Воздухоподогреватель

Воздухоподогреватель (рис. 61) предназначен - для подо­грева воздуха, поступающего в камеру сгорания, продуктами сгорания, выходящими из турбины.

В газотурбинной установке применен пластинчатый воздухо­подогреватель противоточного типа, общей поверхностью на­грева 2880 м².

Из условий компоновки и транспортировки воздухоподогреватель разделен на две секции, которые включены параллельно по воздуху и по газу.

Каждая секция воздухоподогревателя изготовляется из ше­сти пакетов, которые собираются из элементов, составленных из 2-х штампованных листов нержавеющей стали толщиной 1 мм. На поверхности каждого листа имеются выштамповки продолговатой обтекаемой формы. В листе можно условно выделить три участка: входной, выходной и противоточный (средний). На входном и выходном участках длина выступов посте­пенно уменьшается; этим создается равномерное распределение воздуха по высоте листа. В средней части выштамповываются профили овальной формы, расположенные в шахматном по­рядке. Сложенные в элемент два листа образуют внутренние воздушные каналы и волнообразную щель на входном и выход­ном участках. Элемент сваривается по кромкам контактной электросваркой. Соединение элементов между собой произво­дится по входному и выходному участкам аргонодуговой сваркой.

Собранные в пакет элементы образуют каналы двуугольной формы для прохода продуктов сгорания. Таким образом, каж­дый лист омывается с обеих сторон теплообменивающимися сре­дами, а выштамповки на листах интенсифицируют теплопере­дачу.

Специальные гребенки, изготовленные из листовой стали, ввариваются в местах входа и выхода воздуха по конфигурации образующейся зубчатой линии.

С боковых и торцевых сторон пакета устанавливаются утол­щенные листы. Соединение гребенок с элементами и пакетов между собой осуществляется электросваркой.

Пакеты в секции расположены двумя параллельными груп­пами по три в каждой и соединены между собой двумя полу­круглыми крышками. Между этими группами образуется кол­лектор, из которого воздух распределяется по пакетам.

С боковых и торцевых сторон секции привариваются полу­овальные крышки, которые служат сборными воздушными кол­лекторами, а также для уравнивания давления по обе стороны крайних листов пакетов. К крышкам привариваются ребра, ко­торые придают конструкции большую жесткость, а также плиты с ребрами, предназначенные под опоры и для транспортировки и окантовки секции. В крышках и в коллекторе устанавливаются направляющие листы, служащие для лучшей организации по­тока и уменьшения сопротивления по воздушному тракту.

Для входа и выхода воздуха к секции привариваются круг­лые патрубки с фланцами, а для продуктов сгорания - прямо­угольные фланцы (воротники).

Воздух из компрессора поступает в верхний патрубок секции и равномерно распределяется по входным участкам поверхности нагрева. Двигаясь по воздушным каналам навстречу продуктам сгорания, воздух нагревается, собирается в полуовальных крышках и затем через нижний патрубок направляется в камеру сгорания. Охлажденные продукты сгорания по газопроводу на­правляются в дымовую трубу.

Секции воздухоподогревателя устанавливаются вертикально, на четырех лапах.

Так как секции находятся под открытым небом, то для уменьшения тепловых потерь они должны быть изолированы тепловой изоляцией и защищены от атмосферных осадков металлическими листами (обшивкой).

Рис. 61. Воздухоподогреватель.

Вопросы для самопроверки:

1. Состав блока турбогруппы.

2. Передний блок и компрессор.

3. Турбины.

4. Рама-маслобак.

5. Подшипник силового ротора.

6. Воздухоподогреватель.

Камера сгорания

Камера сгорания (рис. 62) предназначена для осуществле­ния непрерывного процесса сжигания газообразного топлива в потоке сжатого воздуха, поступающего в камеру из воздухо­подогревателя. Продукты сгорания с требуемой температурой направляются через переходной патрубок в газовую турбину.

