловой аппарат ТВД охлаждается вторичным воздухом камеры сгорания.
ЗАДНЯЯ ОПОРАявляется силовым узлом, воспринимающим радиальные усилия от ротора ТНД. Опора состоит из двух разъемных сварных узлов: сопла и внутреннего корпуса, соединенных между собой шестью равнорасположенными вилками (каждая крепится тремя болтами). Газовый тракт образован наружным и внутренним кожухами сопла, соединенными между собой шестью пустотелыми ребрами.
СВОБОДНАЯ ТУРБИНА одноступенчатая. Состоит из ротора, соплового аппарата и узла опоры. Ротор свободной (силовой) турбины включает в себя рабочее колесо, вал и полумуфту, с которой состыкована муфта промвала.
Ротор СТ вращается на двух опорах: передняя — роликовый подшипник, задняя — роликовый и шариковый подшипники. Подшипники расположены в корпусных узлах опоры СТ.
Статор силовой турбины состоит из наружного и внутреннего корпусов, наружного кольца, козырька и сопловых лопаток. В передней части наружного и внутреннего корпусов установлены плавающие кольца, обеспечивающие стыковку СТ с газогенератором.
ОПОРА СТ состоит из корпусов опоры, передней и задней стенок, корпуса масляной полости. В силовую схему опоры входят наружные и внутренние корпуса опоры с приваренными фланцами, соединенные между собой силовыми стойками.
Силовая турбина крепится к подмоторной раме цапфами, расположенными в горизонтальной плоскости. В нижней точке опоры на переднем фланце имеется фиксатор, воспринимающий боковые силы и дающий возможность осевого перемещения СТ. В масляной полости опоры расположен привод коробки вспомогательных агрегатов СТ.
Техническая характеристика двигателя НК16-СТ
Номинальная мощность _________________________________ 16000 кВт
Частота вращения ротора:
высокого давления _________________________________ 6900 мин -1
низкого давления __________________________________ 5270 мин -1
свободной турбины ________________________________ 5300 мин -1
Степень повышения давления в компрессоре ______________ 9,7
Температура перед ТВД _________________________________ 810 °С
Температура перед СТ __________________________________ 630 °С
Эффективный КПД _____________________________________ 27,5 %
Вес___________________________________________________ 7,8 т
Нагнетатель НЦ-16
Нагнетатель (рис. 6) представляет собой двухступенчатую центробежную машину, предназначенную для сжатия природного газа. Состоит из следующих составных частей: корпус; торцевые крышки; ротор с насаженными рабочими колесами первой и второй ступеней, думмисом; лопаточные диффузоры; обратный направляющий аппарат; опорный и опорно-упорный подшипники; торцевые уплотнения.
КОРПУСнагнетателя — стальной, сварно-кованый. Выполнен в виде цилиндра с приваренными к нему всасывающим и нагнетательным
патрубками. На торцах патрубков выполнены фланцы для присоединения труб обвязки на компрессорной станции. Плотность соединения патрубков и труб обвязки достигается при помощи закладных резиновых шнуров, укладываемых в канавки на торце фланцев. К нижней части корпуса приварены опорные лапы, а к верхней части — кронштейны для установки гидроаккумуляторов масла.
В корпусе нагнетателя выполнены проточки под установку сегментов разрезных колец, фиксирующих торцевые крышки в осевом направлении. В нижней части корпуса просверлены технологические отверстия, закрываемые резьбовыми пробками, которые служат для слива воды при гидроиспытаниях нагнетателя и дренирования полости силового корпуса.
Между опорными лапами на корпусе, параллельно оси нагнетателя, выполнены шпоночные пазы для фиксации нагнетателя от поперечных смещений после его центровки с силовой турбиной приводного газотурбинного двигателя.
Корпус имеет два вертикальных разъема, закрываемых стальными коваными крышками. Осевое положение крышек и их фиксация обеспечиваются сегментными стопорными кольцами. В свою очередь от выпадения из проточек корпуса сегменты удерживаются кронштейнами и болтами, заворачиваемыми в корпус и сегмент. В теле крышки выполнены масляные и газовые каналы, выходящие на наружную поверхность крышки для подсоединения фланцев трубопроводов.
Плотность внутреннего соединения крышек и корпуса, а также плотность соединения внутреннего корпуса (статорных деталей) достигаются за счет резиновых уплотнительных шнуров.
К крышке крепится улитка, которая образует совместно с внутренней поверхностью крышки сборную камеру, соединенную с нагнетательным патрубком компрессора. С внутренней стороны к улитке крепится втулка, образующая с усикамина наружной поверхности думмиса лабиринтовое уплотнение.
ПРОТОЧНАЯ ЧАСТЬ нагнетателя образована подвижными (роторными) и неподвижными (статорными) элементами, к которым относят внутренний корпус, объединяющий лопаточные диффузоры первой и второй ступеней; обратный направляющий аппарат, состоящий из наружной и внутренней частей; входной конфузор. В процессе сборки нагнетателя во внутренний корпус заводится нижняя половина обратного направляющего аппарата, имеющего кольцевой монтажный разъем. Такая конструкция позволяет вынимать ротор нагнетателя без извлечения статорных элементов. В нижней части внутреннего корпуса имеются ролики,на которыхонвкатывается в силовой корпус.
Лопаточные диффузоры первой и второй ступеней имеют одинаковую конструкцию. Из тела основного диска выфрезеровываются лопатки диффузора. Покрывной диск приваривается к лопаткам. В теле лопаток, основном и покрывном дисках после сварки выполняют отверстия, через которые пропускаются болты. При помощи этих болтов диффузоры крепятся к внутреннему корпусу нагнетателя.
К всасывающей части внутреннего корпуса крепится входной конфузор сварной конструкции. Наружный и внутренний стаканы конфузора соединены между собой при помощи профильных ребер.
Средняя часть внутреннего корпуса литая. Образует верхнюю половину обратного направляющего аппарата и поворотное колено. Обратный направляющий аппарат имеет кольцевой разъем по лопаткам. Лопатки обратного направляющего аппарата залиты в тело диафрагмы. Нижняя половина обратного направляющего аппарата имеетаналогичную конструкцию.
РОТОР нагнетателя представляет собой ступенчатый вал с насаженными двумя рабочими колесами, думмисом, втулками уплотнений и упорным диском, закрепленным при помощи гайки.
Рабочие колеса первой и второй ступеней унифицированы между собой. Отличаются только шириной рабочего колеса на входе и выходе. Конструктивно рабочие колеса состоятиз основного диска с выфрезерованными рабочими лопатками аэродинамического профиля и покрывающего диска. Лопатки основного диска рабочего колеса соединяются с покрывным диском вакуумной пайкой.
Разгрузочный поршень (думмис) предназначен для уменьшения (компенсации части) осевого усилия на опорно-упорный подшипник. На наружной поверхности думмиса выполнены усики лабиринтного уплотнения. Втулки уплотнения имеют износостойкое покрытие.
Ротор нагнетателя жесткий. После окончательной сборки подвергается многоплоскостной балансировке.
Ротор вращается в двух подшипниках скольжения. Передний – опорный, задний — опорно-упорный.
ПОДШИПНИКИ нагнетателя крепятся к торцевым крышкам через обойму масляных уплотнений и закрыты кожухами. К кожуху заднего подшипника крепится блок маслонасосов, который состоит из шестеренчатого насоса системы смазки и трехвинтового насоса системы уплотнения.
Вкладыш опорного подшипника сегментный. Имеет пять опорных самоустанавливающихся колодок. Включает в себя следующие детали: корпус из двух половин; опорные колодки; разъемные втулки.
Корпус подшипника стальной. Состоит из двух половин, стянутых призонными болтами.
Опорные колодки стальные. Рабочие поверхности залиты баббитом для уменьшения трения при пуске нагнетателя.Колодки от поворота фиксируются штифтами.
Подвод масла к вкладышу осуществляется через отверстия в нижней и верхней половинах корпуса.
Подшипник закрыт кожухом с горизонтальным разъемом, в котором собирается сливающееся масло. Снизу к кожуху крепится трубопровод для слива масла.
Опорно-упорный подшипник нагнетателя состоит из двух частей. Опорная часть вкладыша по конструкции, геометрическим параметрам аналогична вкладышу переднего опорного подшипника.
Упорный вкладыш реверсивный двухсторонний. Состоит из корпуса, двух пакетов упорных колодок, регулировочного кольца и крышки.
Пакет упорных колодок в сборе включает в себя сепаратор, в пазах которого установлены колодки упорные, пружину и кольцо. От поворота относительно кольца сепаратор фиксируется винтом. Кольца и регулировочное кольцо фиксируются от поворота в корпусе штифтами.
Корпус упорного подшипника крепится к корпусу опорного подшипника болтами и винтами.
Подвод масла к упорным пакетам осуществляется раздельно. Дляэтойцели в корпусе выполнен ряд отверстий.
Для уплотнения полости подшипника и создания необходимого избыточного давления масла в корпусе установлена стальная втулка с баббитовой заливкой (плавающее уплотнение).
УПЛОТНЕНИЕ ротора на концах обеспечивается концевыми уплотнениями. Уплотнения ротора нагнетателя включают в себя щелевое масляное уплотнение, затвор с плавающими кольцами и лабиринтовое уплотнение.
Щелевое масляное уплотнение состоит из внутреннего и наружного уплотнительных колец, изготовленных из стали с баббитовой заливкой рабочих поверхностей. Предотвращение поворота уплотнения обеспечивается штифтами.
Внутри наружного уплотнительного кольца закреплены пять колодок, также имеющих баббитовую заливку рабочей поверхности. Колодки обеспечивают всплытие наружного уплотнительного кольца во время работы нагнетателя.
Лабиринтовое уплотнение выполнено на алюминиевой втулке.Устанавливается в крышке нагнетателя и фиксируется штифтами.
Все посадочные поверхности уплотняются резиновыми шнурами, закладываемыми в проточки на крышке корпуса и втулке уплотнения.
Запирание торцевого уплотнения достигается подачей масла в полость между наружным и внутренним уплотнительными кольцами. Масло подается с давлением, большим давления газа на 0,20…0,25 МПа.
