МОДЕРНИЗАЦИЯ ТУРБОКОМПРЕССОРА
Модернизация турбокомпрессора заключалась:
- в замене стендового лопаточного центробежного компрессора на компрессор туннельной конструкции,
- в усилении узла жесткой фиксации рабочего колеса компрессора на валу ротора,
- в развитии системы лабиринтных уплотнений зазоров между рабочим колесом и выхлопным (входным) патрубком турбины (компрессора).
Модернизированный турбокомпрессор показан на рис. 1 и рис. 2.
Рис. 1 Экспериментальный туннельный турбокомпрессор.
Обозначения:
1 — вал ротора, 2 — рабочее колесо турбины, 3 — рабочее колесо компрессора, 4 — сопловой аппарат турбины, 5 — диффузор компрессора, 6 — улитка подвода сжатого воздуха к турбине (из централизованной сети), 7 — улитка отвода сжатого воздуха и компрессора, 8 — выхлопной патрубок турбины, 9 — патрубок подвода сжатого воздуха к компрессору (из централизованной сети), 10 — статор турбокомпрессора, 11 — опорные газостатические подшипники, 12 — упорный газостатический подшипник.
Рис. 2 Модельный турбокомпрессор в сборе в газостатических опорах.
Роторная часть турбокомпрессора (рис. 1) представляет собой вал с консольно расположенными рабочими колесами туннельной турбины (2) и компрессора (3), вращающихся в опорных (11) и упорных (12) газостатических подшипниках. Турбинное и компрессорное рабочие колеса одинаковы по своей конструкции и состоят каждый из двух дисков — периферийного и приосевого. Диски центруются и соединяются между собой шестью призонными шпильками со стопорными шайбами и гайками, стянутыми контролируемым моментом затяжки. Для повышения газодинамической эффективности туннельных турбомашин за счет снижения перетечек и утечек воздуха были спроектированы, изготовлены и установлены узлы лабиринтных уплотнений (рис. 3) на входе компрессора и выходе из турбины.
Рис. 3 Схема установки узла лабиринтных уплотнений.
1 — статор, 2 — узел лабиринтных уплотнений, 3 — рабочее колесо.
Узел лабиринтных уплотнений (рис. 4) представляет собой патрубок (1), в который установлены 18 уплотнительных колец (3) толщиной 0,2 мм, проточенных по профилю периферии дисков турбины и компрессора с базовым зазором 0,2 мм. Между профильными уплотнительными кольцами (3) вставлены 17 уплотнительных колец (4) толщиной 0,2 мм с внутренним диаметром 100 мм. Уплотнительные кольца (3,4) прижаты кольцом (2) и винтами (5). Таким образом, узел лабиринтных уплотнений, состоящий из 17 заградительных камер, позволяет практически устранить перетечки между статорными элементами и периферийными дисками турбинного и компрессорного рабочих колес.
Что касается узла крепления компрессорного колеса к валу (рис. 5), то существовавшая конструкция, приводящая в некоторых случаях к повреждениям узла соединения, была заменена на вариант крепления аналогичный узлу фиксации турбинного рабочего колеса (рис. 1).
Рис. 4 Узел лабиринтных уплотнений.
1 — патрубок, 2 — прижимное кольцо, 3, 4 — уплотнительные кольца, 5 — винт.
Рис. 5 Модернизированный узел фиксации компрессорного колеса
Кроме того, после изготовления и сборки статора турбоблока для обеспечения соосности вкладышей радиальных подшипников и посадочных поверхностей соплового аппарата турбины и диффузора компрессора проведена финишная обработка статора в сборе. Модернизированный ротор отбалансирован с остаточным дисбалансом менее 5 г*мм.
Последующие испытания подтвердили надежность такого конструктивного решения.
Все эти конструктивные изменения дают возможность после отработки и оптимизации конструкции туннельных турбомашин перейти с меньшими затратами времени к созданию туннельного газогенератора, включающего не только туннельные турбомашины, но и камеру сгорания, систему газоходов и все необходимые систем и устройства.
Ремонт турбин