Корпус заднего подшипника турбины ВК-50

Р и с. 4.1. Задний встроенный подшипник турбины ВК-50-3:
1 – сопловая лопатка последней ступени; 2 – рабочая лопатка последней ступени;
3 – внутренний обвод выходного патрубка 4; 5 – вестовая труба; 6 – заднее концевое
уплотнение; 7 – валоповоротное устройство; 8 – корпус подшипника; 9 – опорный подшипник генератора; 10 – продольная шпонка; 11 – фундаментная рама; 12 – муфта полугибкая; 13 – ребра приварные; 14 – опорный подшипник турбины; 15 – насадной диск
последней ступени

Температура пара на выходе из цилиндра невысока, что позволяет выполнить корпус подшипника совместно с корпусом цилиндра. Такие подшипники называют встроенными. Они проще, чем выносные, и занимают меньше места. Правда, в некоторых случаях их жесткость оказывается недостаточной.
Внутренний обвод 3 выходного патрубка 4 образует коническую поверхность, внутрь которой вставляется корпус подшипника 8, нижняя половина которого приварными ребрами 13 крепится к выходному патрубку.
Низкая температура выходного устройства позволяет упростить и опирание корпуса на фундаментные рамы. Опорные поверхности можно уже не располагать на оси цилиндра, а переместить их на уровень отметки пола турбинного помещения прямо на фундаментных рамах.
В вертикальной плоскости между фундаментными рамами 11 и опорными поверхностями устанавливают продольные шпонки 10, вдоль которых может перемещаться корпус подшипника.
В корпусе подшипника по краям расположены опорные подшипники: слева 14 – ротора турбины, справа 9 – ротора электрогенератора. Соединены роторы полугибкой муфтой (рис.4.2), допускающей весьма незначительный излом линии осей соединяемых валов, который может возникнуть в работе вследствие различного температурного расширения опор турбины и генератора, за счет деформации зига на соединительной части 3 муфты.

Р и с. 4.2. Полугибкая муфта между турбиной и генератором:
1 – полумуфта на валу турбины; 2 – полумуфта на валу генератора; 3 – соединительная часть муфты; 4 – болты специальные (под развертку), соединение при ревизии не разбирается;
5 – болты специальные (под развертку) для соединения обеих половин муфты; 6 – болты
отжимные для разборки обеих половин муфты; 7 – шайбы под гайки; 8 – шплинты:
9 – клиновые шпонки из двух половин; 10 – шестерня валоповоротного устройства

