Статор турбины низкого давления

Статор состоит (рис.5.1) из наружного корпуса 11, блоков лопаток соплового аппарат 12, внутреннего корпуса 14.

Наружный корпус (рис. 5.27) – сварная конструкция, состоящая из конической оболочки и фланцев, по которым корпус стыкуется с корпусом турбины низкого давления и корпусом опоры. Снаружи к корпусу приварен экран, образующий канал подвода охлаждающего воздуха. Внутри выполнены буртики, по которым центрируется сопловой аппарат. В районе правого фланца выполнен буртик, по которому отцентрировано и радиальными штифтами зафиксировано кольцо, несущее сотовые вставки.

Рис. 5.27. Узел соплового аппарата

Лопатки соплового аппарата (рис. 5.28) с целью повышения жесткости спаяны в одиннадцать трехлопаточных блоков. Каждая лопатка – литая, пустотелая, охлаждаемая. Перо, наружная и внутренняя полки образуют проточную часть. Наружные полки лопатки имеют буртики, которыми они центрируются по проточкам наружного корпуса. Осевая фиксация блоков сопловых лопаток осуществляется разрезным кольцом. Окружная фиксация лопаток осуществляется выступами корпуса, входящими в прорези, которые выполнены в наружных полках (рис. 5.28).

Рис. 5.28. Блок сопловых аппаратов ТНД

Наружная поверхность полок и профильной части лопаток с целью повышения жаростойкости алюмосилицируется. Толщина защитного слоя 0,02-0,08 мм. Лопатки спаиваются в блок припоем ВПР24. Для снижения перетеканий газа между блоками лопаток в прорези устанавливаются уплотнительные пластины. После пайки блоки лопаток проливаются водой под давлением 1,47·10 Па (1,5 ± 0,1 кгс/см ). Расход воды через щели в выходных кромках крайних лопаток 360 ± 60 г/с, а средней 410 ± 60 г/с.

Внутренние полки лопаток оканчиваются сферическими цапфами, по которым центрируется внутренний корпус, представляющий сварную конструкцию. В рёбрах внутреннего корпуса выполнены проточки, в которые с радиальным зазором входят гребешки внутренних полок сопловых лопаток. Этот радиальный зазор обеспечивает свободу теплового расширения лопаток. Слева на внутреннем корпусе, на заклёпках, закреплено кольцо соплового лабиринтного уплотнения. Для увеличения жёсткости левой стенки внутрен-него корпуса и направления потока охлаждающего воздуха к ней приварена оболочка. Справа болтами закреплена диафрагма с втулкой лабиринтного уплотнения и экран, организующий течение охлаждающего воздуха.

Результаты расчётов и испытаний, анализ дефектов сопловых лопаток показывает, что опасным сечением является периферийное. В табл. 5.9 приведены данные по тепловому и напряжённому состояниям лопаток для этого сечения.

Таблица 5.9

Распределение температуры по высоте лопатки для режима «максимальный» представлена на рис. 5.29.

Рис. 5.29. Распределение температуры

Опора турбины

Опора турбины состоит (рис. 5.1) из корпуса опоры 19 и корпуса подшипника 22. Корпус опоры представляет собой сварную конструкцию, состоящую из оболочек, соединённых стойками. Стойки и оболочки защищены от газового потока клёпанами экранами 17. На фланцах внутренней оболочки опоры закреплены конические диафрагмы 20, поддерживающие корпус подшипника. На этих фланцах, слева, закреплена втулка 31 лабиринтного уплотнения, а справа – экран 21, защищающий опору от газового потока. На фланцах корпуса подшипника, слева, закреплена втулка контактного уплотнения и экран, ограничивающий масляную полость. Справа винтами закреплена оболочка, на которой шпильками 23 закреплён кожух 25 и теплозащитный экран 24.

