Šteta i tretman posljednjih lopatica niske tlaka parne turbine

1. Karakteristike radnog okruženja turbinskih lopatica

Radna okolina gusenica parnih turbine je vrlo složena i odgovorna. Konkretno, one se mogu podijeliti na tri dijela: visoki, srednji i niski tlak. U usporedbi s gusenicama u dijelovima visokog i srednjeg tlaka, radne uvjete zadnjih gusenica u dijelu niskog tlaka parne turbine imaju sljedeće karakteristike: tlak para u zadnjem stupu dijela niskog tlaka niže je od atmosferskog tlaka, volumenski protok para značajno se povećava, a strujanje je složeno; par u zadnjem stupu dijela niskog tlaka sadrži visoku vlaznost, a kapljice vode u paru imaju značajan utjecaj na gusenice; kada parna turbina radi u promjenjivim uvjetima, radno stanje zadnje gusenice dijela niskog tlaka najviše se mijenja, što ozbiljno utječe na njenu čvrstoću i vibracije; zadnja gusenica dijela niskog tlaka je dulja od drugih gusenica, a uvjeti čvrstoće su strožiji.

Ove karakteristike zahtijevaju da se dizajn zavrsnih lopatica niskog tlaka mora razmatrati kompletnije i pažljivije tijekom procesa projektiranja i proizvodnje turbine s niskim tlakom. Općenito govoreći, projektiranje završnih lopatica dijela s niskim tlakom zahtijeva naprednije analitičke programe, više računanja i složenije strukturne dizajne od onih koji su potrebni za projektiranje drugih lopatica. Proizvodnja je teža, kao što su: elektrosparkovski i plamenski hlađenje i jačanje lopatica, termičko spremanje, laserino nalaganje, lokalno lasersko površinsko hlađenje, periferno ugradnja itd. I naprotiv, štete na završnim lopaticama još uvijek se događaju izvjesno.

2 Oblici i uzroke oštećenja završnih lopatica u dijelu s niskim tlakom

Postoji mnogo oblika i uzroka štete na lopaticama posljednje staze u niskotlinskom dijelu, a glavni su: oblici i uzroci mehaničke štete; oblici i uzroci ne-mehaničke štete.

Mehanička šteta i uzroci: Na primjer, u turbine ulaze strane tvrde čestice i štete lopatice, fiksne dijelove unutar turbine odlaze i štete lopatice, rotor i cilindar nisu dobro poravnati ili je cilindar deformiran, što uzrokuje da se lopatice trenu o parnu pečat, a na ogrtaču lopatica nastaju iznose, itd. Međutim, većina štete uzrokovana je razlogima drugima od dizajn faktora završnih lopatika, a to su mehaničke štete. Ovaj tip štete može biti riješen različitim mjerkama ovisno o njegovoj ozbiljnosti i utjecaju na rad.

Nemehanički šteti i uzroke: šteta uzrokovana korozijom lopatica zbog loše kvalitete pare; šteta uzrokovana vodenoj eroziji zbog utjecaja tečne vode u mokroj pari. Ovaj članak uglavnom raspravlja s dvije nemehaničke uzroke štete i načine liječenja lopatica u niskotlinskom dijelu: analiza uzroka štete uzrokovane korozijom lopatica zbog loše kvalitete pare i načini liječenja.

Analiza uzroka: Obično su listovi niskoprilogovog turbine napravljeni od otpornog na toplinu nerđajućeg čelika. Ovaj materijal ima dobru otpornost na koroziju zato što se na njegovoj površini formira gusto i stabilno oksidno zaštitno filmsko slojevit. Međutim, ako par sadrži C02, S02, posebno kloridneione, zaštitni film na površini listova će biti korodiran i brzo se razviti u dubinu, što uzrokuje koroziju listova, a snaga listova će znatno smanjiti. Uzevši kao primjer 2Cr13 nerđajući čelik, izbočna umora snaga u zraku pri sobnoj temperaturi je 390 N/mm2 (bez otoka uzorka, broj ciklusa stresa n=5x107, isto ispod), a izbočna umora snaga u čistoj kondenziranoj vodi još je 275~315N/mm2. Međutim, u rješenju oksida sa sadržajem NaCl >1%, izbočna umora snaga ostružno pada na 115~135 N/mm2. Smanjena snaga umore znači skraćeni radni život. Putem instrumentalne provjere posljednjih listova, utvrđeno je da se korozija posljednjih listova niskog pritiska uglavnom događa na svakom stupnju u zone mokrog para, a lokalna korozija često se javlja na površini listova ispod škrljavinske slojevit, koja se zatim proširuje kako bi se formirale trsline. Nadaljnja operacija uzrokuje olamanje listova zbog korozije umore. Instrumentalna provjera i analiza olomljenih listova pokazala su da sadrži kloride u slomljenom sedimentnom sloju.