Большой опыт по созданию мощных турбин насыщенного пара на 3000 об/мин, естественно, обусловил преемственность конструкций многих элементов и для тихоходных агрегатов. К числу этих элементов относятся роторы высокого и низкого давления, выполняемые сварными, жесткими; подшипники;{автоматическое вало-поворотное устройство; сварные диафрагмы из нержавеющей стали; устройства защиты посадочных мест и разъемов корпусных деталей наплавками или наделками из нержавеющей стали.
Однако большое число элементов тихоходных турбин не могло быть получено пропорциональным увеличением размеров. Габариты многих деталей быстроходных турбин (например, выхлопных патрубков) являются предельными для транспортировки по железной дороге, пропорциональное увеличение всех размеров привело бы к чрезмерному утяжелению конструкции. Так, например, при увеличении площади выхлопа вдвое масса ЦНД увеличилась бы примерно втрое; при увеличении линейных размеров труднее обеспечить жесткость конструкции, достаточную дли надежной центровки турбины с учетом увеличения массы собственно турбины и конденсаторов. Кроме того, при увеличении размеров возрастают деформации, вызванные атмосферным давлением и неравномерным прогревом; резко возросшие габариты конденсаторов осложняют выполнение фундамента, отвечающего требованиям статической и динамической прочности и жесткости; ряд задач возникает и при проектировании самого конденсатора.
Важнейшей проблемой при создании тихоходных турбин является разработка конструкции ЦНД, обеспечивающей его жесткость и надежную центровку. В турбине К-500-60/1500 впервые в отечественной практике применяется ЦНД с боковым расположением конденсаторов. Турбина не имеет жесткой связи с конденсаторами, что придает стабильность вертикальной нагрузке на фундамент турбины и независимость деформаций корпуса ЦНД от вакуума в конденсаторе и степени заполнения его водой. Повышается сейсмостойкость турбоагрегата.
Конденсатор опирается на отдельные фундаменты независимо от турбины. Неуравновешенные горизонтальные силы, возникающие от действия атмосферного давления на внешние вертикальные стенки конденсаторов, воспринимаются группами гибких опор, передающих это усилие на фундамент турбоагрегата. Корпус (обойма) ЦНД выполняется одно-стенным, что обеспечивает простейшее присоединение ресиверов и трубопроводов отбора пара, улучшает теплоизоляцию, снижает металлоемкость и трудоемкость изготовления. Опоры подшипников и корпус ЦНД устанавливаются непосредственно на фундаменте. Поскольку выхлопные патрубки, подвешенные к корпусу и эластично связанные с концевыми уплотнениями, закрепленными на опорах подшипников, не участвуют в центровке агрегата, центровка не нарушается при изменении вакуума и разогрева патрубков.
Конденсаторы установлены по отношению к турбине несколько ниже, чем в известных аналогичных зарубежных конструкциях. Разделение конденсаторов по высоте на два яруса позволяет свести расход энергии на привод циркуляционных насосов до уровня, соответствующего подвальным конденсаторам, имеющим меньшую высоту трубной системы, а также обеспечивает возможность работы при отключенной половине конденсатора.
Всего имеется пять (одни горизонтальный и четыре вертикальных) не-заваренных вакуумных разъемов. Вертикальные разъемы выполнены так, чтобы обеспечивать простоту пригонки. Для этого по обе стороны от каждого разъема установлены гибкие элементы. Горизонтальный разъем примерно в полтора раза меньше, чем при подвальном конденсаторе. За счет этого в значительной мере компенсируется увеличение суммарной протяженности разъема, которая на 35% больше, чем при подвальном конденсаторе. Необходимо отметить, что длина вакуумных разъемов турбины К-500-60/1500 с боковыми конденсаторами на 17% меньше, чем в турбине К-500-65/3000.
Герметичные стояночные уплотнения и жесткий фундамент позволяют проверять плотность конденсатора, корпуса ЦНД и большей части вакуумных разъемов заполнением водой всего парового пространства конденсаторов, переходных и выхлопных патрубков и корпуса ЦНД. Жесткость патрубков достаточна, чтобы избежать чрезмерных деформаций.
В бетонном фундаменте под турбиной выполнен туннель, в котором проложены маслопроводы и электропроводка к приборам, устанавливаемым в опорах подшипников. Аэродинамические исследования, проведенные в ЦКТИ имени И, И. Ползунова и на ХТЗ имени С. М. Кирова, показали, что при боковом расположении конденсаторов снижается окружная неравномерность параметров парового потока за последней ступенью, что способствует повышению надежности работы лопаток; кроме того, в выхлопных патрубках удается восстановить около 30% энергии выхода пара из последней ступени. Выхлоп на две стороны позволяет при тех же скоростях уменьшить габариты патрубка и глубину трубного пучка конденсатора.
На базе основных конструктивных решений, принятых для турбины К-500-60/1500, спроектирована и изготавливается заводом турбина типа К-1000-60/1500, состоящая из ЦВД, ЦСД и трех ЦНД. Все цилиндры этой турбины выполнены двух-поточными, а их проточные части аналогичны проточным частям соответствующих отсеков турбины К-500-60/1500.
Разработана также модификация турбины без ЦСД (рис. 4). Турбина выполняется по схеме: ЦВД+ +три ЦНД. Диаметр труб, подводящих пар к ЦНД, равен 1200 мм вместо 2000 мм в варианте с ЦСД. Это позволяет и при боковом расположении конденсаторов осуществить подвод пара к ЦНД через нижнюю часть корпуса. В данном варианте конструкции улучшены условия ремонта и эксплуатации при охранении основных преимуществ турбин с боковым выхлопом (относительной компактности и технологичности корпусов ЦНД, надежности центровки, высоких аэродинамических характеристик выхлопного патрубка). Ведутся также проектные разработки отдельных узлов тихоходных турбин: последних ступеней и ЦНД, которые позволят . осуществить дальнейшее увеличение единичной мощности.
