تلف ومعالجة شفرات المرحلة الأخيرة من توربين البخار منخفض الضغط

1. خصائص بيئة عمل شفرات التوربينات

بيئة عمل شفرات التوربينات البخارية معقدة وقاسية للغاية. على وجه التحديد، يمكن تقسيمها إلى ثلاثة أجزاء: أقسام الضغط العالي والمتوسط ​​والمنخفض. بالمقارنة مع الشفرات في أقسام الضغط العالي والمتوسط، فإن ظروف عمل الشفرات الأخيرة في قسم الضغط المنخفض للتوربين البخاري منخفض الضغط لها الخصائص التالية: ضغط البخار في المرحلة الأخيرة من قسم الضغط المنخفض أقل من الضغط الجوي، ويزداد معدل تدفق حجم البخار بشكل كبير، والتدفق معقد؛ يحتوي البخار في المرحلة الأخيرة من قسم الضغط المنخفض على نسبة رطوبة عالية، وقطرات الماء في البخار لها تأثير كبير على الشفرات؛ عندما تعمل التوربينات البخارية في ظل ظروف متغيرة، تتغير حالة عمل الشفرة الأخيرة في قسم الضغط المنخفض بشكل كبير، مما يؤثر بشكل خطير على قوتها واهتزازها؛ تكون الشفرة الأخيرة في قسم الضغط المنخفض أطول من الشفرات الأخرى، وظروف القوة أكثر صرامة.

تتطلب هذه الخصائص أن يتم النظر في تصميم شفرات المرحلة الأخيرة ذات القسم المنخفض الضغط بشكل أكثر شمولاً وحرصًا أثناء عملية تصميم وتصنيع توربينات البخار ذات الضغط المنخفض. بشكل عام، يتطلب تصميم شفرات المرحلة الأخيرة ذات القسم المنخفض الضغط برامج تحليل أكثر تقدمًا وحسابات أكثر وتصميمات هيكلية أكثر تعقيدًا من تصميم الشفرات الأخرى. التصنيع أكثر صعوبة، مثل: إخماد الشرارة الكهربائية واللهب وتقوية الإخماد عالي التردد للشفرات والرش الحراري والكسوة بالليزر وإخماد السطح بالليزر المحلي والترصيع المحيطي وما إلى ذلك. على الرغم من ذلك، لا يزال الضرر الذي يلحق بشفرات المرحلة الأخيرة يحدث من وقت لآخر.

2 أشكال وأسباب تلف شفرات المرحلة الأخيرة في قسم الضغط المنخفض

هناك العديد من أشكال وأسباب الضرر الذي يصيب شفرات المرحلة الأخيرة في قسم الضغط المنخفض، وأهمها: أشكال وأسباب الضرر الميكانيكي؛ أشكال وأسباب الضرر غير الميكانيكي.

الأضرار الميكانيكية والأسباب: على سبيل المثال، تدخل الجسيمات الصلبة الغريبة إلى التوربين وتتلف الشفرات، أو تتساقط الأجزاء الثابتة داخل التوربين وتتلف الشفرات، أو لا يتم محاذاة الدوار والأسطوانة بشكل جيد أو تتشوه الأسطوانة، مما يتسبب في احتكاك الشفرات بمانع تسرب البخار، أو تآكل الأخاديد في غلاف الشفرات، إلخ. ومع ذلك، فإن معظم الأضرار ناجمة عن أسباب أخرى غير عوامل تصميم الشفرات النهائية، وهي الأضرار الميكانيكية. يمكن التعامل مع هذا النوع من الأضرار بتدابير مختلفة اعتمادًا على شدتها وتأثيرها على التشغيل.

الأضرار غير الميكانيكية والأسباب: الأضرار الناجمة عن تآكل الشفرات بسبب رداءة جودة البخار؛ الأضرار الناجمة عن تآكل المياه الناجم عن اصطدام الماء السائل بالبخار الرطب. تناقش هذه المقالة بشكل أساسي سببين للضرر غير الميكانيكي وطرق علاج شفرات قسم الضغط المنخفض: تحليل أسباب الضرر الناجم عن تآكل الشفرات بسبب رداءة جودة البخار وطرق العلاج.

تحليل السبب: عادة ما تكون شفرات التوربينات منخفضة الضغط مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للحرارة. تتمتع هذه المادة بمقاومة جيدة للتآكل لأن سطحها يتكون عليه طبقة واقية كثيفة ومستقرة من الأكسيد. ومع ذلك، إذا كان البخار يحتوي على ثاني أكسيد الكربون وكبريتات الكبريت، وخاصة أيونات الكلوريد، فسوف يتآكل الفيلم الواقي على سطح الشفرة ويتطور بسرعة في العمق، مما يتسبب في تآكل الشفرة، وستقل قوة الشفرة بشكل كبير. إذا أخذنا الفولاذ المقاوم للصدأ 02Cr02 كمثال، فإن قوة إجهاد الانحناء في الهواء عند درجة حرارة الغرفة هي 2 نيوتن/مم13 (عينة غير محززة، رقم دورة الإجهاد n=390x2، نفس الشيء أدناه)، ولا تزال قوة إجهاد الانحناء في ماء المكثف النظيف 5~107 نيوتن/مم275. ومع ذلك، في محلول أكسيد يحتوي على محتوى كلوريد الصوديوم>315%، تنخفض قوة إجهاد الانحناء بشكل حاد إلى 2~1 نيوتن/مم115. تعني قوة إجهاد الانحناء المنخفضة عمر خدمة أقصر. من خلال فحص الشفرات النهائية بالأجهزة، وجد أن تآكل الشفرات النهائية منخفضة الضغط يحدث في الغالب في كل مرحلة في منطقة البخار الرطب، وغالبًا ما يحدث تآكل محلي على سطح الشفرة تحت طبقة الحجم، والتي تتوسع بعد ذلك لتكوين شقوق. سيؤدي الاستمرار في التشغيل إلى كسر الشفرة بسبب إجهاد التآكل. أظهر فحص وتحليل الشفرات المكسورة بالأجهزة أن طبقة الرواسب المكسورة تحتوي على كلوريدات.