Одним из направлений совершенствования элементов турбин большой единичной мощности и повышения эффективности производства является снижение трудоемкости и металлоемкости. До последнего времени конструкции некоторых крупногабаритных узлов и деталей турбин выполнялись соответственно установившимся традиционным формам и не были подкреплены соответствующими расчетами прочности, что зачастую приводило к нерациональному использованию механических свойств металла и к применению несовершенных конструктивных форм. Осуществляя задачу повышения эффективности производства, конструкторы, рационализаторы и изобретатели завода проводят большую работу по совершенствованию конструкций в направлении снижения их массы и трудоемкости, а также улучшения других показателей. В частности, тщательному анализу были подвергнуты узлы конденсационных устройств, переходных патрубков и корпусов цилиндров низкого давления.
Расчет на прочность опор, устанавливаемых под разгружающими пружинами конденсаторов, позволил выполнить облегченную конструкцию и существенно уменьшить их массу. Анализ и соответствующий расчет прочности корпуса конденсатора позволили изменить его конструкцию и отказаться от тяжеловесных (от 10 до 30 т в зависимости от тнпа турбины) опорных рам, привариваемых на монтаже к дннщу корпуса. По замыслу опорные рамы предназначались для передачи усилий от 24-х разгружающих пружин (по шесть в каждом углу конденсатора) на днище конденсатора, а также служили базой для сборки транспортабельных частей конденсатора на монтаже. Анализ конструкции показал, что применение рам не является необходимым, а передача усилий от пружин на трубные доски конденсатора может быть осуществлена через две балки, приваренные к днищу конденсатора. В месте опирання пружин балки ужесточаются силовыми ребрами. Разработанная конструкция с двумя продольными балками, вместо ранее применявшихся рам, удовлетворяет условиям прочности и позволяет снизить металлоемкость (от 9 до 29 т) и трудоемкость каждого конденсатора.
Переходные патрубки, соединяющие нижние половины выхлопных патрубков корпусов ЦНД с конденсаторами, представляют собой коробчатую конструкцию из листового проката толщиной 16 мм с габаритами примерно 7X9 м и высотой от 2 до 5 м, в зависимости от типоразмера турбины. Исходная конструкция переходных патрубков предусматривала восприятие усилий атмосферного давления путем внутреннего оребрення стенок и установки пространственной системы упорных стержней из круглого проката 0 45 мм. Переходные патрубки двух соседних цилиндров нз условия возможности отключения одного из конденсаторов для чистки соединены двумя перепусками. Появляющееся в результате этого неуравновешенное усилие от атмосферного давления на каждый патрубок нейтрализуется следующим образом: на стенках патрубка, противостоящих перепускам, вырезаются окна, равные по размерам сечению в свету перепусков. Установленные внутри патрубка против окон перепусков упорные пластины соединены со стенкой по контуру линзовыми компенсаторами. Упорные пластины двух соседних переходных патрубков соединены через перепуски пространственной системой стержней.
К особенностям конструкции таких переходных патрубков можно также отнести то, что каждый переходной патрубок нз условия его транспортировки по железной дороге разрезан на две части, свариваемые на монтаже. К недостаткам конструкции рассматриваемых переходных патрубков можно отнести: большую металлоемкость и трудоемкость, обусловленную наличием пространственной стержневой системы для восприятия атмосферного давления и нейтрализации неуравновешенных усилий; необходимость стыковки и сварки в условиях монтажа большого числа стержней двух половин патрубка; дополнительный расход от 2 до 5 т профильного проката (швеллер № 20) для ужесточения частей переходного патрубка прн нх транспортировке; ухудшение аэродинамических качеств патрубков из-за нх загромождения стержневой системой; увеличение транспортных расходов.
Разработанная новая «панельная» конструкция переходных патрубков (рис. 5) позволяет устранить перечисленные недостатки этого узла. Переходной патрубок новой конструкции состоит из четырех стенок-панелей 1, оребренных с внутренней стороны швеллерами 7. Транспортировка патрубка осуществляется отдельными панелями, свариваемыми между собой на монтаже. Соответствие геометрических размеров патрубка 2 чертежным и обеспечение этих размеров на монтаже достигается «примеркой» патрубка на заводе. Для этой цели в каждой панели предусмотрены фланцы небольших размеров, которые сопрягаются и сверлятся в сборе с фланцами соседней панелн. В горизонтальной плоскости посредине патрубка в условиях монтажа вваривается один ряд трубчатых распорных стержне^ 8, который совместно с ребрами жесткости панелей обеспечивает восприятие атмосферного давления. На этих же распорках крепятся трубы отборов. В связи с транспортировкой патрубков отдельными панелями отпадает необходимость в транспортных жесткостях* Отсутствие в новой конструкции пространственной системы стержней позволяет улучшить аэродинамические качества патрубков. Неуравновешенные усилия патрубков воспринимаются жесткими распорками 6, установленными между водяными камерами 5 конденсаторов и поперечными шпонками фикс-пунктов ЦНД.
Применение новой конструкции переходных патрубков позволило получить на одной турбине К-220-44 экономию около 28 т проката и уменьшить трудоемкость примерно на 900 нормо-часов. Переходные патрубки «панельного» типа будут внедряться на всех турбинах, выпускаемых заводом. В результате проведенной работы по совершенствованию конструкции элементов турбин только в 1977 г. удалось снизить трудоемкость производства на 62 ООО ч и уменьшить расход металла более чем на 420 т. Выводы
1. На основе использования опыта длительной эксплуатации турбин первого поколения мощностью до 300-х МВт, освоения новых методик тепловых и
прочностных расчетов с широким использованием ЭВМ, совместной работы с институтами ХПИ, ЦКТИ имени И. И. Ползунова, ВТИ, МЭИ и др. На ХТЗ имени С. М. Кирова созданы современные паровые турбины большой единичной мощности 500—1000 МВт для обычных и атомных электростанций.
2. Совершенствованию элементов паровых турбин большой единичной мощности также способствовали организация новой лабораторной базы и широкое использование в создаваемых конструкциях результатов проведенных научно-исследовательских работ.
3. Созданное на заводе новое направление — тихоходное турбостроение — открывает новые возможности в области увеличения единичной мощности турбин для АЭС и улучшения их тепловой экономичности.
4. Изготавливаемые ХТЗ имени С. М. Кирова паровые турбины отличаются высокой надежностью и обладают хорошими технико-экономическими показателями, что способствует их широкому использованию не только в нашей стране, но и во многих зарубежных странах.
