Сопловые аппараты турбин ТНА

Сопловые аппараты представляют собой:

· или отдельные сопловые отверстия;

· или решетки, образованные набором профилированных лопаток.

Из сопловых отверстий обычно образуют СА активных парциальных турбин. Из решеток образуют сопловые аппараты ступеней реактивных турбин, а также направляющие аппараты активных турбин.

Сопловые отверстия выполняют непосредственно в корпусе газосборника турбины. Они имеют конические каналы полностью осесимметричные или с деформированным выходным сечением: от круглой формы в критике до овальной или близкой к кольцевому сегменту на выходе из сопла.

В некоторых случаях сопловые отверстия СА выполняются в виде отдельных сопловых блоков, устанавливаемых в окна корпуса газосборника. Сопловые блоки крепятся к корпусу газосборника сваркой или на болтах.

Для уменьшения тепловых потерь сопловые блоки могут заключаться в кожухи, заполненные стекловатой. Отдельное сопло СА может впресовываться в корпус турбины.

В турбинах с большой парциальностью наиболее целесообразной конструкцией соплового аппарата является сопловая решетка, состоящая из набора лопаток (рис. 7.6). Лопатки сопловых решеток могут также объединяться в блоки (сегменты). Для простоты изготовления одна из стенок лопатки сопловой решетки может быть плоской.

КПД турбины. Расположение сопел СА по окружности колеса парциальной турбины оказывает значительное влияние на потери и КПД турбины. Наименьшие потери имеют турбины, у которых сопла сгруппированы в одном месте. Если сопло или группу сопел расположить по окружности в двух диаметральных секторах, КПД турбины снижается на 4–6 %. Если сопла разместить в трех равномерно расположенных секторах, КПД снижается на 7–9 %, если в четырех – на 10–12 % и т.д.

Рис. 7.6. Сопловой аппарат и рабочее колесо газовой турбины: 1 – вал; 2 – сопловые лопатки; 3 – диск; 4 – рабочие лопатки

Поэтому целесообразно группировать сопла в одном секторе, но при этом увеличиваются вибронапряжения в лопатках, и условия их работы ухудшаются.

Для снижения уровня вибронапряжений в лопатках увеличивают осевой зазор между сопловым аппаратом и колесом турбины до 1,5–4 мм и более (но при этом возрастают гидравлические потери).

Учитывая гидравлическое совершенство турбины и вибропрочность лопаток, применяют турбины:

1) или с равномерным расположением сопел по окружности;

2) или с соплами, сосредоточенными в одном секторе.