Материал: Модернизация компрессора установки валоповорота паровой турбины

Протечки дутья через уплотнения думмиса из задуммисной камеры I ЦВД направляются в нагнетательную линию ЦНД. Оба конца вала выполнены в виде полумуфт.

Соединение валов ЦВД, ЦНД, главного двигателя осуществляется с помощью жестких муфтовых соединений. Полумуфты соединены призонными болтами, точно без слабины подогнанными к поверхностям соответствующих болтовых отверстий в полумуфтах.

Вал ЦВД соединен с валами ЦНД и главного двигателя через промежуточные валы с полумуфтами на их концах, выполненных заодно с валами.

Промежуточный воздухоохладитель.

Охлаждение воздуха после сжатия в ЦНД осуществляется в промежуточном воздухоохладителе фирмы "GEA" (Германия).

Промежуточный воздухоохладитель состоит из двух секций охлаждающих элементов и водоотделителя, расположенных последовательно по ходу воздуха и вертикально вставленных в общий резервуар.

Охлаждающий элемент состоит из ребристых труб, которые завальцованы в трубные доски, ребристые трубы состоят из круглых труб специального сплава CuNi10Fe и круглых, намотанных спиралеобразно, медных ребер. Сливы из пучков труб выведены наружу промежуточного воздухоохладителя в самых низких местах резервуара в трубопровод безнапорного слива ливневой канализации.

Водоотделитель состоит из листовых профилей, расположенных друг за другом в несколько рядов. Отбираемое от воздуха тепло отводится двумя потоками охлаждающей воды, которая подается в охлаждающие элементы по параллельной схеме. Каждый охлаждающий элемент имеет восемь рядов труб - два хода по воде.

При охлаждении воздуха влага, содержащаяся в нем, при достижении температуры точки росы выпадает и сепарируется в водоотделителе, находящемся на стороне выхода воздуха. Выпавшая влага непрерывно удаляется из промежуточного воздухоохладителя с помощью поплавкового конденсатоотводчика в трубопровод безнапорного слива ливневой канализации.

ПАО "СеверСталь" является одним из ведущих металлургических производств в России. Наряду с другими цехами ТЭЦ ЭВС-2 входит в состав ПАО "СеверСталь" и выполняет функцию поставщика кислородной смеси на доменное производство.

Для работы на ТЭЦ ЭВС - 2 используются:

паровые турбины К-12-35-3 (рисунок 1);

компрессоры К-3250-42-1.

В ходе работы данного оборудование имеются следующие недостатки:

изгиб ротора из-за неравномерного остывания;

вибрация;

при охлаждении ротора, изгиб и задевание о крышки цилиндров.

Данные факторы могут привести к аварии.

Для исключения вышеперечисленных недостатков используется валоповоротное устройство (ВПУ), которое служит для медленного вращения валопровода турбины при пуске для создания разряжения внутри нее и в конденсаторе.

ВПУ представляет собой электродвигатель и понижающий редуктор, соединенный муфтой. В состав понижающего редуктора входят:

червяк;

зубчатая пара.

шпонка полумуфта подшипник привод

Рисунок 1 - Турбина паровая

Ведущая шестерня имеет два положения: левое и правое. В левом положении шестерня находится в нейтральном положении и электродвигатель крутится на холостом ходу. В правом положении шестерня находится в зацеплении с ротором турбины.

При подаче пара турбина вращается за счет энергии пара. При повышении поворотов турбины, валоповоротное устройство выходит из зацепления и встает в нейтральное положение.

Данная выпускная квалификационная работа позволит устранить вышеперечисленные недостатки и обеспечить бесперебойную и долговечную работу оборудования.

Цель проекта - модернизация компрессора для улучшения работы оборудования.

На основе поставленной цели требуется решить следующие задачи:

спроектировать и рассчитать привод;

спроектировать и рассчитать гидропривод;

разработать конструкцию ВПУ;

разработать технологию изготовления.

. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Проектирование и расчет привода валоповоротного устройства

Валоповоротное устройство служит для вращения ротора центробежной воздуходувной машины при пуске и останове.

Вращение от вала электродвигателя передается через муфту на червячную пару.

Червячное колесо передает вращение через предохранительный кулачковый механизм на вал, соосный с ротором нагнетателя. На этом валу насажена подвижная кулачковая полумуфта, которая сцепляется с кулачковой полумуфтой на валу ротора турбовоздуходувки. Соединение кулачковых полумуфт осуществляется посредством механического рычажного досылающего пружинного механизма.

2.1.1 Разработка и описание принципиальной схемы устройства привода

Данные:

крутящий момент (вал, шестерни) - 180 Н*м;

темп вращения (вал, шестерни) - 120 об/мин;

делительный диаметр шестерни - 132 мм.

Принципиальная кинематическая схема устройства показана на рисунке 2.

Рисунок 2 - Принципиальная схема устройства привода

2.1.2 Расчет устройства привода энергокинематический; определение КПД.

Общий КПД привода определяем по формуле:

hобщ=hч.* hпш.ск* ηпш.кач. * ηм,                                                       (1)

где hч - КПД червячной передачи, hч =0,85;

hпш.кач - КПД пары подшипников качения, hпш.кач.=0,995;

ηпш.ск - КПД пары подшипников скольжения, ηпш.ск.=0,99;

ηм - КПД муфты, ηм = 0,98;

hобщ=0,85*0,99*0,995*0,98=0,82.