Равные условия работы торцевых уплотнений достигаются выравниванием давления газа перед уплотнением при помощи внешней трубы, соединяющей полостьза думмисным уплотнением с всасывающим патрубком нагнетателя.
На верхней части корпуса нагнетателя установлены два гидроаккумулятора масла. Они предназначены для подачи масла на смазку подшипников и запирания уплотнений при аварийном останове газоперекачивающего агрегата. Избыточное (над давлением газа) давление масла обеспечивается разницей высотного положения уплотнений и аккумуляторов. Для обеспечения необходимого давления полость над уровнем масла соединена уравнительной линией с всасывающим патрубком.
Нагнетатель установлен на индивидуальную раму-маслобак. После установки и центровки с ротором силовой турбины приводящего газотурбинного двигателя его положение фиксируется продольными шпонками.
Техническая характеристика нагнетателя НЦ-16
коммерческая ___________________________ 33,3 млн м 3 /сут
объемная ___________________________ 385 м 3 /мин
Давление газа конечное______________________ 7,45 МПа
Степень повышения давления__________________1,44
Политропный КПД___________________________ 83 %
Повышение температуры газа__________________ 31 °С
номинальная_____________________________ 5300 мин -1
минимальная_____________________________ 3750 мин -1
Назначение: Применяется для привода компрессора и электрогенераторов в составе газотурбинных газоперекачивающих агегатов и энергетических установок.
Описание: Взаимозаменяем с двигателем НК-16СТ. Серийное изготовление и поставка двигателя на магистральные газопроводы производятся с 1995 года. За счет улучшения характеристик компрессора, подвески двигателя, изменения конструкции камеры сгорания и топливно-регулирующей аппаратуры обеспечена мощность на валу свободной турбины 18 МВт. Двигатели НК-16-18СТ имеют ресурс свыше 80000 часов, по показателям надежности и стоимости жизненного цикла они на 20% превосходят самые современные установки подобного класса. В эксплуатации находятся 348 двигателей. Суммарная наработка парка двигателей составляет более 9 миллионов часов.
|
Наименование параметра |
Значение |
|
Мощность, МВт, не менее |
18 |
|
Эффективный КПД, %, не менее |
31 |
|
Диапазон изменения частоты вращения приводного вала свободной турбины, об./мин. |
3975-5565 |
|
Содержание в выхлопных газах, мг/нм3 — окислов азота — окиси углерод |
140 100 |
| Максимальный уровень звукового давления, дБ | 136,5 |
| Масса двигателя с рамой, кг | 7 800 |
| Расход топливного газа, м3/ч | 6 500 |
| Запуск двигателя (по желанию Заказчика) | электрический, пневматический |
| Температура газа на выходе из свободной турбины, °С | 427 |
| Гарантийный ресурс, ч. | 8 000 |
| Межремонтный ресурс, ч. | 25 000 |
| Назначенный ресурс, ч. | 150 000 |
| Применяемое масло | ТП-22С |
А. Двигатель НК-16СТ (рис. 1.1) предназначен для привода нагнетателя газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-16/76.
Б. Газотурбинный двигатель НК-16СТ, работающий на природном газе и очищенном нефтяном газе, создан на базе авиационного двигателя НК-8-2У и состоит из двух модулей:
(1) Двигателя HK-16-18СT (газогенератора);
(2) Свободной турбины 16CT, с выходного вала которой снимается мощность на привод нагнетателя ГПА.
В. Газогенератор и свободная турбина имеют собственные рамы, что позволяет, при необходимости, заменять как двигатель в целом, так и отдельно газогенератор или свободную турбину.
Г. На двигателе предусмотрены системы запуска, контроля, защиты и сигнализации, обеспечивающие автоматический запуск, обнаружение неисправностей и отклонений параметров на работающем двигателе, а также система противообледенения, позволяющая работать двигателю в любых метеоусловиях.
Д. На двигателе расположены смотровые лючки, которые позволяют оптическими приборами контролировать состояние газовоздушного тракта.
А. Конструктивно двигатель включает в себя следующие узлы:
— переднюю опору;
— входной направляющий аппарат;
— среднюю опору;
— компрессор осевой десятиступенчатый, двухкаскадный, состоящий из компрессора низкого
давления и компрессора высокого давления;
— блок камеры сгорания;
— турбину газогенератора — двухступенчатую;
— заднюю опору;
— оболочки;
— силовую проставку;
— свободную турбину — одноступенчатую осевую;
— опору свободной турбины.
(1) Передняя опора ротора компрессора низкого давления, вмонтирована во входной направляющий аппарат.
(2) Входной направляющий аппарат выполнен в виде кольца со вставленными в него двенадцатью радиально расположенными лопатками, к нижним полкам которых крепится опора ротора компрессора низкого давления.
(3) Средняя опора включает в себя:
— узел задней опоры ротора компрессора НД с шариковым подшипником и деталями, уплотнения;
— узел собственно средней опоры с шариковым подшипником;
— узел регулируемого направляющего аппарата;
— корпус центрального привода;
— детали уплотнения.
(4) Осевой десятиступенчатый, двухкаскадный компрессор включает в себя:
— узел четырехступенчатого двухопорного ротора компрессора НД;
— узел статора компрессора НД, состоящий из лопаточных направляющих аппаратов и рабочих колец;
— узел шестиступенчатого двухопорного ротора компрессора БД;
— узел статора компрессора ВД, состоящий из лопаточных направляющих аппаратов, рабочих колец и механизма клапанов перепуска воздуха с ресивером отбора воздуха.
(5) Блок камеры сгорания включает в себя наружный корпус, камеру сгорания, внутренний корпус и два воспламенителя.
(6) Компрессоры двигателя вращает двухкаскадная, двухступенчатая турбина газогенератора. Первая ступень турбины вращает ротор компрессора ВД, а вторая ступень ротор компрессора НД. В узел турбины входит узел статора, состоящий из лопаточных сопловых аппаратов и рабочих колец.
(7) Задняя опора с роликовым подшипником является опорой ротора турбины НД. Опорой ротора турбины ВД служит роликовый подшипник, расположенный между валами турбины низкого и высокого давления. Узел задней опоры является одновременно и опорой ротора турбины ВД.
(8) Оболочки, устанавливаемые между корпусами средней и задней опор, являются силовым элементом и одновременно служат тепловым экраном. На наружных поверхностях оболочек располагаются агрегаты механизации компрессора, фланцы отбора воздуха и арматура электропроводки и трубопроводов.
(9) Силовая проставка над задней опорой является задним силовым поясом крепления двигателя на раме. Через люк на силовой проставке проходит проушина крепления двигателя.
(10) Одноступенчатая осевая свободная турбина конструктивно состоит из ротора (вал и рабочее колесо) и статора. Статор представляет собой кольцевой лопаточный сопловой аппарат и рабочее кольцо со вставками.
(11) Опора свободной турбины включает в себя передний роликовый и задний шариковый и роликовый подшипники. В опоре через одно из ее ребер проходит рессора для привода коробки приводов агрегатов.
Б. На двигателе установлены агрегаты масляной и топливной систем, агрегаты системы регулирования, контроля работы и защиты, жгуты электропроводки с выходными соединителями, трубопроводы масляной и топливной систем, трубопроводы отбора воздуха из компрессора на нужды самого двигателя и ГПА.
В. Двигатель устанавливается и крепится на разъемной раме, с которой он поставляется на газоперекачивающую станцию при этом:
(1) Крепление газогенератора к раме производится в двух поясах:
— за цапфы, расположенные в горизонтальной плоскости на средней опоре;
— за проушину, расположенную вверху над задней опорой газогенератора.
(2) Крепление узла свободной турбины к своей раме производится в двух поясах:
— за цапфы, расположенные в горизонтальной плоскости на корпусе опоры свободной турбины;
— за цапфы, расположенные на силовой проставке.
Г. Соединение узла свободной турбины с задней опорой газогенератора — телескопическое.
Д. Соединение рамы газогенератора с рамой свободной турбины — жесткое, болтовое.
ПРИНЦИП РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ НК-16-18СТ
А. Атмосферный воздух (направление показано стрелками) через входное очистительное устройство и камеру всасывания газоперекачивающего агрегата входит в двигатель Рис 1.2. В компрессорах (2), (5) низкого и высокого давления воздух сжимается и поступает в камеру сгорания (6). В камере сгорания в потоке воздуха сжигается топливо (природный газ, очищенный нефтяной газ), поступающее через форсунки. Из камеры сгорания горячие газы направляются на лопатки турбин. В турбине газогенератора тепловая энергия газового потока превращается в механическую энергию вращения роторов турбин. Мощность первой ступени турбины расходуется на вращение ротора компрессора высокого давления, вторая ступень турбины вращает ротор компрессора низкого давления. Мощность, полученная на валу свободной турбины, расходуется на привод нагнетателя газоперекачивающего агрегата или нагнетатель газлифтной компрессорной станции.
Б. Отработанный газ через выхлопное устройство газоперекачивающего агрегата выбрасывается в атмосферу.
КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА ДВИГАТЕЛЯ НК-16-18СТ
А. В конструкции двигателя предусмотрены приводы к агрегатам систем, которые обслуживают двигатель. Вращение приводов, расположенных в коробках, осуществляется системой передач, конструктивно выполненных в виде отдельных узлов.
Б. От роторов газогенератора и ротора свободной турбины осуществляются следующие передачи:
(1) От ротора компрессора низкого давления:
— к приводу (8) (рис.1.3) регулятора оборотов PO-I6;
— к индукторам (6), (7) датчиков частоты вращения ДЧВ-2500А (ДЧВ-2500);
— к откачивающему насосу передней опоры.
(2) От ротора компрессора высокого давления через центральный привод, расположенный в
средней опоре:
— к приводу (3) нагнетающего насоса свободной турбины;
— к приводу (9) суфлера и насосов опоры свободной турбины;
— к индуктору (I) датчиков частоты вращения ДЧВ-2500А (ДЧВ-2500) и ДТА-10Е;
— к приводу (10) суфлера опор компрессоров;
— к приводу (11) нагнетающего и подкачивающего насосов газогенератора;
— к приводу (12) центрифуг и откачивающего насоса;
— к приводу ручной прокрутки (17) ротора высокого давления;
— к приводу (20) стартера;
— к приводу (13) насоса «888».
