Устройство газовой турбины и компрессора

Газовая турбина представляет собой тепловой двигатель, в котором потенциальная энергия газа преобразуется в механиче­скую энергию.

Продольный разрез простейшей газовой турбины показан на рис. 3. На вал / насажен диск 2, в котором укреплены рабочие

лопатки 4. Вал с диском и ло­патками в сборе называют ро­тором. Ротор турбины распо­ложен внутри корпуса 5 и опи­рается на подшипники сколь­жения 6. Газ поступает к ро­тору турбины через сопла, об­разованные сопловыми лопат­ками 3. Сопла предназначены для преобразования потен­циальной энергии газа в ки­нетическую. Внутри сопла дав­ление газа уменьшается, а его скорость увеличивается. Перегородки, разделяющие сопла, называют сопловыми лопатка­ми, а все сопловые лопатки, расположенные на одной окружности, — сопловой решет­кой.

После сопловой решетки газ поступает к рабочим ло­паткам. Промежутки между рабочими лопатками называют рабочими каналами, а все рабочие лопатки на диске — рабочей решеткой. Сопловую решетку и рас­положенную за ней по ходу газа рабочую решетку называют степенью. Рабочие лопатки изготовлены так, что каналы между ними имеют определенную форму. За счет изменения количества дви­жения газа в рабочих каналах часть его энергии преобразуется в механическую, заставляя вращаться ротор. Ротор соединяется с потребителем механической энергии, которым на электрических станциях является электрический генератор, а на газоперекачивающих—- нагнетатель газа.

Рис. 3. Простейшая турбина:

' 'Г*' ^< Г^сопло»" е н рабочие

a

Поступает газ в турбину через входной патрубок £, а уходит из нее отработавший газ через выхлопной патрубок 8.

Корпус турбины состоит из входного и выхлопного патрубков и той части, где расположены сопловые и рабочие лопатки. Та­ким образом корпус отделяет газ повышенного давления от окру­жающей среды. Однако в местах выхода ротора из корпуса име­ются зазоры, и чтобы предотвратить утечку газа, в корпусе уста­навливают уплотнения 7. Корпус турбины внутри или снаружи обязательно покрывают теплоизоляцией.

Компрессор служит для сжатия газа (воздуха) и повыше­ния его энергии и температуры. При малых степенях сжатия в ГТУ в основном используют осевые компрессоры.

Простейший одноступенчатый компрессор состоит из тех же элементов, что и простейшая турбина, поэтому его устройство можно пояснить, используя рис. Ь. Так же как и турбина, ком­прессор имеет ротор* состоящий из вала /, диска 2 и рабочих ло­паток 4. На внутренней поверхности корпуса компрессора распо­лагаются направляющие лопатки 3. Решетку направляющих ло­паток и следующую за ней рабочую решетку называют ступенью компрессора.

Воздух засасывается в компрессор через входной патрубок 9. Каналы между направляющими и рабочими лопатками имеют такую форму, что скорость воздуха в них уменьшается, а давление растет. Чтобы производилась работа сжатия воздуха, от турбины отбирается значительная часть мощности, необходимой для вра­щения ротора компрессора.

Выхлопной патрубок 8 (диффузор) служит для вывода воздуха из компрессора. Давление воздуха за диффузором значительно выше, чем во входном патрубке, и является наибольшим давлени­ем в ГТУ.

Корпус компрессора состоит из входного патрубка, цилиндри­ческой части, в которой расположены направляющие лопатки, и диффузора. Так же как в турбине, в местах выхода ротора из корпуса компрессора располагаются уплотнения 7 Турбины и компрессоры, имеющие одну ступень, называют од­ноступенчатыми. Турбины и компрессоры большой мощности с одной ступенью сконструировать обычно не удается. В этом случае на роторе приходится располагать несколько ступеней одну за другой. Такие турбины и компрессоры называют многоступен­чатыми.