При соединении муфты излом линии валов недопустим. Полугибкая муфта передает незначительные осевые усилия от ротора генератора на упорный подшипник турбины.
Связь полумуфт роторов турбины 1 и генератора 2 с соединительной частью 3 выполняется жесткой при помощи болтов 4 и 5, пригоняемых к отверстиям «под развертку». Разборным является стык соединительной части 3 с полумуфтой 2 генератора. Этот стык не должен подвергаться разборке при обычных работах, связанных с ревизией турбины, и разъединяется только в случае необходимости выемки ротора из турбины.
Болты соединений должны заходить в отверстия плотно под действием легких ударов свинцового молотка.
Полумуфты турбины 1 и генератора 2 насаживаются на вал с натягом и, кроме того, связаны с ним клиновыми шпонками 9. После насадки муфт биение торца соединительной части и полумуфты генератора должно быть менее 0,02 мм.
На полугибкой муфте насажена шестерня 10, соединяемая с валоповоротным устройством (ВПУ), изображенным на рис.4.3, а, б, в. ВПУ вращает ротор турбогенератора во время пуска и останова турбины с частотой около 4 об/мин, обеспечивая равномерный прогрев и остывание роторов, что предотвращает их тепловой прогиб. ВПУ используется также при ремонтах и настройке автомата безопасности.
Валоповоротное устройство турбины ВК-50-1 ЛМЗ (см. рис.4.3, а, б, в) размещено на задней части крышки подшипника турбины со стороны генератора. Устройство состоит из приводного электродвигателя трех-фазного тока 8,3 кВт, 380 В, 780 об/мин и двухступенчатой редукторной передачи к ротору турбоагрегата, образованной из одной червячной передачи и одной пары цилиндрических зубчатых колес, с передаточным отношением 1:173. Число оборотов ротора турбоагрегата при работе валоповоротного устройства составляет около 4,25 в минуту.
Ротор электродвигателя 1 соединен с червячным валом 2 эластичной муфтой, имеющей пальцы с резиновыми манжетами. Ротор двигателя вращается по направлению часовой стрелки, если смотреть на электродвигатель со стороны муфты. Осевое усилие червячного вала воспринимается шариковым упорным подшипником 52. На стороне вала, противоположной муфте, насажен маховик 49, служащий для вращения передачи вручную при ее включении и выключении (см. ниже).
Червячное колесо 3-4 и ведущая шестерня 6 размещены на общем валу 5. Червячное колесо закреплено на валу при помощи шпонки 61. Ведущая же шестерня 6 сидит на двух винтовых шлицах 7 вала с углом подъема 39°. Путем осевого перемещения шестерни 6 но шлицам вдоль вала, как гайки по ходовому винту, осуществляется сцепление и расцепление передачи с ведомой шестерней 8, сидящей на промежуточной части 9 между полумуфтой 10 на роторе турбины и полумуфтой 11 на роторе генератора.
Перемещение шестерни 6 производится внутренним сдвоенным рычагом 18, связанным с шестерней при помощи двух роликов 17, заходящих в кольцевую выточку удлиненной ступицы шестерни 6. Внутренний сдвоенный рычаг 18 связан с наружным рычагом 12 при помощи валика 14, на котором заклинены оба рычага.
 

а
Р и с. 4.3. Валоповоротное устройство турбины ВК-50-1 ЛМЗ
(Начало):
 

 
б
Р и с.4.3. Валоповоротное устройство турбины ВК-50-1 ЛМЗ (Продолжение):
1 – приводной электродвигатель; 2 – червяк; 3 – бронзовый обод червячного колеса;
4 – ступица червячного колеса; 5 – вал червячного колеса; 6 – ведущая шестерня;
6a – ведущая шестерня в выключенном положении; 7 – два шлица на валу 5; 8 – ведомая шестерня; 9 – промежуточная часть муфты между турбиной и генератором; 10 – полумуфта на валу турбины; 11 – полумуфта на валу генератора; 12 – наружный рычаг;
12a – наружный рычаг в выключенном положении; 13 – выступ на наружном рычаге;
14 – валик; 15 – шпонки; 16 – палец; 17 – ролик; 18 – сдвоенный внутренний рычаг;
19 – стакан пружины; 20 – пружина; 21 – стопор; 22 – шайба; 23 – конечный выключатель; 24 – штифт с роликом конечного выключателя; 25 – фиксирующий штифт; 26-защелка;
27 – пружина; 28 – гайка; 29 – головка защелки; 30 – замковая планка; 31 – стопорная гайка; 32 – установочное кольцо; 33 – бурт на валу червячного колеса; 34 – стальные вкладыши с баббитовой заливкой; 35 – опорный шарикоподшипник; 36 – упорная гайка;
37 – крышка заднего подшипника турбины; 38 – четыре стопорных шайбы для крепления верхних половин вкладышей 34; 39 – винт к 38; 40 – запорный масляный вентиль;
41 – наружный коллектор маслопровода; 42 и 43 – маслопроводы к подшипникам вала червячного колеса; 44 и 45 – маслопроводы к подшипникам червячного вала; 46 – внутренний масляный коллектор для смазки зацеплений червячной передачи и цилиндрических шестерен; 47 – наружный маслопровод к 46; 48 – напорный маслопровод от системы смазки турбины; 49 – маховик; 50 – пеньковая набивка; 51 – упорная гайка; 52 – упорный шарикоподшипник; 53 – установочное кольцо; 54 – опорные шарикоподшипники к 2;
55 и 56 – полумуфты; 57 – палец; 58 – резиновые манжеты со стальными втулками;
59 – кожух муфты; 60 – кожух маховика; 61 – шпонка червячного колеса