(3) От ротора свободной турбины:
— к приводу (14) ограничителя оборотов ОГ-16;
— к индуктору (15) датчика частоты вращения ДЧВ-2500А (ДЧВ-2500).
В. Агрегаты, получающие вращение от ротора высокого давления, располагаются на коробках приводов. Коробки приводов смонтированы на средней опоре.
Г. Детали центрального привода располагаются внутри средней опоры. От центрального привода вращение к агрегатам передается через шестерни коробок приводов.
МОЩНОСТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДВИГАТЕЛЯ НК-16-18СТ
А. Изменения мощности свободной турбины (Nст) и относительной частоты вращения ротора низкого давления газогенератора (nнд) в зависимости от температуры воздуха на входе в двигатель (t*вх) приведены на рис. 1.4 для максимального режима работы. Данные приведены при давлении окружающего воздуха Рн = 1,033 кгс/см2 и частоте вращения ротора свободной турбины nст = 5300 об/мин.
Б. При температуре t*вх = +I5 °С двигатель обеспечивает мощность на валу свободной турбины Nст = 18000 кВт. При понижении температуры на входе в двигатель до минус 6 °С мощность свободной турбины увеличивается до 19200 кВт и при дальнейшем понижении температуры до минус 55°С поддерживается постоянной. Увеличение температуры воздуха на входе в двигатель выше +15°С сопровождается уменьшением мощности на валу свободной турбины в соответствии
с принятым законом регулирования.
НК-16 СТ Презентационные материалы Кафедра «Турбины и двигатели» УГТУ-УПИ
Газовоздушный тракт двигателя
Технические данные: ДВИГАТЕЛЬ Двигатель НК-16 СТ состоит из двух частей (модулей): Двигатель (газогенератор): — тип Газотурбинный двухкаскадный двигатель — условное обозначение НК-16 СТ (2) Свободная турбина: — тип Одноступенчатая осевая турбина с выводным валом — условное обозначение 16 CT ПАРАМЕТРЫ ДВИГАТЕЛЯ А. Максимальная мощность на приводном валу свободной турбины, к. Вт 16000 При условиях: (1) Температура воздуха на входе в двигатель, °С +15 (2) Атмосферное давление, кгс/см 2 1, 033 (3) Отбор воздуха за компрессором НД на нужды ГПА, кг/с 2 (4) Гидравлические потери полного давления, мм вод. ст: — в системе всасывания ГПА 200 — в системе выхлопа ГПА 575 (5) Отбор мощности и воздуха от компрессора ВД Не производится (6) Частота вращения ротора СТ, об/мин 5300 Б. Эффективный КПД двигателя на режиме максимальной мощности, % 29 При условиях: (1)Нет отбора мощности и воздуха за компрессором НД и ВД на нужды ГПА. (2) Нет потерь в системах всасывания и выхлопа ГПА. (3) Нет утилизации тепла выхлопных газов. В. Максимальная мощность на выходном валу СТ (при снижении температуры воздуха на входе в двигатель ниже минус 6°С) — постоянна, к. Вт 19200 При этом эффективный КПД возрастает до 31, 5 %. Г. Рабочий диапазон изменения частоты вращения приводного вала СТ на режиме максимальной мощности: (1) Максимальная частота вращения, об/мин, не более 5565 (2) Минимальная частота вращения, об/мин, не менее 3975 Д. При условиях, указанных в п. А: (1) Частота вращения ротора НД, об/мин. 5270 ± 50 (2) Частота вращения ротора ВД, об/мин 6910 ± 70 Е. Температура газа перед СТ, °С, не более: (1) На режиме максимальной мощности (16000 к. Вт) 630 (2) При запуске 500 Д. Температура наружных поверхностей двигателя, °С, не более 200 И. Уровень вибраций двигателя, мм/с, не выше 40 К. Отбор воздуха на нужды ГПА, кг/с, не более: (1) За компрессором НД 2 (2) За компрессором ВД 2 ПРИМЕЧАНИЕ: Отбор за компрессором ВД разрешен при температуре воздуха на входе в двигательне выше минус 5°С.
Входной направляющий аппарат
Описание (1) Входной направляющий аппарат (ВНА) установлен на входе в компрессор и обеспечивает направление входящего в него потока воздуха. ВНА является силовым узлом двигателя: в нем установлена передняя опора ротора компрессора НД, которая спереди закрыта коком. (2) В ВНА входят: — наружное кольцо (10); — кольцо (2) ресивера; — двенадцать полных лопаток (7); — двенадцать укороченных консольных лопаток (8); — трактовое кольцо (6); — входное кольцо (1); — конус (11). (а) Наружное кольцо (10) — сварное, имеет два фланца, к которым крепится болтами кольцо ресивера. (б) Кольцо (2) ресивера совместно с наружным кольцом (10) образует кольцевую полость (ресивер), в которую подается горячий воздух из-за компрессора для обогрева лопаток и кока. На кольце ресивера с наружной стороны приклепаны фланцы, к которым крепятся: — угольник (4) трубопровода подвода масла к передней опоре; — угольник (5) трубопровода отвода масла; — фланец (3) трубопровода подвода горячего воздуха от станционной сети; — фланец (9) трубопровода подвода горячего воздуха из-за компрессора для обогрева ВНА и кока. На фланец установлена шайба (13) для ограничения количества воздуха, подаваемого на обогрев лопаток и кока. (в) Полные лопатки имеют верхние и нижние полки, а консольные лопатки -только верхние. Полные и консольные лопатки полками вварены в просечки наружного кольца.
Компрессор
Описание Компрессор — осевой десятиступенчатый, двухкаскадный. На входе в компрессор предусмотрена стабилизация потока воздуха с помощью входного направляющего аппарата (ВНА). Компрессор оборудован механизацией, обеспечивающей устойчивую работу на нерасчетных режимах и при запуске двигателя, а также устройством для отбора воздуха. Передняя опора компрессора вмонтирована в ступицу, образованную полками лопаток входного направляющего аппарата. В корпусе средней опоры расположены задняя опора компрессора НД и передняя опора компрессора ВД. Ротор компрессора НД жестко соединен с ротором турбины НД. Ротор компрессора ВД имеет жесткую связь с ротором турбины ВД. Замер оборотов роторов компрессора производится с помощью электрических датчиков. Каждая связка компрессора с турбиной представляет собой отдельную каскадную систему. Компрессор двигателя включает в себя два самостоятельных узла, соединенных средней опорой: — компрессор низкого давления (КНД); — компрессор высокого давления (КВД). Роторы НД и ВД между собой механически не связаны, они имеют только газодинамическую связь.
Компрессор низкого давления
Описание Компрессор низкого давления (КНД) четырехступенчатый. Все рабочие и направляющие лопатки работают только на внутренний контур, поджимают и подают воздух в компрессор высокого давления (КВД) через каналы в средней опоре. КНД состоит из ротора и статора. Ротор опирается на роликовый подшипник в передней опоре и на шариковый подшипник в средней опоре. Осевые усилия, действующие на ротор компрессора НД, воспринимаются шариковым подшипником. Вал компрессора НД соединен с валом турбины низкого давления с помощью специального болтового устройства. Крутящий момент от турбины передается на ротор компрессора через шлицы, выполненные на валах. В конструкцию ротора компрессора НД входят: — передний вал ; — четыре диска; — лопатки; — три промежуточных кольца; — задний вал; -. лабиринт. Соединение узлов ротора компрессора НД и передача крутящего момента осуществляется центрирующими болтами. Передний вал выполнен из титанового сплава и крепится к торцу диска I ступени. На вал напрессована втулка для установки узла переднего роликового подшипника. Передний вал имеет шлицы для шестерни привода маслонасоса. Диски, изготовленные из титанового сплава, имеют ступицу, диафрагму и обод. В ободе выполнены пазы типа «ласточкин хвост». Диски представляют собой ободы, переходящие во фланцы, которые служат для соединения с задним промежуточным кольцом. В ободах выполнены пазы типа «ласточкин хвост».
В пазы дисков монтируются рабочие лопатки. Рабочие лопатки имеют перо, замок. Лопатки изготовлены из титанового сплава. Крепление лопаток в дисках осуществляется замком типа «ласточкин хвост». Спереди от перемещения лопатки I и II ступеней удерживаются контровочными кольцами , закрепленными на дисках радиальными штифтами, сзади -разрезными упорными кольцами. Упорные кольца установлены в кольцевые канавки дисков. Осевая фиксация лопаток в дисках осуществляется штифтами, запрессованными в отверстия. Промежуточные кольца служат для соединения рабочих колес между собой. Кольца изготовлены из титанового сплава. Переднее и среднее промежуточные кольца выполнены в виде цилиндров, а заднее промежуточное кольцо — в виде усеченного конуса с фланцами. На переднем промежуточном кольце имеются гребешки лабиринтного уплотнения. Задний вал выполнен из титанового сплава. Внутри вала размещен стяжной болт , соединяющий ротор компрессора НД с ротором турбины ВД. К заднему валу крепятся болтами среднее и заднее промежуточные кольца. На вал напрессована втулка для установки узла заднего шарикового подшипника. Для посадки шестерни привода агрегатов на валу имеются шлицы. Лабиринт изготовлен из титанового сплава и выполнен в виде кольца с гребешками лабиринтного уплотнения. Статор компрессора НД крепится к средней опоре. Статор компрессора НД состоит из рабочих колец I и II ступеней внутреннего контура и рабочих колец I и II ступеней наружного контура, рабочих колец III и IIIа ступеней, направляющих аппаратов I, IIа, III и IIIа ступеней. Направляющий аппарат IIа ступени не участвует в газодинамической работе и служит для обеспечения силовой схемы двигателя. Направляющий аппарат I ступени — сварной. Лопатки направляющего аппарата верхними полками вварены в просечки наружного кольца. К проушинам нижних полок лопаток приклепано лабиринтное кольцо, имеющее легкосрабатываемое покрытие А, а на болтах крепятся кольца перекрытия, устанавливаемые для уменьшения перетекания воздуха.