Во внутренней расточке корпуса размещён роликовый подшипник 29 (рис. 5.1). Между корпусом и наружным кольцом подшипника размещены демпферное кольцо и втулки. В кольце выполнены радиальные отверстия, через которые при колебаниях ротора прокачивается масло, на что рассеивается энергия.

Осевая фиксация колец осуществляется крышкой, притянутой к опоре подшипника винтами. В полости под теплозащитным экраном размещён откачивающий масляный насос 26 с рессорой 27 (рис. 5.1) и форсунки масляной системы с трубопроводами. В корпусе подшипника выполнены отверстия, подводящие масло к демпферу и форсункам.

Охлаждение турбины

Для обеспечения надёжности деталей турбины предусмотрено их охлаждение.

Система охлаждения турбины – воздушная, открытая, регулируемая за счёт дискретного изменения расхода воздуха, идущего через воздухо-воздушный теплообменник.

Входные кромки лопаток соплового аппарата турбины высокого давления имеют конвективно-плёночное охлаждение вторичным воздухом. Вторичным же воздухом охлаждаются полки этого соплового аппарата.

Задние полости лопаток соплового аппарата, диск и рабочие лопатки турбины компрессора, корпуса турбин, лопатки соплового аппарата турбины вентилятора и её диск с левой стороны охлаждаются воздухом, проходящим через воздухо-воздушный теплообменник. Вторичный воздух через отверстия в корпусе камеры сгорания поступают в теплообменник, там охлаждается на 150-220 К и через клапанный аппарат идёт на охлаждение деталей турбин. Воздух второго контура через стойки опоры и отверстия подводится к напорному диску, который, увеличивая давление, обеспечивает подачу его в рабочие лопатки турбины низкого давления.

Корпус турбины снаружи охлаждается воздухом второго контура, а изнутри – воздухом из-за воздухо – воздушного теплообменника, (ВВТ).

Охлаждение турбины осуществляется на всех режимах работы двигателя. Воздух, подводимый через воздухо – воздушный теплообменник, может поступать в различном количестве. При 100% расход воздуха режим работы соответствует режиму «охлаждение турбины включено». При дискретном снижении расхода охлаждающего воздуха ~ до 50% реализуется режим работы «охлаждение турбины выключено».

Система охлаждения турбины включается при наличии одной из 3 команд:

· α_РУД > 62°

· n₂ 91,5 %

· t*_T > 590 °C

Команды передаются от КРД (комплексного регулятора двигателя).

Включение системы в работу системы охлаждения происходит автоматически по электросигналам от КРД или по РУД с помощьюэлектромагнита и золотника включения охлаждения.

При α_РУД > 62° в пружинной полости золотника включения возрастает давление топлива и золотник перемещается вверх, обеспечивая подвод давления РСФ (регулятора сопла и форсажа) под поршень агрегата управления. Поршень смещается влево и закрывает подвод воздуха из-за компрессора в верхние (периферийные) полости клапанов отключения охлаждения и одновременно эти полости сообшаются с атмосферой. Под действием давления воздуха, прошедшего ВВТ, клапаны отключения охлаждения смещаются к периферии и открывает путь охлаждающему воздуху. Система охлаждения включена.

Топливо от КПД РФС может поступить к агрегату управления охлаждения и через электромагнитный клапан включения охлаждения. Этот клапан пропускает топливо при снятии с него питания. Обесточивает его комплексный регулятор двигателя при n₂ 91,5% или t*_T>590˚C.

Агрегат управления охлаждением турбины имеет микровыключатель, сигнализирующий о включении системы. Если n₂>91,5% или t*_T>590˚C а сигнал микровыключателя о включении системы не выдан, то КРД выдает сигнал в блок речевой информации. Летчик слышит команду «Обороты не выше 90%». На универсальном световом табло (УСТ) высвечивается сигнал «Обороты ниже 90%».

Одновременно канал ограничения t*_T в КРД перестраивается на нижнее значение температуры газа перед турбиной, при котором этот канал вступает в работу.