Назначение, типовые конструкции

Диафрагмы турбин представляют собой кольцевые перегородки, которые разделяют внутреннюю полость проточной части на различные зоны с постепенно уменьшающимися давлением и температурой рабочей среды по ходу ее движения в цилиндре. В каждой диафрагме размещены неподвижные сопловые (направляющие) лопатки, проходя между которыми поток пара ускоряется и приобретает направление, необходимое для входа в каналы, образованные рабочими лопатками.

По своей конструкции диафрагмы можно подразделить на следующие основные группы: стальные (с залитыми лопатками, с наборными лопатками, сварные с приваренной решеткой лопаток) и чугунные (с залитыми в них лопатками)

Для организации отборов пара из цилиндров между цилиндром и диафрагмами конструктивно выполнен дополнительный элемент —  обойма диафрагм. Обоймы диафрагм представляют собой литые конструкции, состоящие из двух половин — верхней и нижней, соединяемых между собой фланцами горизонтального разъема и скрепляемых шпильками. На периферийной части обойм выполнен кольцевой выступ (зуб) для установки в соответствующей расточке цилиндра.

Характерные дефекты и причины их появления

• Неплотность горизонтального разъема, которая происходит по следующим причинам:

а)  дефекты изготовления или ремонта;

б)  деформация деталей в процессе эксплуатации (нарушения режимов пусков, остановов или набора нагрузки, попадание воды в проточную часть);

в)  размывание водой в зоне фазового перехода;

г)   абразивный износ окалиной, попадающей из трубопроводов острого пара или промперегрева

• Механические повреждения входных и выходных кромок, которые возникают в результате:

а)  осевых задеваний ротора о диафрагму;

б)  попадания постороннего металла (оставленные посторонние предметы во время сбор ки турбины, элементы разрушенных деталей проточной части турбины, паропроводов или котла).

Абразивный износ выходных кромок диафрагм ЧВД и ЧСД— происходит из-за интенсивного окалинообразования в трубопроводах острого пара и промперегрева.

• Эрозионный износ выходных кромок диафрагм, работающих в зоне фазового перехода и в зоне влажного пара, вплоть до сквозного промыва выходной кромки.
  • Абразивный износ мест заделки направляющих (сопловых) лопаток в тело диафрагмы.

•   Эрозионный размыв мест заделки направляющих (сопловых) лопаток в тело диафрагмы струями воды, которая оседает в канале и движется вдоль профиля

• Остаточный прогиб тела диафрагмы — происходит из-за повышенных нагрузок, действующих на диафрагму, при заносе солями направляющих лопаток, забросах воды в турбину, недостаточной прочности диафрагмы.
• Деформация обойм и диафрагм в радиальном направлении — происходит из-за нарушения технологии ее изготовления, нарушения режимов пусков турбин, остановов или набора нагрузки, попадания воды в проточную часть и тому подобного.
  • Трещинообразование в теле диафрагмы.
  • Солевой занос — происходит из-за нарушения водно-химического режима.
  • Повреждения подвесок диафрагм — происходит чаще всего в результате вибрации де талей после некачественной сборки, например, при увеличенных тепловых зазорах в соединениях.
  • Увеличенный зазор в поперечной шпонке — происходит в результате некачественного ремонта и сборки, вибрации диафрагм и обойм в поперечной плоскости.
  • Размыв зуба диафрагм (обойм) под расточку в корпусе — происходит в результате коробления диафрагм и разуплотнения расточки.
    • Потеря упругости и изменение формы плоских пружин диафрагменных уплотнений.
    • Увеличенные зазоры в надбандажных уплотнениях могут возникать вследствие:

а)  некачественной пригонки зазоров во время монтажа или ремонта;

б)  отсутствия теплового зазора между сегментами в кольце уплотнения;

в)   механических задеваний во время эксплуатации.

• Механические повреждения усиков надбандажных уплотнений происходят чаще всего в результате:

а)  попадания постороннего металла в результате некачественной сборки;

б)         разрушения деталей во время эксплуатации.

Применяемые материалы

В зависимости от условий работы диафрагм (температура пара, усилия воспринимаемые диафрагмой, и пр.) для их изготовления применяются различные материалы.

Для температуры пара до 250 °С применяются чугунные диафрагмы, изготовленные из чугуна марок СЧ-18-36, СЧ-21-40, СЧ-24-44, с залитыми в них штампованными лопатками из нержавеющей стали 12X13.

При температуре до 300 °С диафрагмы могут быть изготовлены из перлитного чугуна марки СЧ-28-48.

При температурах свыше 300 °С применяются стальные диафрагмы. При температурах до 450 °С для изготовления тела и ободьев диафрагм применяется листовой прокат из малоуглеродистых сталей марок 15, 20; при температурах 450…530 °С поковки из хромомолибденовых сталей марок 20ХМ, 15ХМА, 20ХМА; при температурах 530…565 °С поковки из хромомолибденованадиевых сталей марок 12ХМФ, 20ХМФ, ЭИ-10 (20Х1М1Ф).

Направляющие лопатки для сварных диафрагм, работающих при температуре до 480 °С, изготовляются из хромистой нержавеющей стали марок 12X13, 20X13; при температуре до 550 °С — из стали марки 15X11МФ, а при температуре до 580 °С — из стали марки ЭИ-802.