Ротор КНД
Статор КНД 1. Кок 2. Проставка 3. Входной направляющий аппарат 4. Выходное кольцо 5. Рабочее кольцо 1 ступени 6. Наружное кольцо 1 ступени 7. Трактовое кольцо 8. Наружное кольцо II ступени 9. Рабочее кольцо II ступени 10. Направляющий аппарат IIа ступени 11. Рабочее кольцо III ступени 12. Наружное кольцо 13. Заглушка 14. Рабочее кольцо IIIа ступени 15. Направляющий аппарат IIIа ступени 16. Направляющий аппарат III ступени 17. Направляющий аппарат II ступени 18. Направляющий аппарат I ступени А. Легкосрабатываемое покрытие
Компрессор высокого давления — шестиступенчатый, оборудован механизацией для обеспечения устойчивой работы и имеет систему отбора воздуха. Механизация компрессора ВД состоит из регулируемого направляющего аппарата (РHA), установленного на входе в компрессор ВД, и механизма перепуска воздуха из-за VII ступени. Система отбора воздуха включает в себя патрубки отбора воздуха на кольце IV ступени и ресивер отбора воздуха на направляющем аппарате II ступени. Компрессор ВД состоит из ротора и статора. Ротор компрессора ВД вместе с турбиной I ступени вращается на двух подшипниках: переднем шариковом, смонтированном в среднейопоре двигателя, и заднем роликовом, смонтированном в задней опоре двигателя. Сжатый в компрессоре ВД воздух выводится на осевое направление в направляющем аппарате IX ступени и поступает в камеру сгорания. Ротор компрессора ВД выполняет работу по сжатию воздуха, поступившего из компрессора ВД. Конструкция ротора компрессора ВД включает в себя: — шесть рабочих колес (IV, V, VII, VIII и IX ступеней) с лопатками; — шесть промежуточных колец; — лабиринт; — воздухоподводящую трубу. Соединение узлов ротора компрессора ВД и передача крутящего момента осуществляются центрирующими болтами. Рабочие колеса состоят из дисков и лопаток. 1) Диски рабочих колес выполнены из титанового сплава. 2) Диски имеют диафрагму, ступицу и обод, в котором выполнены пазы типа «ласточкин хвост» для монтажа лопаток. 3) Ступица диска является передним валом ротора компрессора ВД. На вал напрессована втулка для посадки узла переднего подшипника. На валу имеются шлицы, на которые устанавливается шестерня привода агрегатов. 4) Диск IX ступени имеет выступы со ступенчатыми лабиринтными гребешками.
5) Рабочие лопатки изготовлены из титанового сплава. Они закреплены в дисках соединением типа «ласточкин хвост». Осевая фиксация лопаток в дисках осуществляется штифтами (штифты развальцованы). (б) Промежуточные кольца V, VII и VIII ступеней тонкостенные цилиндрические, а промежуточное кольцо IV ступени и проставка IX ступени — конические с двумя фланцами для крепления. На наружной поверхности промежуточных колец, кроме кольца IX ступени, имеются гребешки воздушного лабиринтного уплотнения. Гребешки промежуточных колец работают по легкосрабатываемому слою направляющих аппаратов и обеспечивают уплотнения между ступенями. Все промежуточные кольца выполнены из титанового сплава. (в) Лабиринт изготовлен из титанового сплава и выполнен в виде точеного кольца с пятью ступенями лабиринтных гребешков. (г) Воздухоподводящая труба изготовлена из титанового сплава. Она служит для подвода воздуха из компрессора на охлаждение диска II ступени турбины. Труба передним концом центрируется в диске IX ступени, а задним концом — в диске турбины I ступени. Статор компрессора ВД является неподвижной частью компрессора. В конструкцию статора входят: — регулируемый направляющий аппарат (РНА) — шесть направляющих аппаратов (IV. . . IX ступеней); — шесть рабочих колец (IV. . . IХ ступеней); — механизм перепуска воздуха из-за VII ступени; — система отбора воздуха из компрессора с ресивером. Передним фланцем статор компрессора ВД крепится к корпусу средней опоры. К заднему фланцу статора компрессора ВД крепится камера сгорания. (а) Регулируемый направляющий аппарат устанавливается на входе в компрессор ВД и крепится к корпусу средней опоры. РНА служит для обеспечения устойчивой работы двигателя на нерасчетных режимах. РНА состоит из внутреннего и наружного колец, поворотных лопаток, рычагов и ведущего кольца РНА. На наружном кольце РНА имеются опоры для верхних цапф лопаток, выполненные в виде бобышек с отверстиями.
Компрессор высокого давления
Ротор КВД
Статор КВД
Описание статора КВД Внутреннее кольцо — разъемное, состоит из переднего и заднего колец, стянутых болтами. На стыке колец имеются отверстия для нижних цапф лопаток. Между фланцами переднего и заднего колец установлены опоры нижних цапф лопаток. В опоры верхних и нижних цапф лопаток вставлены втулки из фторопласта. На верхние цапфы лопаток установлены рычаги, соединенные шарнирно с ведущим кольцом РНА. Ведущее кольцо (6) РНА вращается на роликах вокруг наружного кольца РНА, обеспечивая одновременный поворот всех лопаток на один и тот же угол. (б) Соединенные друг с другом болтами рабочие кольца (8) (9), (12) совместно с направляющими аппаратами (14), (18) образуют корпус статора компрессора. Все рабочие кольца аналогичны по конструкции, за исключением колец IV и VIII ступеней. Рабочее кольцо (7) IV ступени имеет сечение коробчатой формы. На наружной стенке кольца IV ступени смонтирована разъемная рессора с рычагом привода РНА и приклепаны восемь патрубков (3) , (4) отбора воздуха, через которые отбирается воздух на охлаждение свободной турбины и на наддув разгрузочной полости и полостей лабиринтных уплотнений турбины газогенератора. Рабочее кольцо (9) VIII ступени имеет увеличенные фланцы для крепления кольца перепуска воздуха (10) и восемнадцать овальных окон А для перепуска воздуха. Все рабочие кольца имеют кольцевые проточки, в которые устанавливаются направляющие аппараты верхними полками лопаток и запрессовываются штифты для окружной фиксации аппаратов. На рабочих кольцах V, VII и IX ступеней и на кольце перепуска воздуха имеются смотровые лючки (2) и (8) для осмотра лопаток ротора и зачистки забоин на них. Лючки (2) выполнены в виде штуцера с накидной заглушкой. Лючок (8) выполнен в виде штуцера с установленными в нем пружиной и заглушкой. На внутренних (трактовых) поверхностях всех рабочих колец, кроме кольца IV ступени, нанесено легкосрабатываемое покрытие Г для обеспечения минимальных радиальных зазоров по торцам рабочих лопаток. (в) Направляющие аппараты (18) (14) служат для обеспечения необходимогоугла входа воздуха на рабочие лопатки компрессора. Направляющие аппараты (18) IV. . . VIII ступеней аналогичны по конструкции.
Блок камеры сгорания
Описание Блок камеры сгорания является узлом, в котором осуществляется сжигание топливовоздушной смеси (в качестве топлива используется природный газ). Блок камеры сгорания расположен между направляющим аппаратом IX ступени компрессора и сопловым аппаратом I ступени турбины. Блок камеры сгорания включает в себя: — наружный корпус (4); — внутренний корпус (1); — камеру сгорания (2); -два воспламенителя (5); — топливный коллектор (3). (а) Наружный корпус (4) является силовым узлом двигателя и совместно с внутренним корпусом (1) образует проточную часть двигателя и диффузор камеры сгорания. Наружный корпус представляет собой сварной узел из жаропрочной стали. На наружном корпусе имеются: фланцы (17) крепления камеры сгорания (12 шт. ); фланцы (16) крепления воспламенителей (2 шт. ); смотровые лючки (13) (4 шт. ); бобышки (8) крепления трубопроводов (5 шт. ); фланцы (18) крепления форсунок (16 шт. ). (б) Внутренний корпус камеры сгорания представляет собой кожух с двумя фланцами крепления. Кожух усилен тремя усиливающими кольцами. Передним фланцем внутренний корпус крепится к направляющему аппарату IX ступени компрессора, а задним фланцем — к сопловому аппарату I ступени турбины. (в) Камера сгорания — многофорсуночная, кольцевого типа, изготавливается из жаропрочных сплавов и состоит из кольцевой головки наружного и внутреннего колец, наружного и внутреннего кожухов. 1) К кольцевой головке с помощью гаек крепятся 32 горелки. Горелка представляет собой сварной узел, состоящий из диффузора и завихрителя. 2) К наружному кольцу приварены 12 фланцев фиксаторов. Кольца и кожухи камеры сгорания состоят из отдельных секций. В местах соединении секций приварены гофрированные ленты и дистанционные пластинки которые образуют щели для прохождения охлаждающего воздуха. На кольцах и имеется ряд отверстий для прохождения воздуха в камеру сгорания. 3) Па наружном и внутреннем кожухах камеры сгорания приварены смесительные карманы и и уплотнительные кольца и для стыковки с сопловым аппаратом турбины. (г) На наружном корпусе смонтированы два воспламенителя , предназначенные для розжига топливовоздушной смеси. (д) Топливный коллектор представляет собой сварной узел. Коллектор крепится на наружном корпусе камеры сгорания шестью кронштейнами и тягами. На коллекторе в 32 местах крепятся переходники к которым подсоединяются 32 трубопровода подвода газа к форсункам камеры сгорания. Газ, поступая в коллектор, проходит по трубопроводам к форсункам камеры сгорания. (3) Работа камеры сгорания происходит так: (а) Воздух компрессора проходит через диффузор, образованный наружным и внутренним корпусами камеры сгорания, и разделяется на два потока — первичный и вторичный. 1) Первичный поток через завихрители горелок проходит в камеру сгорания. 2) Вторичный поток попадает в камеру сгорания через отверстия на кольцах и карманы на наружном и внутреннем кожухах. (б) Горелки с газовыми форсунками, расположенные равномерно по окружности, обеспечивают подачу топливовоздушной смеси в зону горения камеры сгорания. (в) Розжиг топливовоздушной смеси в камере сгорания двигателя обеспечивается двумя воспламенителями факельного типа.
