Poškodenie a liečenie posledných lopatiek nízkotlakového parníka

1. Charakteristiky pracovného prostredia vodicích lopatiek

Pracovné prostredie lopatiek parních turbín je veľmi komplikované a náročné. Konkrétne sa dajú rozdeliť na tri časti: vysokotlakú, strednotlakú a nízkatlakú sekciu. V porovnaní s lopatkami vysokotlakých a strednotlakých sekcií majú pracovné podmienky posledných lopatiek v nízkatlakých sekciách parních turbín nasledujúce charakteristiky: tlak páry v poslednej fáze nízkatlakých sekcií je nižší ako atmosférický tlak, objemový prietok pary je značne zvýšený a tok je komplexný; para v poslednej fáze nízkatlakých sekcií má vyšiu vlhkosť, a kapky vode v pary majú významný dopad na lopatky; pri prevádzke parních turbín v rôznych režimoch sa najviac mení pracovný stav poslednej lopatky v nízkatlakých sekciách, čo vážne ovplyvňuje jej pevnosť a vibrácie; posledná lopatka v nízkatlakých sekciách je dlhšia ako ostatné lopatky a podmienky pevnosti sú prísnejšie.

Tieto charakteristiky vyžadujú, aby sa pri návrhu a výrobe nízkotlakových parníkových turbín zvažoval návrh posledných lopatiek v nízkotlacom oddieli komplexnejšie a pečlivšie. Všeobecne povedané, návrh posledných lopatiek v nízkotlacom oddieli vyžaduje pokročilejšie analytické programy, viac výpočtov a zložitejšie štrukturálne návrhy v porovnaní s návrhom iných lopatiek. Výroba je ťažšia, napríklad: elektrické jiskrové a plamenné chladenie a vysokočastotné chladenie na posilnenie lopatiek, tepelné sprejovanie, laserové natieranie, miestne laserové povrchové chladenie, okrajové vložky atď. Navzdory tomu, poškodenie posledných lopatiek stále nastupuje občas.

2 Formy a príčiny poškodenia posledných lopatiek v nízkotlacom oddieli

Poškodenie posledných lopatiek v nízkotlakovom oddieli má mnoho foriem a príčin, hlavné sú: formy a príčiny mechanického poškodenia; formy a príčiny ne-mechanického poškodenia.

Mechanické poškodenie a príčiny: Napríklad, do turbíny vstupujú cudzie tvrde častice a poškodzujú lopaťky, odleptá sa pevná časť z turbíny a poškodzuje lopaťky, rotor a valcov nie sú dostatočne zarovnané alebo je deformovaný valec, čo spôsobuje, že lopaťky sa tiera o párovú pečat, a na okraji lopaťiek sa vytvárajú brázdy, atď. Väčšina poškodení vzniká kvôli príčinám iné ako dizajnové faktory koncových lopaťiek, ktoré sú mechanické poškodenie. Toto typické poškodenie sa dá vyriešiť rôznymi opatreniami podľa jeho vážnosti a vplyvu na prevádzku.

Nemechanické poškodenie a príčiny: poškodenie spôsobené koroziou lopatiek kvôli nekvalitnej páre; poškodenie spôsobené vodnou eroziou z dôvodu úderov kapiek vody vo vlhkстой pare. Tento článok sa hlavne zaoberá dvomi príčinami nemechanického poškodenia a metódami liečenia lopatiek v nízkotlakovom oddieli: analýzou príčín poškodenia spôsobeného koroziou lopatiek kvôli nekvalitnej páre a metódami jej riešenia.

Analýza príčiny: Väčšinou sú listy nízkotlakového turbine vyrobené z teplomodolného nerdzavého ocele. Tento materiál má dobrú odolnosť pred koroziou, pretože sa na jeho povrchu tvorí hustá a stabilná oxidná ochranná membrána. Avšak, ak pára obsahuje C02, S02, a najmä chloridové iony, bude ochranná membrána na povrchu lístka korózovaná a rýchlo postupovať do hĺbky, čo spôsobí koroziu lístka a výrazne zníži jeho pevnosť. Vzali sme 2Cr13 nerdzavú ocel ako príklad, jej zlomová únavová pevnosť vo vzduchu pri miestnej teplote je 390 N/mm2 (vzorka bez notiek, počet cyklov strese n=5x107, nižšie rovnaké), a jej zlomová únavová pevnosť v čistej kondenzátnej vode je stále 275~315N/mm2. Avšak, v riešine oxídu s obsahom NaCl >1%, klesne jej zlomová únavová pevnosť ostrúch na 115~135 N/mm2. Znižovanie únavovej pevnosti znamená skratšiu životnosť. Pomocou nástrojového kontrolu koncových lístkov sa zistilo, že korozia koncových lístkov nízkotlakového turbine sa väčšinou vyskytuje v každej fáze vo vlhkopárovej oblasti, a lokálna korozia sa často vyskytuje na povrchu lístka pod vrstvou škvrn, ktorá potom rozšíri a vytvorí trhliny. Pokračujúce fungovanie môže spôsobiť prerušenie lístka kvôli únavovej koroziu. Kontrola a analýza prerušených lístkov pomocou nástrojov ukázala, že sediment na zlome obsahuje chloridy.