Рис. 62. Камера сгорания.

1 – смеситель вихревой; 2 – фронтовое устройство; 3 – корпус камеры сгорания; 4 – крышка; 5 – горелка основная; 6 – горелка дежурная, 7 – воспламенитель,8 – малые лопаточные венцы, 9 – большой лопаточный венец, 10 – изогнутая лопатка.

Камера сгорания выполнена семигорелочной, со смесителем вихревого типа и состоит из следующих основных узлов:

— горелочного устройства;

— фронтового устройства;

— вихревого смесителя;

— корпуса камеры с крышкой.

Горелочное устройство состоит из 6 основных горелок (5), одной дежурной (6) и двух воспламенителей (7). Основные горелки располо­жены по окружности и соединены общим кольцевым коллекто­ром, подводящим газ. Количество газа, подаваемое в основные горелки в зависимости от режима работы агрегата, определяется величиной открытия регулирующего клапана. Дежурная горелка расположена в центре и конструктивно объединена с двумя воспламенителями. Дежурная горелка на всех режимах работы агрегата имеет постоянный расход газа, который подводится к ней (также как и к воспламенителям) помимо регулирующего клапана, через дроссельные шайбы, диаметр отверстий которых определяется требуемым расходом газа.

Основная горелка состоит из головной части, топливоподводящей трубы и фланца для крепления горелки к крышке камеры сгорания. Головная часть выполнена из конуса, соединенного с топливоподводящей трубой, цилиндра, которым горелка сво­бодно вставляется во втулку малого лопаточного венца фрон­тового устройства, и перфорированной конической головки. Топливоподводящая труба горелки присоединяется к топливному коллектору с помощью ввертного штуцерного соединения. Газо­образное топливо из коллектора подводится к головной части горелки и поступает во фронтовое устройство камеры сгорания через несколько рядов мелких отверстий в конической головке. Дежурная горелка состоит из головной части, топливоподводящей трубы, двух одинаковых воспламенителей и фланца, соеди­няющего все детали дежурной горелки и служащего для креп­ления ее к крышке камеры. Головная часть дежурной горелки по конструкции аналогична головной части основной горелки.

Воспламенитель рис.(63) состоит из приваренной к фланцу трубы, разделенной диаметральной перегородкой на две полости. В одну из этих полостей в фиксированном положении встав­ляется газоподводящая трубка (5), крепящаяся гайкой. В другой полости располагаются электроды свечи зажигания (4), ввернутой во фланец. Через штуцерное соединение к воспламенителю под­водится газ и, попадая в газоподводящую трубку, выходит из нее несколькими струями. Газ проходит через отверстия в пере­городке и эжектирует воздух, попадающий в трубу воспламенителя через ряд отверстий по окружности трубы. Газовоздушная смесь попадает к электродам свечи зажигания и воспламеняется при ее включении. Образующийся факел по трубе направляется в сторону головки дежурной горелки. Благодаря перепаду дав­ления на малом лопаточном венце фронтового устройства, пламя воспламенителя втягивается между лопатками и зажигает газо­воздушную смесь дежурной горелки, после чего воспламенитель прекращает свою работу. Оба воспламенителя расположены симметрично относительно дежурной горелки и включаются в работу параллельно, чем достигается большая надежность системы зажигания.

Рис. 63. Запальное устройство.

1 - корпус; 2 – перегородка; 3 – отверстия; 4 – свеча зажигания; 5 – газораспределительная трубка.