Блок камеры сгорания
Воспламенитель предназначен для розжига топливовоздушной смеси в камере сгорания. На камере сгорания в верхней части устанавливаются два воспламенителя, которые крепятся к наружному корпусу корончатыми гайками. (2) Воспламенитель включает в себя корпус (3), свечу (4), пусковую форсунку (5), наружную втулку (1). (а) Корпус (3) воспламенителя — литой, имеет две бобышки (для крепления форсунки и свечи). (б) Свеча СПН-4 -3 -Т воспламенителя полупроводниковая. (в) Пусковая форсунка (5) состоит из корпуса с распылителем, штуцера (7) и жиклера (8). (3) Работа воспламенителя происходит следующим образом: через псковую форсунку (5) в камеру воспламенителя поступает газ. Через систему дозирующих отверстий (9) на наружной втулке (1) и через окна (10) во внутренней втулке (6) поступает воздух. Образованная топливовоздушная смесь поджигается полупроводниковой свечой и выбрасывается в камеру сгорания.
Форсунка
Описание Форсунка предназначена для подачи (и распыла) газа в горелку камеры сгорания. Форсунка крепится на наружном корпусе камеры сгорания с помощью трех болтов. Форсунка устанавливается распылителем в горелку. На камере сгорания установлены 32 форсунки. Форсунка включает в себя корпус, шнек, уплотнителъное кольцо и дросселирующую шайбу. (а) Корпус форсунки изготавливается с внутренним каналом для подвода газа и с дозированным отверстием для выхода газа. Корпус имеет фланец с отверстиями под болты для крепления форсунки к наружному корпусу камеры сгорания и канал с резьбой для установки шнека. (б) Шнек имеет шестигранную головку и винтовые каналы для закрутки газа. (в) Уплотнительное кольцо — медное. (г) Дросселирующая шайба устанавливается для обеспечения необходимого расхода газа через форсунку. (3) Работа форсунки осуществляется следующим образом: газ поступает из топливного коллектора по трубопроводам в форсунки, закручивается в винтовых каналах шнека (3) и, смешиваясь о воздухом, выходящим из завихрителя горелки, поступает в камеру сгорания.
Турбина газогенератора
Описание (1) Турбина предназначена для преобразования энергии газа в мощность на валу. Турбина -двухкаскадная, двухступенчатая, осевая, реактивная, охлаждаемая. Первый каскад — турбина высокого давления (турбина ВД). Второй каскад — турбина низкого давления (турбина НД). (2) Турбина газогенератора включает в себя следующие узлы: — ротор турбины ВД; — ротор турбины НД; — статор; — заднюю опору. Опорами роторов турбин ВД и НД являются средняя и задняя опоры двигателя. (а) Ротор турбины НД опирается на роликовый подшипник в задней опоре и через задний вал компрессора НД на шариковый подшипник, установленный в средней опоре двигателя. Осевые усилия, действующие на ротор НД двигателя, воспринимаются шариковым подшипником. (б) Ротор турбины ВД, соединяясь с ротором компрессора ВД, одним концом опирается на шариковый подшипник, расположенный в средней опоре. Второй опорой ротора турбины ВД является межвальный роликовый подшипник, установленный в вале турбины НД. Осевые усилия, действующие на ротор ВД двигателя, воспринимаются шариковым подшипником. (в) В турбине ВД сопловые лопатки — охлаждаемые, диск турбины и замки рабочих лопаток для охлаждения обдуваются воздухом из компрессора ВД. Рабочие лопатки неохлаждаемые. Рабочие и сопловые лопатки турбины НД — неохлаждаемые. (г) К валу турбины ВД крепятся колесо II ступени и диск III ступени без лопаток, имеющий на свободной части лабиринтные гребешки для уплотнения масляной полости и разгрузки ротора от осевых сил. (д) Рабочие лопатки обеих ступеней на периферийной части имеют бандажные полки. Бандажные полки, стыкуясь между собой контактными поверхностями, образуют кольцевой бандаж. (е) Статор турбины состоит из соплового аппарата I и II ступеней. Лопатки I ступени — одинарные, II ступени — блочные из двух лопаток, связанных общими верхней и нижней полками. Своим передним фланцем статор соединяется с камерой сгорания, задним фланцем — с задней опорой двигателя. (ж) Задняя опора воспринимает нагрузки от газовых сил, веса двигателя, а также служит для организации газового тракта за турбиной. Своим передним фланцем задняя опора соединяется со статором турбины, а через сферические опорные кольца — со свободной турбиной. (3) Турбина высокого давления приводит во вращение компрессор высокого давления. Турбина низкого давления приводит во вращение компрессор низкого давления. (4) Охлаждение турбины ВД осуществляется следующим образом: (а) Охлаждение сопловой лопатки I ступени — конвективное, осуществляется вторичным воздухом, отбираемым из камеры сгорания. Воздух через втулки на наружном кольце поступает во внутреннюю полость дефлектора, откуда через отверстия на передней кромке проходит в зазоры между дефлектором и внутренней полостью лопатки, обтекая изнутри входную кромку, спинку и корыто, охлаждает их и через щели на выходной кромке лопатки выходит в газовый тракт. (б) Охлаждение деталей ротора турбины ВД осуществляется воздухом, поступающим из-за II ступени компрессора, который проходит в полость между валом ротора турбины ВД и трубой подвода воздуха и далее в полость между дефлектором и диском, охлаждая переднюю сторону диска (путь воздуха указан стрелками). Затем воздух протекает через зазоры в елочных замках рабочих лопаток и диска, охлаждает их и выходит в полость за колесом I ступени. Далее воздух проходит в зазор между полками хвостовиков сопловых и рабочих лопаток, создавая охлаждающую пелену. Смазка и охлаждение подшипников турбины осуществляется маслом: (а) Масло к форсункам от нагнетающего масляного насоса подается по трубопроводу, проходящему внутри одного из ребер-обтекателей задней опоры. К подшипнику ротора турбины ВД масло подается из носка задней опоры, откуда масло поступает в форсунку и через жиклерное отверстие — на подшипник ротора НД.
Турбина газогенератора
Ротор ТВД (1) Ротор турбины ВД включает в себя следующие основные элементы: — колесо I ступени турбины; — вал (1); — лабиринтное кольцо (5). (2) Колесо соединено с валом стяжными болтами (6). Центрирование осуществляется по буртику на диске и по лапкам на вале. Крутящий момент с колеса на вал передается втулками (7). Передним фланцем вал крепится призонными болтами к ротору компрессора ВД. Крутящий момент на вал компрессора ВД передается через призонные болты. (3) Конструктивно ротор турбины ВД представляет собой следующее: (а) Рабочие лопатки колеса I ступени — неохлаждаемые, литые, крепятся в диске замками типа «елочка» и фиксируются от осевого перемещения контровками. Для уменьшения утечек газа через радиальный зазор на бандажных полках лопаток выполнены гребешки лабиринтного уплотнения. (б) На периферийной части обода диска выполнены замки типа «елочка» для крепления рабочих лопаток. На хвостовике диска выполнены гребешки лабиринтного уплотнения и расположена внутренняя обойма подшипника ротора. От осевого перемещения внутренняя обойма фиксируется гайкойлабиринтом (8). (в) Лабиринтное кольцо (5) центрируется по буртику и крепится к фланцу диска стяжными болтами, соединяющими колесо с валом. (г) С передней стороны диска крепится дефлектор (4) — тонкостенный, дисковой конструкции, центрирующийся по цилиндрическим выступам у ступицы диска. Дефлектор стягивается с диском шестью болтами. Выступы у обода диска обеспечивают торцевой натяг над замковой частью. диска и лопаток для обеспечения герметичности воздухоподводящей полости.
Ротор ТНД
Описание (1) Ротор турбины НД включает в себя: — вал (19); — колесо II ступени; — диск (3) III ступени; — лабиринтное кольцо (4). (2) Колесо II ступени и диск III ступени, вал (19) и лабиринтное кольцо (4) соединяются между собой стяжными болтами (5) и центрируются по буртикам. Крутящий момент с колеса II ступени на вал передается втулками (6). (3) Осевая фиксация роторов компрессора и турбины НД выполнена специальным стяжным устройством, установленным в заднем вале ротора компрессора НД. Крутящий момент от ротора турбины НД на задний вал компрессора НД передается шлицами, выполненными на переднем конце вала турбины НД. (а) Вал (19) представляет собой полый стержень, на заднем конце которого установлены лабиринтная крышка (11), форсунка (7), гайки (10) и (18) с экранами, втулка (13) с запрессованной наружной обоймой подшипника (8) ротора турбины НД. Под фланцем крепления колес турбины установлена наружная обойма подшипника ротора турбины ВД. Внутри вала расположена крышка (16) для подвода масла к подшипнику. (б) Колесо II ступени представляет собой диск, на котором закреплены рабочие лопатки. Лопатки колеса — штампованные, имеют удлиненные ножки и бандажные полки и крепятся в диске замками типа «елочка». От осевого перемещения лопатки фиксируются контровками и боковыми пластинами. Для уменьшения утечек газа через радиальный зазор на бандажных полках лопаток выполнены гребешки лабиринтного уплотнения, а удлиненные ножки лопаток закрыты пластинами. В полости между хвостовиками лопаток для уменьшения утечек газа и теплоотдачи в диске и для демпфирования лопаток поставлены уплотнители, выполненные из жаропрочной фольги в форме коробочек. Коробочки наполняются теплоизоляционным материалом. На периферийной части обода диска выполнены замки типа «елочка» для крепления рабочих лопаток. (в) Диск III ступени на периферийной части обода имеет лабиринтные гребешки, которые создают разгрузочную полость для уменьшения осевой нагрузки на шариковый подшипник средней опоры. (г) Лабиринтное кольцо (4) центрируется по буртику и крепится к диску III ступени стяжными болтами (5), соединяющими колесо II ступени и диск III ступени с валом.