Верхний конец наружного рычага выполнен в виде рукоятки, которой пользуются для поворота рычага в сторону турбины при включении валоповоротного устройства в работу. Наружный рычаг 12 имеет в нижней части выступ 13, в который упирается стакан 19 сжатой пружины 20. Пружина всегда стремится повернуть рычаг 12 в сторону генератора и завести его в замковую планку 30, где в сквозной прорез рычага под действием пружины 27 заскочит защелка 26 и застопорит валоповоротное устройство в выключенном положении.
В выключенном положении, показанном на рис.4.3, б пунктиром, ведущая шестерня 6а смещена в сторону турбины и выведена из сцепления с ведомой шестерней 8 на муфте. Для того чтобы ввести шестерни в зацепление и включить валоповоротное устройство, следует оттянуть в сторону головку 29 защелки 26 для освобождения рычага 12, затем отвести за ручку рычаг 12 в сторону турбины до упора зубцов ведущей шестерни 6 в торцевую поверхность зубцов ведомой шестерни 8. Для совмещения винтовых пазов шестерни 6 со шлицами вала 5 червячного колеса необходимо открыть кожух 60 маховика 49 и, нажимая на рычаг 12 в том же направлении (в сторону турбины), начать вращать маховик в любую сторону до тех пор, пока ведущая шестерня 6 не войдет на 4-5 мм в зацепление с ведомой шестерней, что соответствует величине осевого люфта между винтовыми пазами шестерни и шлицами вала.

в
Р и с.4.3. Валоповоротное устройство турбины ВК-50-1 ЛМЗ (Окончание):

После этого необходимо вращать маховик по часовой стрелке до упора, который соответствует предельному осевому смещению шестерни 6, впритык к кольцевому бурту 33 вала 5 червячного колеса. Это положение соответствует полному зацеплению шестерен 6 и 8.Одновременно рычаг 12 подойдет почти вплотную к фиксирующему штифту 25 (с зазором 0,2-0,3 мм) и подожмет штифт с роликом 24 конечного выключателя 28, что вызовет включение приводного электродвигателя, т. е. пуск валоповоротного устройства в работу.
Назначение конечного выключателя состоит в том, чтобы исключить возможность пуска электродвигателя при неполном зацеплении шестерен 6 и 8.
Во время работы валоповоротного устройства в шлицевом соединении возникает осевое давление порядка 4 т, которое через шестерню 6 передается на кольцевой бурт 33 вала червячного колеса и через концевую гайку 36 воспринимается упорным шариковым подшипником 55.
Валоповоротное устройство нормально выключается автоматически на ходу при работающем приводном электродвигателе в тот момент, когда число оборотов ротора турбоагрегата в результате пуска пара в турбину начнет превышать число оборотов шестерни 8, установленное электродвигателем. В этом случае осевое усилие, воспринимаемое шестерней 6 в шлицевом соединении, изменит знак и окажется направленным в сторону турбины. В результате шестерня 6 быстро выйдет из зацепления с шестерней 8 на роторе турбоагрегата и одновременно сместит наружный рычаг 12 в сторону генератора, чем будет произведено отключение приводного электродвигателя валоповоротного устройства. Усилием пружины 20 рычаг 12 будет смещен в крайнее нерабочее положение, где будет застопорен защелкой 26.
Если ротор турбины не вращается (приводной электродвигатель валоповоротного устройства отключен помимо конечного выключателя 23), то выключение валоповоротного устройства из рабочего положения производится вручную путем вращения маховика 49 против часовой стрелки, в результате чего шестерня 6 будет сдвигаться в осевом направлении в сторону турбины. Как только ведущая шестерня 6 выйдет из зацепления с ведомой шестерней 8, она будет усилием пружины 20 при посредстве внутреннего рычага 18 смещена в крайнее нерабочее положение. Одновременно под воздействием той же пружины наружный рычаг 12 повернется до предела в сторону генератора, где он будет застопорен защелкой 26.
Ко всем трущимся частям подведено масло под давлением из маслопровода смазки турбины через запорный вентиль 40. Масло распределяется при помощи наружного коллектора 41 и внутреннего коллектора 46 к отдельным точкам, которые показаны и перечислены на рис.4.3.
При падении давления масла в системе смазки турбины до 0,15 кг/см2 по манометру валоповоротное устройство автоматически выключается под воздействием реле пуска аварийного масляного насоса, которое отключает приводной электродвигатель.

