Poškození a léčba posledních lopatek nízkonátlivé parní turbíny

1. Vlastnosti pracovního prostředí větrných listů

Pracovní prostředí vodních turbínových listů je velmi složité a náročné. Specificky lze je rozdělit na tři části: vysoké, střední a nízké tlakové sekce. Ve srovnání s listy ve vysoké a střední tlakové sekci mají pracovní podmínky posledních listů v nízké tlakové sekci následující charakteristiky: tlak páry v poslední fázi nízké tlakové sekce je nižší než atmosférický tlak, objemový proud páry je významně zvýšen a proudění je složité; pára v poslední fázi nízké tlakové sekce má vysokou vlhkost, a vodní kapky v parách mají významný dopad na listy; při běhu turbíny v proměnných podmínkách se nejvíce mění pracovní stav posledního listu v nízké tlakové sekci, což vážně ovlivňuje jeho pevnost a vibrace; poslední list v nízké tlakové sekci je delší než ostatní listy a podmínky pevnosti jsou přísnější.

Tyto charakteristiky vyžadují, aby byl při návrhu a výrobě nízkotlakých parních turbín úplněji a pečlivěji zvážen návrh listů posledního stupně nízkotlaké sekce. Obecně řečeno, návrh listů posledního stupně nízkotlaké sekce vyžaduje pokročilejší analytické programy, více výpočtů a složitější konstrukční návrhy než návrh ostatních listů. Výroba je obtížnější, například: jiskrové a plamenné tvrdění listů, vysokofrekvenční tvrdění, tepelné nanášení, laserové natírání, místní laserové povrchové tvrdění, periferní vložky atd. Navzdory tomu se poškození posledních listů stále občas vyskytuje.

2 Formy a příčiny poškození listů posledního stupně v nízkotlaké sekci

Poškození posledních čepelí v nízkotlaké části má mnoho forem a příčin, hlavní jsou: formy a příčiny mechanického poškození; formy a příčiny neomechanického poškození.

Mechanické poškození a příčiny: Například do turbíny vnikají cizí tvrdé částice a poškodí čepele, odpadnou pevné součásti uvnitř turbíny a poškodí čepele, rotor a válec nejsou dostatečně zarovnány nebo válec je deformovaný, což způsobuje, že se čepele třou o párovou uzavírací destičku a na okraji čepele vznikají brázdy. Nicméně většina poškození je způsobena příčinami jinými než designové faktory konečných čepelí, která jsou mechanická poškození. Tento druh poškození lze řešit různými opatřeními v závislosti na jeho závažnosti a dopadu na provoz.

Nemechanické poškození a příčiny: poškození způsobené korozi čepů kvůli špatné kvalitě páry; poškození způsobené vodní erozí kvůli dopadu kapalné vody v mokré parě. Tento článek se především zabývá dvěma nemechanickými příčinami poškození a metodami léčby čepů v nízkotlaké části: analýzou příčin poškození způsobeného korozi čepů kvůli špatné kvalitě páry a metodami řešení.

Analýza příčin: Obvykle jsou listy nízkotlakého turbinového kolovratu vyrobeny z žároveodolného oxidního oceli. Tento materiál má dobré odolnosti proti korozi, protože na jeho povrchu vzniká hustá a stabilní oxidní ochranná vrstva. Nicméně, pokud par obsahuje CO2, SO2, zejména chloridové ionty, bude ochranná vrstva na povrchu listů korozirována a rychle se rozvíjet do hloubky, což způsobuje korozi listů a jejich pevnost je velmi snížena. Pokud vezmeme jako příklad oxidní ocel 2Cr13, její útlomná unavenost v ovzduší při místnosti teplotě je 390 N/mm2 (bez otvorů ve vzorku, počet cyklů stresu n=5x107, dále stejně), a útlomná unavenost v čisté kondenzátové vodě je stále 275~315 N/mm2. Nicméně, v roztoku oxidu s obsahem NaCl >1%, útlomná unavenost prudce klesne na 115~135 N/mm2. Snížená unavenost znamená zkrácenou životnost. Přes prohlídku konečných listů pomocí přístrojů bylo zjištěno, že koroze konečných listů nízkého tlaku se většinou vyskytuje v každé fázi v oblasti vlhkého páru a místní koroze se často objevuje na povrchu listů pod vápencovou vrstvou, která pak expanduje a tvoří trhliny. Pokračující provoz způsobí zlomení listů kvůli korozi unavenosti. Prohlídka a analýza zlomených listů pomocí přístrojů ukázala, že sediment na puklinách obsahuje chloridy.