Статор турбины
Описание (1) Статор турбины в себя: — сопловой аппарат I ступени; — сопловой аппарат II ступени; — наружное кольцо (14). (2) Сопловые аппараты I и II ступеней и наружное кольцо (14) центрируются между собой призонными болтами и соединяются стяжными болтами по фланцам. (3) Сопловой аппарат I ступени крепится к камере сгорания двумя фланцами. Фланец наружного кольца центрируется с наружным корпусом камеры сгорания призонными болтами и крепится болтами. Фланец внутреннего корпуса соплового аппарата I ступени центрируется с внутренним корпусом камеры сгорания штифтом и также крепится болтами. (4) Задним фланцем наружного кольца (14) статор турбины центрируется с задней опорой по призонным болтам и стягивается болтами. (а) Сопловой аппарат I ступени конструктивно представляет собой следующее: 1) Лопатки (3) соплового аппарата — литые, пустотелые, охлаждаемые, имеют наружные и внутренние полки. Пазами на внутренней полке лопатки устанавливаютсна шлицы внутреннего корпуса (1). От перемещения в осевом направлении лопатки фиксируются буртиками в наружном (6) и промежуточном (8) кольцах, от перемещения в окружном направлении — шлицами промежуточного кольца. Во внутреннюю полость лопаток I ступени установлен дефлектор (4). В наружную полку лопатки сверху вставляется крышка с отверстием. На боковых торцах наружных и внутренних полок лопаток имеются прорези, в которых монтируются пластины, устраняющие перетекание газа из тракта в щели между полками лопаток. 2) На наружном кольце установлены втулки (5) для подвода воздуха на охлаждение сопловых лопаток. 3) В промежуточном кольце (8) установлены металлокерамические вставки (7), обеспечивающие радиальное уплотнение по гребешкам бандажных полок рабочих лопаток колеса I ступени турбины. 4) Внутренний корпус (1) соплового аппарата — сварной. Он состоит из внутреннего кольца, конуса, фланца и козырька. Козырек прикреплен к внутреннему кольцу (2). (б) Сопловой аппарат II ступени конструктивно представляет собой следующее: 1) Лопатки (9) соплового аппарата -литые, пустотелые, неохлаждаемые и имеют наружную и внутреннюю полки, объединяющие по две лопатки в секцию, и цапфу. Передней частью верхней полки секции устанавливаются в паз наружного кольца (10), а задней — зажимаются замковым кольцом (12). Цапфами секции устанавливаются в прорези внутреннего корпуса, одновременно центрируя его. По боковым торцам наружных и внутренних полок секций имеются пазы, в которые устанавливаются пластины, устраняющие перетекание газа из тракта в щели между полками секций сопловых лопаток. 2) В наружном кольце установлены сотовые паяные вставки (13) и теплоизоляционный мат (16), служащий для устранения перетекания газа над наружными полками секций сопловых лопаток II ступени. Сотовые вставки обеспечивают радиальное уплотнение по гребешкам бандажных полок рабочих лопаток колеса II ступени. 3) Внутренний корпус соплового аппарата — сварной. Он включает в себя внутреннее кольцо (18), диафрагму (19) и лабиринтное кольцо (20) с тремя рядами сотовых паяных вставок (21). Сотовые вставки обеспечивают радиальное уплотнение по гребешкам лабиринтного кольца ротора ВД. Во внутреннем кольце располагается теплоизоляционный мат, устраняющий перетекание газа через щели между цапфами секций и прорезями внутреннего кольца. 4) На наружном кольце слева сзади (выше горизонтали) расположен смотровой лючок ЛТ 1 -2. Лючок состоит из корпуса, приклепанного к наружному кольцу, и заглушки (11). Корпус лючка имеет отверстие и две шпильки. Заглушка устанавливается в отверстие корпуса и крепится двумя самоконтрящимися гайками. На заглушке выполнены внутренний квадрат и резьбовое отверстие. (в) Наружное кольцо (14) слева сзади (выше горизонтали) имеет смотровой лючок ЛТ 2, который по конструкции аналогичен лючку ЛТ 1 -2.
Задняя опора (1) Задняя опора — один из элементов силовой части газогенератора. Опора крепится передним фланцем к заднему фланцу наружного кольца статора турбины центрирующими (призонными) болтами. Задняя опора воспринимает радиальные нагрузки от веса и дисбаланса роторов, от веса газогенератора и от газодинамических сил. (2) Задняя опора включает в себя: — наружный корпус (7); — внутренний корпус (9); — внутренний кожух (22); — носок (3); — два кронштейна (6) подвески газогенератора; — воздушный ресивер; — наружное кольцо (8) и опорное кольцо (14). (а) Наружный корпус (7) — сварной конструкции, является силовой частью газогенератора. Корпус усилен парными продольными силовыми ребрами жесткости (19), на которые крепятся штуцера с трубопроводами подвода (рис. 6. 40) и отвода масла и трубопроводами суфлирования масляной полости. К наружному корпусу на болтах крепится наружный кожух (21) (рис. . 6. 39) для образования плавного тракта за турбиной. (б) Внутренний корпус (9) — сварной конструкции, является силовой частью опоры. Внутренний корпус крепится к вилкам шестью парами центрирующих болтов и представляет собой коробчатую конструкцию, во внутреннюю полость которой уложен теплоизоляционный материал. Внутренний корпус образует масляную полость, которая отделена от газовой полости лабиринтным уплотнением. Масляную полость опоры, кроме внутреннего корпуса, образуют крышка (24) лабиринта и крышка (15) с экраном. В отверстия крышки вварены два штуцера, к которым подсоединены суфлирующие трубки (II). Крышка (24) лабиринта с лабиринтным кольцом (4) образуют полость для разгрузки шарикового подшипника ротора НД от осевых сил. Разгрузка подшипника происходит за счет перепуска газа, прорвавшегося из тракта через лабиринтные уплотнения, пятью трубопроводами (13) в полость перед свободной турбиной. Слив масла из масляной полости осуществляется в нижней точке внутреннего корпуса через двойник, к которому подсоединены трубки слива масла. Внутренний корпус охлаждается воздухом, поступающим из ресивера, расположенного над задней опорой. Воздух проходит через пустотелые наружные ребра. (39) и выходит через центральное отверстие (12) в стенке опорного кольца (14). (в) Внутренний кожух (22) — сварной конструкции, образует газовый тракт за турбиной. Для обеспечения плавного течения газа за турбиной и подвода его к лопаткам свободной турбины к внутреннему кожуху на болтах крепятся переходник (23) и внутренний кожух (28). (г) Носок (3) крепится к переднему фланцу внутреннего корпуса центрирующими болтами. В носок вворачивается штуцер для подвода масла к подшипникам турбин НД и ВД. На цапфу носка устанавливается демпферный пакет (26), на который монтируется внутренняя обойма (2) роликового подшипника ротора НД. Демпферный пакет и внутренняя обойма роликового подшипника фиксируются от осевого перемещения гайкой.
Свободная турбина
Описание (1) Свободная турбина (СТ) предназначена для преобразования энергии газа, вырабатываемого газогенератором, в мощность на приводном валу. Свободная турбина -одноступенчатая, осевая, реактивная. (2) Свободная турбина выполнена как отдельный узел (модуль) и при необходимости может быть заменена без замены газогенератора. (3) Свободная турбина состоит из следующих основных узлов: — соплового аппарата; — ротора турбины; — опоры турбины. (4) Двумя горизонтально расположенными цапфами на корпусе опоры свободной турбины и двумя подвижными цапфами в силовой проставке свободная турбина крепится к своей раме. Для предотвращения поперечного смещения в нижней точке опоры турбины установлен фиксатор. (5) Подвод газа от газогенератора к свободной турбине осуществляется через переходное устройство, являющееся корпусной частью соплового аппарата. (6) Основным силовым элементом свободной турбины является опора турбины. Вал ротора СТ опирается на два роликовых подшипника (передний и задний). Осевые силы, действующие на ротор турбины, воспринимаются шариковым подшипником, установленным в корпусе заднего подшипника. (7) Свободная турбина приводит во вращение ротор нагнетателя ГПА. Энергия газа на лопатках соплового аппарата и рабочего колеса преобразуется в крутящий момент на валу ротора. Крутящий момент передается ротору нагнетателя от полумуфты, расположенной на конце ротора СТ, на ответную гибкую щеку муфты приводного вала. (8) Охлаждение свободной турбины происходит следующим образом: (а) Кольцевая полость между оболочками СТ и наружным корпусом соплового аппарата продувается воздухом от ресивера над опорой турбины газогенератора со сбросом в газовый тракт за колесом СТ. (б) Охлаждение стоек опоры турбины осуществляется воздухом, поступающим из отсека двигателя ГПА за счет эжекции его газовым потоком. Воздух проходит через отверстия в проставке опоры турбины, обтекает силовые стойки опоры турбины, охлаждает их и через отверстия в выходной кромке ребер-обтекателей выходит в улитку выхлопной системы. (в) Воздух из разгрузочной полости турбины газогенератора и воздух, охлаждающий заднюю опору газогенератора, через внутреннюю полость соплового аппарата СТ, полые лопатки и специальный козырек сбрасывается в газовый тракт за колесом турбины. Через центральное отверстие внутреннего корпуса соплового аппарата осуществляется продувка полости перед рабочим колесом СТ. (9) Для разгрузки упорного подшипника ротора свободной турбины от осевых сил в разгрузочную полость, ограниченную двойным лабиринтом на диске и лабиринтом на валу, подается воздух из ресивера, расположенного над колесом V ступени компрессора. Воздух подводится внешней трубой к опоре СТ и через одну из стоек опоры подается в разгрузочную полость за диском СТ. (10) Смазка и охлаждение подшипников и привода коробки СТ происходит следующим образом: (а) Подшипники свободной турбины и шестерня привода на валу СТ смазываются и охлаждаются маслом. Масло от нагнетающего насоса подается к форсункам по маслоподводящей трубе, проходящей через одну из стоек опоры турбины, распределительный тройник и трубы внутри корпуса масляной полости. Из корпуса переднего подшипника через отверстия в форсунке масло подается на беговую дорожку внутреннего кольца роликового подшипника, через другие отверстия — на смазку шестерни привода. Из корпуса заднего подшипника масло по каналам распределяется по трем форсункам и подается с двух сторон к заднему роликовому и шариковому подшипникам. (б) Шестерни и подшипники привода дополнительно смазываются маслом, стекаемым из коробки приводов СТ по трубе в одной из стоек опоры. (в) Слив масла из масляной полости свободной турбины осуществлен в нижней точке сливной трубой, проходящей через стойку опоры турбины. (г) Герметизация масляной полости подшипников обеспечивается резиновыми уплотнительными кольцами в стыках деталей и наддувом лабиринтных уплотнений.