4.1. УКАЗАНИЯ ПО МОНТАЖУ, РЕВИЗИИ И ИСПЫТАНИЮ
При разборке и сборке рычагов и внутреннего маслопровода следует застопорить в крайнем нижнем положении стакан 19 пружины 20; пружина сжимается рычагом 12 до совпадения риски на стакане с корпусом, после чего стакан зажимается винтом 21 при вынутой установочной шайбе 22. Шайбу 22 необходимо поставить на место до ввода валоповоротного устройства в действие.
Крышку с собранным валоповоротным устройством надлежит ставить на место в турбину исключительно при выключенном его положении.
При очередных ревизиях надлежит проверить следующее:
1) что осевой зазор в зацеплении червяка составляет 0,3-0,5 мм;
2) что при резком повороте маховика вручную и нерабочем положении червяк и ротор электродвигателя легко и продолжительно вращаются;
3) что до установки на турбине крышки с собранным валоповоротным устройством наружный рычаг 12, отведенный вручную в рабочее положение до упора в контрольный штифт 25, сам быстро садится обратно на замок под действием сжатой пружины 20;
4) что после установки на турбине включение и выключение ведущей шестерни 6 вручную происходит без всяких затруднений.
 

4.2. ИНСТРУКЦИЯ ПО ОБСЛУЖИВАНИЮ ВАЛОПОВОРОТНОГО УСТРОЙСТВА
4.2.1. Пуск
1. Открыть вентиль 40 для подачи масла на смазку.
2. Открыть кожух 60 маховика 49, повернуть его в сторону.
3. Оттянуть за головку 29 защелку 26, стопорящую наружный рычаг 12 (наклоненный до пуска валоповоротного устройства в сторону генератора), и повернуть рычаг в сторону турбины до упора.
4. Отжимая рычаг в сторону турбины, начать вращать маховик в любую сторону. Как только рука почувствует, что ведущая шестерня села на шлицы вала червячного колеса, вращать маховик по часовой стрелке до тех пор, пока наружный рычаг не будет доведен до фиксирующего штифта 25. В этот момент приводной электродвигатель сам включится в работу (о чем можно судить по вращению маховика) и начнет вращать ротор турбоагрегата.
5. Закрыть кожух 60 маховика и закрепить его.
4.2.2. Остановка
Валоворотное устройство выключается автоматически после первого «толчка» ротора турбины, как только число оборотов ротора начнет превы-шать первоначальное число оборотов, которое задавалось валоповоротным устройством. После толчка турбины необходимо проследить за тем, чтобы механизм валоповоротного устройства исправно сработал и наружный рычаг 12 после остановки электродвигателя повернулся в выключенное поло-жение и оказался застопоренным защелкой. После остановки валоповоротного устройства следует закрыть вентиль 40, чтобы приостановить подачу масла на смазку.
Если ротор турбины не вращается и электродвигатель валоповоротного устройства оказался отключенным помимо конечного выключателя 23, а валоповоротное устройство находится в рабочем положении, то для выключения его необходимо:
1) открыть кожух 60 маховика и убедиться в том, что маховик не вращается;
2) во избежание случайного включения электродвигателя удалить его предохранители впредь до выяснения причины остановки электродвигателя;
3) вращать маховик 49 против часовой стрелки до тех пор, пока наружный рычаг 12 сам повернется в крайнее нерабочее положение в сторону генератора, где будет застопорен защелкой;
4) закрыть кожух маховика;
5) закрыть вентилем 40 подачу масла да смазку.
ВПУ современных мощных энергетических турбин мало отличаются от описанного выше. На рис.4.4 показано ВПУ турбин Т-100-130, ПТ-135-130 и Р-100-130 ТМЗ, имеющее те же принципиальные элементы, что и ВПУ ВК-50-90 ЛМЗ.
