Повреда и обработка на лопатките на последното стъпало на парна турбина с ниско налягане

1. Характеристики на работната среда на турбинните лопатки

Работната среда на лопатките на парни турбини е много сложна и тежка. По-конкретно, те могат да бъдат разделени на три части: секции с високо, средно и ниско налягане. В сравнение с лопатките в секциите с високо и средно налягане, работните условия на последните лопатки в секцията с ниско налягане на парната турбина с ниско налягане имат следните характеристики: налягането на парата в последния етап на секцията с ниско налягане е по-ниско от атмосферното налягане, обемният дебит на парата е значително увеличен и потокът е сложен; парата в последния етап на секцията с ниско налягане има високо съдържание на влажност и водните капки в парата оказват значително въздействие върху лопатките; когато парната турбина работи при променливи условия, работното състояние на последната лопатка на секцията с ниско налягане се променя най-много, което сериозно засяга нейната здравина и вибрации; последното острие на секцията с ниско налягане е по-дълго от другите остриета и условията за якост са по-строги.

Тези характеристики изискват проектирането на лопатките на последното стъпало на секцията с ниско налягане да се разглежда по-всеобхватно и внимателно по време на проектирането и производствения процес на парни турбини с ниско налягане. Най-общо казано, дизайнът на лопатките на последния етап на секцията с ниско налягане изисква по-усъвършенствани програми за анализ, повече изчисления и по-сложни структурни проекти в сравнение с дизайна на други лопатки. Производството е по-трудно, като например: охлаждане с електрическа искра и пламък и високочестотно охлаждане, укрепване на остриета, термично пръскане, лазерно облицоване, локално лазерно закаляване на повърхността, периферно влагане и т.н. Въпреки това, от време на време все още се появява повреда на остриетата на последния етап.

2 Форми на повреда и причини за лопатките на последния етап в секцията с ниско налягане

Има много форми и причини за повреда на лопатките на последния етап в секцията с ниско налягане, като основните са: форми и причини за механични повреди; форми и причини за немеханични повреди.

Механични повреди и причини: Например чужди твърди частици навлизат в турбината и повреждат лопатките, неподвижни части вътре в турбината падат и повреждат лопатките, роторът и цилиндърът не са подравнени добре или цилиндърът е деформиран, което кара лопатките да се търкат в парното уплътнение и каналите се износват върху капака на лопатките и т.н. Въпреки това повечето от повредите са причинени от причини различни от конструктивните фактори на крайните остриета, които са механични повреди. Този тип повреда може да се справи с различни мерки в зависимост от тежестта и въздействието върху работата.

Немеханични повреди и причини: щети, причинени от корозия на лопатките поради лошо качество на парата; щети, причинени от водна ерозия, причинена от въздействието на течна вода в мокра пара. Тази статия обсъжда главно двете причини за немеханични повреди и методите за лечение на лопатките на секцията с ниско налягане: анализ на причините за щетите, причинени от корозия на лопатките поради лошо качество на парата и методи за третиране.

Анализ на причината: Обикновено лопатките на турбините с ниско налягане са изработени от топлоустойчива неръждаема стомана. Този материал има добра устойчивост на корозия, тъй като върху повърхността му се образува плътен и стабилен оксиден защитен филм. Въпреки това, ако парата съдържа C02, S02, особено хлоридни йони, защитният филм върху повърхността на острието ще бъде корозирал и бързо ще се развие в дълбочина, причинявайки корозия на острието и здравината на острието ще бъде значително намалена. Като вземем за пример неръждаема стомана 2Cr13, якостта на умора при огъване във въздух при стайна температура е 390 N/mm2 (образец без назъбване, номер на цикъл на напрежение n=5x107, същото по-долу), а якостта на умора на огъване в чиста кондензатна вода все още е 275~315N/mm2. Въпреки това, в разтвор на оксид със съдържание на NaCl от >1%, якостта на умора при огъване пада рязко до 115~135 N/mm2. Намалената якост на умора означава съкратен експлоатационен живот. Чрез инспекция с инструменти на крайните лопатки беше установено, че корозията на крайните лопатки с ниско налягане се появява най-вече на всеки етап в зоната с влажна пара и често се появява локална корозия на повърхността на лопатките под слоя нагар, който след това се разширява, образувайки пукнатини. Продължаването на работа ще доведе до счупване на острието поради умора от корозия. Проверката и анализът на счупените остриета с инструменти показаха, че седиментният слой на фрактурата съдържа хлориди.