Сопловой аппарат
Описание (1) Основными элементами соплового аппарата свободной турбины являются: — наружный корпус (1); — внутренний корпус (15); — сопловые лопатки (9); — наружное кольцо (6); — козырек (8); — сегменты (7) уплотнения; — заглушки лючков осмотра; — плавающие кольца (2), (13). (2) Сопловой аппарат со стороны выхода фланцем наружного кольца жестко соединяется с опорой свободной турбины, со стороны входа имеет подвижное телескопическое соединение с опорой газогенератора по наружному и внутреннему фланцам. (3) Наружный и внутренний корпуса образуют плавный канал, служащий для подачи рабочего тела от газогенератора на вход свободной турбины. (4) Конструктивно основные элементы соплового аппарата представляют собой следующее: (а) Наружный корпус (1) — сварной конструкции, состоит из переднего фланца, конуса и заднего фланца. На корпусе приклепано семь фланцев для осмотра входных кромок рабочих и сопловых лопаток свободной турбины. (б) Внутренний корпус (15) — сварной конструкции, состоит из переднего фланца, конуса, кольца с отверстиями под цапфы сопловых лопаток и сварной диафрагмы. В кольце внутреннего корпуса выполнены две кольцевые проточки, в которые устанавливаются уплотнительные элементы. (в) Сопловые лопатки (9) — литые, пустотелые. Сопловые лопатки в наружном корпусе центрируются буртиками, выполненными на наружных полках лопаток, а во внутреннем корпусе — цапфой, выполненной на нижней полке лопатки. (г) Сегменты уплотнения с припаянными сотами устанавливаются в наружное кольцо (6), а с выхода входят в кольцевую канавку козырька (8). Сегменты с сотовыми элементами обеспечивают минимальный радиальный зазор между ротором и статором свободной турбины. (5) Стыковка соплового аппарата с фланцами газогенератора осуществляется следующим образом: (а) У передних фланцев наружного и внутреннего корпусов устанавливаются плавающие кольца (2) и (13), обеспечивающие телескопическое соединение о газогенератором. (б) Концентричность плавающих колец обеспечивается за счет установки валиков из бумаги между плавающими кольцами (2), (13) и кольцами (3), (14).
Ротор СТ
Описание (1) Ротор турбины (рис. 6. 45) включает в себя: — колесо турбины (диск (5), лопатки (9), контровки (11) лопаток, пластины (8) и (10)); — вал (34), лабиринты (13), (14), гайка-лабиринт (15)); — стяжные болты (3); — шестерню (17); — гайку (18); — дистанционное кольцо (20); — отражатель (22); — лабиринтную втулку (23); — гайку (25); — полумуфту (26); — гайку (31); — втулку (33). (2) Колесо соединяется с валом стяжными болтами (3). Центрирование осуществляется по выносному буртику на диске и пояску на валу. Крутящий момент передается с колеса на вал втулками (4). (3) Вал ротора представляет собой полый стержень, на котором монтируются детали: (а) К фланцу вала крепятся болтами лабиринты (13) и (14). На валу установлена гайкалабиринт (15). Лабиринт (13) вала вместе с крышкой лабиринта с одной стороны и гайка-лабиринт (15) с крышкой лабиринта с другой стороны образуют переднюю межлабиринтную полость наддува. Лабиринт (14) вала ограничивает полость для разгрузки подшипника от осевых сил. (б) На валу установлена шестерня (17), которая передает вращение на привод коробки СТ. (в) В хвостовой части вала установлены внутренние кольца роликового и шарикового подшипников, разделенные дистанционным кольцом (20). Внутреннее кольцо шарикового подшипника — разъемное. Кольца подшипников совместно с отражателем (22) и лабиринтной втулкой (23) затянуты гайкой (25). Лабиринтная втулка с крышками лабиринтов с выходной стороны образуют заднюю межлабиринтную полость наддува. (г) Внутри вала в хвостовой его части установлена втулка (33) для крепления стяжного валика муфты привода. (д) На хвостовике вала свободной турбины установлена полумуфта (26), шлицы которой входят в зацепление с наружными шлицами вала. Во фланце полумуфты запрессованы тридцать болтов для крепления гибкой щеки муфты привода. (4) Колесо турбины представляет собой диск, на котором крепятся лопатки. (а) Рабочие лопатки (9) колеса — литые, неохлаждаемые. Лопатки крепятся в диске замками типа «елочка» и фиксируются от осевого перемещения контровками (11) и боковыми пластинами (8) и (10). (б) Рабочие лопатки на периферийной части имеют бандажные полки. Бандажные полки, стыкуясь между собой контактными поверхностями, при сборке лопаток в колесо образуют кольцевой бандаж. Для уменьшения утечек газа через радиальный зазор на бандажных полках лопаток выполнены гребешки лабиринтного уплотнения. На контактные поверхности бандажных полок лопаток напаяны износостойкие пластины.
Опора СТ
Описание (1) Опора свободной турбины условно разделяется на две основные конструктивные части — силовую и трактовую. (2) По цилиндрическим поверхностям Б наружного кольца (9) и В проставки (16) свободная турбина стыкуется с выхлопным устройством. (3) На наружной проставке приклепан лючок осмотра рабочих лопаток свободной турбины. (4) Внутри силовых стоек опоры проходят: — трубопровод суфлирования масляной полости СТ ; — трубопровод слива масла из масляной полости СТ ; — трубопровод подвода масла к подшипникам СТ ; — трубопровод наддува лабиринтных уплотнений СТ; — трубопровод подвода масла на смазку привода коробки и рессора привода — канал подвода воздуха в разгрузочную полость СТ. (5) На корпусе маслополости опоры установлен привод коробки приводов СТ, который служит для передачи вращения с вала СТ на рессору. От рессоры вращение передается на коробку приводов СТ, которая устанавливается на фланец стойки опоры. (6) В силовую схему опоры входят: — наружный корпус (6); — шесть радиальных силовых стоек; — внутренний корпус (10); — передняя стенка (4); — задняя стенка (12); — корпус (13) маслополости; — корпуса (21), (17) переднего и заднего подшипников; — наружная проставка; — цапфы (28) подвески СТ к раме; — фиксатор (29), ограничивающий поперечные перемещения СТ. (а) Наружные кольца переднего и заднего роликоподшипников устанавливаются по посадкам в гнезда форсунок и крепятся специальными гайками. Силовые стойки жестко фиксируются в наружном и внутреннем корпусах штифтами и закрепляются болтами. (в) Цапфы подвески крепятся к наружному корпусу штифтами и болтами, фиксатор — призонными болтами. (г) Центровка корпусов, входящих в силовую схему, осуществляется посадочными буртиками (крепление болтовое). Корпуса выполнены в виде сварных конструкций. (7) Трактовая часть опоры образована внутренней и наружной обечайками выходного корпуса. Корпус — цельносварной с шестью ребрами-обтекателями силовых стоек опоры. Задние фланцы корпуса могут перемещаться в зацепах при тепловых расширениях. (8) Связь между силовой и трактовой частями опоры осуществляется через наружную проставку, наружное кольцо, переднюю проставку и диафрагму (1), заднюю проставку. (9) Опора свободной турбины — силовой узел, воспринимающий радиальные нагрузки от веса дисбаланса ротора, от веса соплового аппарата и оболочек СТ, осевые усилия от газодинамических сил, действующих на ротор СТ, а также крутящий момент от соплового аппарата СТ. (10) Трактовая часть опоры обеспечивает отвод отработавшего в турбине газа к выхлопному устройству. (11) Крышки лабиринтов опоры совместно с лабиринтами вала образуют полость наддува лабиринтных уплотнений. Для устранения износа гребешков лабиринтов вала на крышки нанесен графитовый слой. (12) Верхняя крышка лабиринтов опоры совместно с гребешками диска ограничивает разгрузочную полость турбины СТ. Для уменьшения износа гребешков диска уплотнительная поверхность крышек выполнена сотовой.
