CHƯƠNG 1. KẾT CẤU TUA BIN KHÍ TÀU THỦY
1.3. Kết cấu tua bin
Ngày ngay tuabin chính thường là những tuabin hướng trục với một, hai hay nhiều tầng, có làm mát và không làm mát cánh động.
Kết cấu các phần của tuabin khí phụ thuộc vào điều kiện làm việc đặc biệt:
- Nhiệt độ của khí bắt đầu vào phần tuabin cao nên tại cửa vào sử dụng vật liệu chịu nhiệt và các phương pháp làm mát cánh động và bánh động tua bin;
- Áp suất dòng khí qua các tầng cánh ít thay đổi, tăng không đáng kể trong khi giãn nở dẫn đến các chiều cao của các tầng cánh công tác ít thay đổi từ tầng đầu tiên đến tầng cuối cùng;
- Tổn thất do truyền nhiệt không đáng kể ( nhỏ hơn 3÷5 lần so với tuabin hơi) do số tầng cánh ít, chiều dài tuabin rút ngắn.
- Để tăng hiệu suất của tuabin khí thì trong quá trình khai thác cần phải thận trọng hơn so với tuabin hơi;
Tuabin hơi gồm các bộ phận chính sau: roto, cánh động, cánh hướng, thân, bộ phận làm kín và ở đỡ.
69
Hình 1.14. Trục roto của tua bin khí a- Roto với đĩa chìa ra ngoài
b- Roto dạng tang trống c- Roto đĩa chìa có đĩa gắn trên trục
d- Roto dạng đĩa.
Trục roto của tuabin khí có thế làm dạng đĩa, tang trống hay kết hợp giữa hai dạng trên. Roto dạng đĩa phổ biến hơn, cấu tạo từ các đĩa gắn trên trục và trên các đĩa đó cố định cánh động. ( Hình 1.14)
Khi tuabin làm việc các chi tiết của trục roto đều chịu các ứng suất nhiệt và cơ đáng kể, xuất hiện lực ly tâm do khối lượng phần bánh động và cánh động, lực tác dụng của dòng khí theo hướng dọc trục roto, phân bố nhiệt không đều theo bán kính và bề dày bánh động. Ứng suất cơ lớn nhất khi tuabin làm việc ở chế độ định mức. Ứng suất nhiệt lớn nhất khi khởi động, dừng hay khởi động không thành công tuabin hay khi chuyển chế độ làm việc.
Cánh động tuabin cấu tạo từ hai phần: chân cánh và cánh. Với mục đích tăng sức bền rung thường sử dụng đai đỉnh cánh, phía trên có bố trí phần làm kín kiểu khuất khúc. Làm kín kiểu khuất khúc làm giảm lượng khí chảy qua các tầng cánh làm tăng hiệu suất của tuabin. Để đảm bảo tính cân bằng độ dày cánh động giảm từ chân cánh đến đỉnh cánh.
Phần chân cánh là bộ phận chịu tải lớn nhất ở tuabin khí và thường chế tạo dạng cây thông như hình vẽ. Ở chu trình nhiệt động với nhiệt độ khí cháy cao sử dụng cánh động có làm mát bằng khí.
70
Hình 1.15. Cánh động tuabin khí
a,b – Cánh động có làm mát bằng khí; c- cánh động có đai đỉnh cánh; d- Cố định cánh động lên bánh cánh tuabin khí.
Chân cánh; 2- Thân cánh; 3- Đai đỉnh cách có làm kín.
Cánh ống phun và thân tuabin tạo thành cấu trúc dạng hình trụ hay hình nón cụt . Phần phía trước thân tuabin có mặt bích nối với thân buồng đốt hay tuabin trước, phần phía sau nối với tuabin tiếp theo hoặc ống khuếch tán của bộ phận xả khí.
Mặt trong của thân tuabin cố định các ống phun. Cánh ống phun rộng và số lượng bằng hay là bội số của số cánh động để hạn chế khả năng xảy ra hiện tượng cộng hưởng trên cánh động tuabin.
Thân tuabin kết cấu hình trụ hay hình nón và có các gờ chịu lực để tăng độ cứng khi nhiệt phân bố không đều dọc thân và tránh rung động. Khi làm việc phần thân trong tuabin khí có nhiệt độ lên đến 700÷800 оС còn phần vỏ ngoài được làm mát bằng không khí, vì thế trên thân tuabin xuất hiện ứng suất nhiệt rất lớn.
Bộ phần làm kín trong tuabin dùng để làm giảm sự thất thoát khí qua khe hở hướng tâm giữa cánh hướng và cánh động và đồng thời giảm hao hụt khí cháy sang phần không khí làm mát . Thông thường trong tuabin khí người ta sử dụng bộ làm kín kiểu khuất khúc và kiểu tổ ong. Bộ làm kín kiểu khuất khúc có cấu tạo và nguyên lý hoạt động tương tự bộ làm kín ở tuabin hơi và bộ làm kín ở máy nén.
71
Hình 3. Bộ làm kín kiểu tổ ong.
1-Cánh hướng; 2- Cánh động; 3- Bộ làm kín kiểu tổ ong; 4- Làm kín với trục roto.
Bộ làm kín kiểu tổ ong có kết cấu giống như tổ ong cấu tạo từ những tấm mỏng. Kết cấu bộ làm kín này có hiệu quả làm kín cao và cho phép lắp giáp tuabin không còn khe hở. Nhờ các tấm mỏng kết câu ô mạng, khi cánh động quay dễ dàng bám sát vào bộ làm kín. Khi làm việc khoảng cánh giữa bộ làm kín và cánh công tác là 0,2 mm. Thông thường để tăng khả năng làm kín người ta cấp thêm gió làm kín từ máy nén và trích đường khí từ hộp góp sau tuabin.
Ổ đỡ tuabin khí làm việc trong điều kiện nhiệt độ lên tới 250 оС, vì thế cần phải cấp một lượng lớn dầu bôi trơn tới để làm mát ổ đỡ. Theo quy định thì tuabin khí sử dụng ổ đỡ con lăn hay cầu và ổ đỡ chặn. Để bảo vệ khoang dầu bôi trơn và ổ đỡ khỏi khí cháy ta sử dụng một vài dãy làm kín kiểu khuất khúc.