Находим силу мощности, необходимую для запуска механизма:

, Вт                                                                               (2)

где Nвых - необходимый крутящий момент на приводном механизме, Вт;

Т - крутящий момент на валу, Н м;

ω - угловая скорость вала, с-1.

Вт

По справочным данным выбираем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором марки АИР90L2:

мощность электродвигателя 3.00 кВт;

напряжение питания 380 В;

номинальная частота вращения 2840.0 мин-1.

Передаточное число привода:

Uобщ=Uред*Uвн.пр,                                                                    (3)

где Uред - передаточное число редуктора;вн.пр. - передаточное число внешней передачи.

Передаточное число внешней передачи произведем расчет по следующей формуле:

                                                                                         (4)

где nэл - скорость вращения электродвигателя, мин-1;в - скорость поворота, nч = 120 мин-1.

Подставим значения в формулы:ред = 2840/120 = 23,7общ.=23,7*4=94,8

Определяем силовые и кинематические параметры привода:

номинальная частота вращения n1 = 2840.0 мин-1;

номинальная частота вращения ротора n2 = 120.0 мин-1;

возможное отклонение частоты вращения ±5 процентов.

Определим угловую скорость:

, с-1.                                                                                  (5)

 с-1;

 с-1.

Определяем мощность на роторе:

, кВт                                                                                 (6)

Мощность электродвигателя N1 = 3,0 кВт.

 кВт

Определяем крутящий момент:

, Н*м                                                                                     (7)

 Н*м;

 Н*м

2.1.3 Расчет червячной передачи

Передаточное отношение червячной передачи Uред=23,7;

на валу ведущем N1 мощность = 3.0 кВт;

на валу ведомом N2 мощность = 2.4 кВт;

момент на червячной передаче Т1 крутящий =10.1 Нм;

момент на шестерне Т2 крутящий =190.5 Нм.

Венец зубчатого колеса производят из бронзы марки БРО5Ц5С5, а червяк из стали 40Х, с твердостью <320НВ. Определяем скорость скольжения исходя из зависимости:

                                                                    (8)

Определим напряжения допустимые: расчет ведем по звену, зубу червяка, прочность которого устанавливает износостойкость. Критерий данной прочности - контактное напряжение. Витки червяка не рассчитывают, так как они изготовлены из стали и значительно прочнее бронзовых зубьев колеса. Определим допустимые напряжения [σ]Н, Н/мм2 по формуле:

, Н/мм2                                                                  (9)

где КHL - долговечности коэффициент;

СV - коэффициент, учитывающий износ материала, СV=1,33.

Расчет коэффициента долговечности:

,                                                                               (10)

где ω2 - угловая скорость червяка, с-1;

Lh -ресурс, ч.

 Н/мм2.

С учетом верхнего расположения червяка (вне масляной ванны) допустимые напряжения уменьшаем на 15%:

 Н/мм2.

Находим возможные напряжения изгиба зубьев [σ]F, Н/мм2 по формуле:

,                                              (11)

где σТ - грань текучести материала, Н/мм2;

КFL - коэффициент долговечности при расчете на изгиб.

Коэффициент долговечности при расчете на изгиб определяют из зависимости:

.                                                                           (12)

 Н/мм2.

Определяем межосевое расстояние:

, мм.                                                                    (13)

 мм.

Значение 101.5 мм округлим до ближайшего большего значения по ГОСТ 2144-76, примем расстояние между осями.

Исходя из предполагаемых габаритов узла и механизмов управления, принимаем межцентровое расстояние равное 180 мм.

Определим число зубьев червяка и колеса. При передаточном числе передачи червячной количество зубьев червяка принимаем Z1 = 2.

Число зубьев в шестерне :

                                                                                           (14)

Полученное значение округлим в меньшую сторону и принимаем .

Определим модуль зацепления:

, мм                                                                (15)

Округлим значение модуля по ГОСТ 19672-74 до стандартного ряда, примем m=6,3 мм.

Коэффициент диаметра червяка можно определить по формуле:

                                                                              (16)

Округляем в большую сторону значение до стандартного ряда, принимаем q = 10.

Коэффициент смещения инструмента определяют по формуле:

.                                                                    (17)

При этом выполняют условие не подрезания и не заострения зубьев колеса [-1<X<1]. Условие выполняется [-1<0,1<1].

Фактическое межосевое расстояние определяют по формуле:

, мм.                                                         (18)

мм.

Определим основные геометрические размеры передачи и основные размеры червяка:

Диаметр делительный:

, мм.                                                                                  (19)

мм.

Диаметр начальный:

, мм.                                                                      (20)

мм.

Вершин витков диаметр:

, мм.                                                                            (21)

мм.

Впадин витков диаметр:

, мм.                                                                          (22)

мм.

Угол подъема делительный, витков линии:

, рад.                                                                         (23)

рад (11,31 град.).

Червячное колесо основные размеры:

диаметр делительный :

, мм.                                                                                 (24)

мм;

вершин зубьев диаметр:

, мм.                                                                           (25)