Фронтовое устройство (2) рис. 62 предназначено для подачи первичного воздуха в зону горения, смешения его с газовым топливом и ста­билизации факела на всех режимах работы. Фронтовое устрой­ство состоит из 7 малых лопаточныхвенцов (шести по окружно­сти и одного в центре) и одного большого лопаточного венца, расположенного вокруг малых. Каждый из малых лопаточных венцов состоит из ряда плоских лопаток, вваренных под опре­деленным углом между двумя обечайками, и придает воздуху вращательное движение. Во внутренние обечайки этих венцов вставляются головные части горелок. Шесть малых лопаточных венцов ввариваются в общий конус, располагаясь по его окруж­ности. Один малый венец, для дежурной горелки, приваривается в центральной части конуса, который с помощью сварки соеди­нен с большим лопаточным венцом. Последний состоит из ряда изогнутых лопаток, вваренных между двумя обечайками. За­крутка малых венцов противоположна закрутке большого. К на­ружной обечайке большого лопаточного венца приварены конус и цилиндрическая обечайка, которая телескопически входит в обечайку вихревого смесителя. Этим обеспечивается свобода теплового расширения фронтового устройства, крепление кото­рого к корпусу камеры осуществляется с помощью двух лап с прорезями, выполненными для компенсации радиальных рас­ширении. Фронтовое устройство изготовляется из листовой аустенитной стали.

Вихревой смеситель (1) рис. 62 предназначен для смешения продуктов сгорания с вторичным воздухом и получения достаточно равно­мерного поля температур на выходе из камеры сгорания. Вихре­вой смеситель состоит из двух концентрично расположенных обечаек, из которых внутренняя имеет два диаметрально проти­воположных треугольных выреза, по боковым сторонам которых, в кольцевом пространстве, установлены ряды изогнутых лопаток. Последние разделяют общий осевой поток вторничного воздуха, движущийся в кольцевом пространстве, на два потока и направ­ляют их под прямым углом, через вырезы, внутрь огневой части. Два парных вихря, образовавшиеся внутри огневой части, вза­имодействуют с продуктами сгорания, обеспечивая их переме­шивание с вторичным воздухом.

Лопатки смесителя, расположенные под углом к его оси, двумя парами сходящихся рядов с одной стороны привари­ваются к внутренней обечайке, с другой — к бандажам, имею­щим разрезы через каждые четыре лопатки. Наружная обечайка смесителя надевается на бандажи и в передней части (по ходу воздуха) центрируется радиально расположенными обтекате­лями и ребрами, приваренными к внутренней обечайке. На вы­ходе наружной обечайки, за лопатками, к ней приваривается по торцу, между наружной и внутренней обечайками, заглушающее кольцо, препятствующее проходу воздуха в осевом направ­лении. Обтекатели и ребра соединяют при помощи четырех втулок и пальцев наружную и внутреннюю обечайки, допуская сво­боду их относительных перемещений.

Смеситель крепится к корпусу камеры при помощи двух нар пальцев, заглушённых снаружи ввертными пробками. Два из этих пальцев входят во втулки на смесителе и фиксируют его осевое положение, а два других входят в шпонки, расположен­ные на наружной обечайке и допускают свободу осевого пере­мещения всего смесителя в целом.

Корпус камеры (3) и крышка (4) образуют прочный корпус, воспри­нимающий внутреннее давление воздуха. Корпус представляет собой цилиндрический барабан с двумя врезанными в него овальными, переходящими в круглые, патрубками, заканчиваю­щимися фланцами. По этим патрубкам в камеру подводится воздух. На торцах барабана имеются два фланца для крепле­ния крышки и соединения камеры сгорания с переходным па­трубком, связанным с газовой турбиной. Кроме того, на корпусе размещаются еще три небольших патрубка для крепления фотодатчиков контроля факела.

Для установки камеры сгорания на раму и направленного теплового расширения на корпусе имеются две лапы и продоль­ная шпонка.

Крышка является днищем корпуса и состоит из штампован­ной овальной части и фланца для соединения с корпусом камеры. На крышке располагаются наварыши для крепления горе­лок и кольцевой коллектор основного газа с двумя входными патрубками.

Вопросы для самопроверки:

1. Назначение и состав камеры сгорания.

2. Горелочное устройство.

3. Фронтовое устройство.

4. Вихревой смеситель.

5. Корпус камеры и крышка.