Устройство включает в себя электродвигатель переменного тока мощностью 22 кВт с частотой вращения 730 об/мин, редуктор и механизм дистанционного и ручного управления. Электродвигатель 15 соединяется с редуктором муфтой 16 с эластичными втулками. Редуктор имеет две ступени: первую – червячную, с передаточным отношением 1:45, вторую – зубчатую, с передаточным отношением 28:132, суммарное передаточное отношение 1:212.
Червяк 7, ведущая шестерня 4 и вал червячного колеса 3 выполняются из стали 40Х, причем две последние детали имеют азотированные рабочие поверхности. Червячное колесо имеет обод из бронзы ОФ-10-1 и ступицу из стали и жестко закреплено на валу шпонкой и гайкой. Ведущая шестерня может перемещаться вдоль вала червячного колеса по шлицевому соединению с двойным винтовым зубом с помощью рычагов, закрепленных на валу 11. Из двух рычагов. расположенных снаружи, один (10) предназначен для ручного перемещения шестерни, а другой (12) – для ее перемещения сервомотором.
На одном из концов червяка закреплена муфта, соединяющая его с мотором, а на другом – маховик 18, позволяющий проворачивать ротор вручную.
Масляный сервомотор 5 предназначен для дистанционного включения валоповорота и выполнен поршневым с односторонним подводом масла, которое подается от линии смазки.
В выключенном состоянии валоповоротного устройства ведущая шестерня сдвинута в сторону регулятора частоты вращения до упора в кольцо на валу червячного колеса, между зубцами шестерен обеспечивается зазор 3-5 мм. В этом положении шестерня удерживается пружиной 13, помещенной в стакан, который давит снизу на короткий наружный рычаг и через вал и внутренний рычаг 14 – на шестерню.
При дистанционном включении валоповорота реле включает электромагнит 6, который поднимает золотник сервомотора; масло поступает в полость над поршнем сервомотора, и поршень начинает опускаться.
 

Р и с. 4.4. Валоповоротное устройство ТМЗ:
1 – соединительная часть муфты; 2 – шестерня ведомая; 3 – вал червячного колеса;
4 – шестерня ведущая; 5 – сервомотор; 6 – электромагнит; 7 – червяк; 8 – обод червячного колеса; 9 – ступица червячного колеса; 10 – рычаг наружный; 11 – вал рычагов;
12 – рычаг; 13 – пружина; 14 – рычаг внутренний (вильчатый); 15 – электродвигатель;
16 – муфта; 17 – крышка червяка; 18 – маховик; 19 – крышка червячного колеса;
20 – крышка заднего подшипника; 21 – манжета резиновая армированная

Через 8-9 с после нажатия кнопки срабатывает реле времени, включая через магнитный пускатель двигатель валоповоротного устройства. Если зубцы упирались торцами, то при повороте ведущей шестерни, как только зубцы разойдутся, они вталкиваются в зацепление амортизирующим устройством. Для лучшего захода зубцов на их торцевой поверхности делаются скосы.
Расцепление шестерен происходит, как только при подаче пара в трубину частота вращения валопровода становится больше той, которую ему сообщало валоповоротное устройство. При этом за счет винтовых шлицев ведущая шестерня выталкивается из зацепления и сжатой ранее в стакане пружиной доводится до упора в сторону регулятора, а выступ наружного рычага нажимает на конечный выключатель, останавливая мотор.
В электросхеме валоповоротного устройства имеется реле времени, позволяющее автоматически включать валоповорот каждые 15 мин. Выключение валоповорота при этом происходит от другого реле, включаемого контактами указателя угла поворота ротора. Эти контакты замыкаются при повороте ротора на 180° (примерно через 7 с).