Лопатка газовой турбины
- Назначение и производство лопаток
- Хвостовик лопатки турбины
Назначение и производство лопаток
Лопатки турбин необходимы для превращения энергии входящего воздуха в механическую работу ротора.
С помощью компрессора воздух сжимается и подается в камеру сгорания газотурбинной установки. Там он смешивается с природным газом и расширяется, после чего попадает на лопатки. Под давлением газа лопасти придают движение валу, соединенному с электрогенератором.
Части лопатки газовой турбины:
- Перо – профильный элемент, представляющий собой изогнутую металлическую пластину. Как правило, его ширина составляет четверть от длины
- Хвостовик –замковый фрагмент, при помощи которого лопатка устанавливается в диск
- Полка – концевой участок пера, предназначенный для снижения вибрации и защиты замкового элемента и обода диска от воздействия горячего газа. Благодаря ее применению появляется возможность снизить толщину диска
Лопатки крепятся на диск с точно заданными отступами, через которые проходит газ – каналами. Полки образуют корпус этих каналов. Их концы в нерабочем состоянии соприкасаются между собой или имеют зазор до 0,2 мм и в сборе создают замкнутое кольцо.
Пластины функционируют в условиях влияния очень горячего газа (800-1250°С) и частых температурных перепадов, поэтому изготавливаются из жаропрочных металлов. Наиболее распространенными являются детали из сплавов на основе никеля.
Создание лопаток необходимой формы осуществляется методом литья.
Хвостовик лопатки турбины
Конструкция хвостовика лопатки зависит от ее длины и нагрузки.
Замковый элемент состоит из тела с зубцами, на которые распределяется нагрузка – элементами, опирающимися на выступы диска.Он устанавливается в паз.
Пазы дисков в газовых турбинах создаются параллельно оси вращения ротора. Такое расположение называется осевой заводкой.
Хвостовик является самым нагруженным элементом лопатки, поэтому нуждается в защите от фреттинг-коррозии и других повреждений в процессе эксплуатации.
Для этого применяют антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY 1001. Помимо снижения трения и увеличения ресурса деталей оно обеспечивает легкий монтаж и демонтаж лопаток.
Типы хвостовиков лопаток турбин
Для лопастей малой длины с небольшой центробежной силой применяются Т-образные хвостовики, имеющие один выступ. Для установки требуется разогнуть щеку диска.При необходимости замены одной лопатки приходится разбирать всю конструкцию.
Вильчатый хвостовик представляет собой деталь с несколькими вертикальными выступами, напоминающими вилку. Они вставляются в паз и закрепляются специальными замками. Преимуществом такой установки является возможность замены одного элемента без разбора системы.
Наиболее работоспособным видом крепления лопатки на диск является елочный хвостовик. Он состоит из нескольких пар зубьев, каждая из которых может выдерживать центробежные нагрузки в 2-3 тонны. Однако из-за концентрации напряжения на выступах могут появляться усталостные трещины. Для их производства необходима высокая точность расчетов и последующего изготовления для равномерности распределяемой нагрузки.