Подвод масла в опору СТ
Подвод воздуха на наддув лабиринтов
Оболочки газогенератора
Описание А. Оболочки предназначены для обеспечения пожарной безопасности, повышения непробиваемости корпусов в случае обрыва лопаток роторов компрессора и турбины, а также служат для крепления на них внешних коммуникаций. Б. Оболочки газогенератора состоят из; — передней оболочки; — задней оболочки; — проставки; — восьми кожухов; — узла задней подвески. В. Передняя оболочка состоит из переднего (35), заднего (33) фланцев и корпуса (34). На внутренней поверхности передней оболочки в целях противопожарной защиты нанесено покрытие герметиком ВИКСИНТ У-4 -21. (1) Корпус (34) изготовлен из тонкого стального листа. К корпусу приклепаны ребра жесткости, опоры и бобышки, приварены фланцы для крепления наружных коммуникаций. (2) Справа в горизонтальной плоскости расположены лючки (37) осмотра лопаток компрессора ВД. Рядом с лючками осмотра на поверхности наружного корпуса красной эмалью нанесена маркировка лючков «ЛКВД 4 -5», «ЛКВД 5 -6», «ЛКВД 6 -7», «ЛКВД 7 -8». «ЛКВД 8 -9». Маркировка «ЛКВД 8 -9» обозначает — «лючок компрессора высокого давления для осмотра выходных кромок лопаток VIII ступени и входных кромок лопаток IX ступени». Г. Задняя оболочка представляет собой сварной узел из переднего (3) и заднего (27) фланцев, кожуха (29), силового кольца (28) и ребра жесткости, приклепанного к кожуху. (1) К наружной поверхности оболочки приклепаны бобышки (30) для крепления трубопроводов обвязки и электрических коммуникаций. (2) На оболочке слева расположены два лючка (4) осмотра лопаток турбины. Рядом с лючками красной эмалью нанесена маркировка лючков «ЛТ 1 -2» и «ЛТ 2». Маркировка «ЛТ 1 -2» обозначает — «лючок турбины для осмотра выходных кромок лопаток I ступени и входных кромок лопаток II ступени». Маркировка «ЛТ 2» обозначает «лючок турбины для осмотра выходных кромок лопаток II ступени». Д. Кожухи (32) (8 шт. ) образуют защитный пояс над топливным коллектором камеры сгорания. Кожухи изготовлены из тонкого стального листа. Благодаря быстросъемному креплению с помощью откидных болтов (31) и кронштейнов (1) обеспечивается доступ к камере сгорания для осмотра жаровой части, к топливным форсункам для их осмотра и очистки, а также для осмотра сопловых аппаратов турбины. Е. Проставка вместе с передней (26) и задней (20) крышками, а также корпусом задней опоры образуют ресивер, куда подводится воздух от V ступени компрессора для наддува лабиринтных уплотнений турбины и охлаждения стоек задней опоры. (1) Проставка представляет собой сварной узел из титанового сплава и состоит из переднего (25) и заднего (21) фланцев, кожуха (23) и приваренных к кожуху фланцев (22) для крепления термопар, а также для монтажа радиальных маслопроводов. (2) В верхней части проставки размещается фланец (14) для крепления «плавающего уплотнения задней подвески. (3) К заднему фланцу проставки (внизу) болтами крепятся переходники (18) и (19) со сферической поверхностью для шарнирного соединения со свободной турбиной. Такелажный кронштейн (24) с отверстием в нижней части проставки предназначен для внутрицеховых перевозок газогенератора на транспортировочной тележке (до установки на раму). Е. Задний узел подвески (8) является одним из элементов крепления газогенератора к раме. Подвеска состоит из проушины (13), закрепленной болтом (16) к кронштейну (17) на корпусе задней опоры. Между болтом и проушиной установлено сферическое кольцо (15). В проушину ввернут болт (11) с контргайкой (12). Болт с помощью переходника (10) и сферического кольца (9) крепится к арке рамы. Установка газогенератора в нужное положение обеспечивается величиной заворачивания болта (11) в проушину (13). Величина заворачивания должна быть не менее 30 мм. Это контролируется через контрольное отверстие (7); торец болта не должен быть выше оси отверстия. К проушине (13) и к раме с помощью болтов (6) крепится транспортировочная тяга (5). После транспортирования газогенератора к месту назначения и его монтажа на станциитранспортировочнаятяга должна быть демонтирована.
Оболочка СТ А. Оболочка предназначена для капотирования свободной турбины и вместе с наружным корпусом соплового аппарата образует кольцевой канал для выхода охлаждающего воздуха, подводимого от компрессора к опоре турбины газогенератора. Кроме того, оболочка СТ повышает непробиваемость статора в случае обрыва лопаток ротора турбины, а также служит для крепления на ней внешних коммуникаций. Б. Оболочка свободной турбины состоит из собственной оболочки, обоймы и кольца. В. Оболочка (13) представляет собой клепано-сварной узел, состоящий из переднего фланца (3), кожуха (5), заднего фланца (9) и трех ребер жесткости (4), приклепанных к кожуху. Фланцы изготовлены из кольцевых заготовок (сталь 12 X 18 H 9 T), а кожух — из листа толщиной 2 мм той же марки стали. (1) К наружной поверхности оболочки приклепаны бобышки для крепления трубопроводов обвязки и электрических коммуникаций. (2) В промежутке между ребрами жесткости приклепаны семь фланцев (14) со шпильками (8). На фланцах с помощью самоконтрящихся гаек(6) крепятся крышки(7) лючков осмотра лопаток турбины. (3) Между передним фланцем и ребром жесткости на горизонтальной оси приклепаны два фланца(10), к которым болтами (11) прикреплены две цапфы (12) из четырех, предназначенные для установки и крепления свободной турбины на раме. (4) Передний фланец (3) имеет цилиндрическую проточку, в которую с зазором по наружному диаметру устанавливают обойму (1), предназначенную для соединения оболочки свободной турбины с сопрягаемой поверхностью газогенератора. Обойму после центрированиязакрепляют на переднем фланце оболочки с помощью болтов и кольца (2). Г. Обойма (1) изготавливается из титанового сплава и представляет собой точеное кольцо уголкового сечения, являющееся уплотняющим звеном между газогенератором и свободной турбиной, предупреждающим утечку охлаждающего воздуха из кольцевого канала, образуемого оболочкой свободной турбины.
Система запуска Запуском двигателя является процесс вывода его на режим прогрева (n. ВД = 5800 об/мин). Запуск двигателя производится в процессе запуска ГПА по сигналу открытия крана № 11 пускового газа. Запуск полностью автоматический с обеспечением прекращения запуска при возникновении неисправности и с сигнализацией о причине аварийного останова. Б. Наряду с запуском система обеспечивает проведение холодной прокрутки. В. Для обеспечения надежности и безопасности перед запуском двигателя и в процессе его предусматривается ряд блокировок и защит. Г. Перед запуском двигателя должны быть выполнены следующие предпусковые условия: — уровень масла в маслобаке двигателя — в норме; — температура масла в маслобаке двигателя — не менее 15°С; — температура масла на входе в переднюю опору двигателя — не менее 5°С; — стопорный клапан — закрыт; — клапан на линии подпитки двигателя маслом — открыт; — регулятор оборотов двигателя — в положении «РОmin»; — напряжение аккумуляторных батарей не менее 23 В. Д. В процессе запуска вводятся защиты по: — негерметичности дозатора; — высокому давлению пускового газа; — низкому давлению топливного газа; — опасной частоте вращении турбины стартера; — несоответствию частоты вращения ротора ВД; — несоответствию положения КПВ и РНА; — высокой температуре газа на входе в СТ; — помпажу двигателя; — минимальному уровню масла в маслобаке двигателя; — опасной частоте вращения СТ; — высокой температуре масла на выходе из опоры турбины двигателя; — низкому напряжению аккумуляторных батарей.
Стартер служит для раскрутки ротора компрессора ВД двигателя до частоты вращения, равной 2600 об/мин, по достижении которой стартер отключается, а двигатель самостоятельно выходит на режим прогрева. Б. Стартером также осуществляется холодная прокрутка двигателя. В. Стартер устанавливается на коробке приводов агрегатов. Г. Турбина стартера приводится во вращение природным газом. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ А. Давление газа, подводимого к стартеру 3. . . 4, 5 кгс/СМ 2 Б. Давление газа перед турбиной стартера, автоматически поддерживаемое регулирующей заслонкой (избыточное над давлением в выхлопном патрубке 2, 5 + 0, 2 кгс /СМ 2 В. Номинальная мощность стартера при частоте вращения выходного валика 2500 об/мин 90± 8 л. с. Г. Направление вращения выходного валика по ГОСТ 1630 -46 Правое Д. Сухая масса стартера Не более 18 кг Е. Частота вращения выходного валика, ограничиваемая центробежным выключателем стартера 3800 об/мин ОПИСАНИЕ А. Стартер состоит из следующих основных узлов: — турбины (12) (рис. 8. 7); — двухступенчатого редуктора (первая ступень (13) и вторая ступень , (15)) — маслонасоса (14) — обгонной муфты сцепления (16); — системы управления. Б. Турбина — осевая, реактивная. В. Редуктор — двухступенчатый, с общим передаточным числом i = 13. Первая ступень (13) — простая, с внутренним зацеплением, вторая ступень (15) планетарная. Г. Маслонасос — плунжерного типа. Привод маслонасоса осуществляется от эксцентрикового кулачка водила второй ступени редуктора. Д. Обгонная муфта сцепления (16) работает по принципу кинематической пары «винт-гайка» и состоит из ведущей полумуфты с трехзаходной внутренней прямоугольной резьбой, ведомой полумуфты, винта с трехзаходной прямоугольной резьбой и набора тарельчатых пружин. Сцепление полумуфт осуществляется торцевыми храповыми зубьями. Е. В систему управления входят: — пусковая заслонка (8) с электромеханизмом (9); — регулирующая заслонка (10) с сервопоршнем (4); — регулятор, который включает в себя мембрану (1) и двусторонний клапан (2), опирающийся через пружину на регулировочный винт (3); — центробежный выключатель (11); — электромагнитный клапан (7). Ж. Обе заслонки вмонтированы во входной патрубок стартера. Электромеханизм пусковой заслонки крепится к наружному фланцу корпуса. Регулятор с электромагнитным клапаном размещаются снаружи на крышке корпуса стартера.
Свеча зажигания СПН-4 -3 -Т служит для воспламенения топливно-воздушной смеси в воспламенителях камеры сгорания. Б. На двигатель устанавливаются две свечи, по одной в каждый воспламенитель. ОПИСАНИЕ И РАБОТА А. Низковольтная экранированная свеча поверхностного разряда СПН-4 -3 -Т состоит из корпуса, центрального и бокового кольцевых серебреных электродов и керамического изолятора между ними. Б. При изготовлении свечи на поверхность изолятора распыляется тонкий прерывистый слой серебра, по которому при работе происходит искровой разряд. Во время работы свечи при подаче пускового топливного газа напиленный слой частично выгорает. Для его восстановления при каждом запуске производится включение системы зажигания без подачи пускового топлива «тренировка» свечей. В. Для уплотнения стыка между свечой и воспламенителем устанавливается медное кольцо, поставляемое со свечой.
Масляная система