Düşük basınçlı buhar türbininin son kademe kanatlarının hasar görmesi ve tedavisi

1. Türbin kanatlarının çalışma ortamının özellikleri

Buhar türbini kanatlarının çalışma ortamı çok karmaşık ve zordur. Özellikle, üç bölüme ayrılabilirler: yüksek, orta ve düşük basınç bölümleri. Yüksek ve orta basınç bölümlerindeki kanatlarla karşılaştırıldığında, düşük basınç buhar türbininin düşük basınç bölümündeki son kanatların çalışma koşulları aşağıdaki özelliklere sahiptir: düşük basınç bölümünün son aşamasındaki buhar basıncı atmosfer basıncından düşüktür, buhar hacim akış hızı önemli ölçüde artmıştır ve akış karmaşıktır; düşük basınç bölümünün son aşamasındaki buhar yüksek nem içeriğine sahiptir ve buhardaki su damlacıkları kanatlar üzerinde önemli bir etkiye sahiptir; buhar türbini değişken koşullar altında çalışırken, düşük basınç bölümünün son kanadının çalışma durumu en çok değişir, bu da mukavemetini ve titreşimini ciddi şekilde etkiler; düşük basınç bölümünün son kanadı diğer kanatlardan daha uzundur ve mukavemet koşulları daha katıdır.

Bu özellikler, düşük basınçlı buhar türbinlerinin tasarım ve üretim süreci sırasında düşük basınç bölümlü son kademe kanatlarının tasarımının daha kapsamlı ve dikkatli bir şekilde ele alınmasını gerektirir. Genel olarak konuşursak, düşük basınç bölümlü son kademe kanatlarının tasarımı, diğer kanatların tasarımından daha gelişmiş analiz programları, daha fazla hesaplama ve daha karmaşık yapısal tasarımlar gerektirir. Üretim daha zordur, örneğin: elektrikli kıvılcım ve alev söndürme ve kanatların yüksek frekanslı söndürme ile güçlendirilmesi, termal püskürtme, lazer kaplama, lokal lazer yüzey söndürme, çevresel kakma, vb. Buna rağmen, son kademe kanatlarında zaman zaman hasar meydana gelmektedir.

2 Düşük basınç bölümündeki son kademe kanatlarının hasar biçimleri ve nedenleri

Düşük basınç bölümündeki son kademe kanatlarında hasarın birçok şekli ve nedeni vardır, bunların başlıcaları şunlardır: mekanik hasarların şekilleri ve nedenleri; mekanik olmayan hasarların şekilleri ve nedenleri.

Mekanik hasar ve nedenleri: Örneğin, yabancı sert parçacıklar türbine girer ve kanatlara zarar verir, türbinin içindeki sabit parçalar düşer ve kanatlara zarar verir, rotor ve silindir iyi hizalanmaz veya silindir deforme olur, kanatların buhar contasına sürtünmesine neden olur ve kanat kılıfında oluklar aşınır, vb. Ancak, hasarların çoğu, nihai kanatların tasarım faktörleri dışındaki nedenlerden kaynaklanır, bunlar mekanik hasardır. Bu tür hasarlar, ciddiyetine ve çalışma üzerindeki etkisine bağlı olarak farklı önlemlerle ele alınabilir.

Mekanik olmayan hasar ve nedenleri: zayıf buhar kalitesi nedeniyle kanatların korozyonundan kaynaklanan hasar; ıslak buhardaki sıvı suyun çarpmasıyla oluşan su erozyonu nedeniyle oluşan hasar. Bu makale esas olarak düşük basınç bölümü kanatlarının mekanik olmayan iki hasar nedenini ve tedavi yöntemlerini ele almaktadır: zayıf buhar kalitesi ve tedavi yöntemleri nedeniyle kanatların korozyonundan kaynaklanan hasar nedenlerinin analizi.

Neden analizi: Genellikle, düşük basınçlı türbin kanatları ısıya dayanıklı paslanmaz çelikten yapılır. Bu malzeme, yüzeyinde yoğun ve kararlı bir oksit koruyucu film oluştuğu için iyi bir korozyon direncine sahiptir. Ancak, buhar C02, S02, özellikle klorür iyonları içeriyorsa, kanat yüzeyindeki koruyucu film aşınacak ve hızla derinlemesine gelişerek kanatta korozyona neden olacak ve kanat mukavemeti büyük ölçüde azalacaktır. Örnek olarak 2Cr13 paslanmaz çeliği ele alırsak, oda sıcaklığında havadaki eğilme yorulma mukavemeti 390 N/mm2'dir (çentiksiz numune, gerilim döngüsü numarası n=5x107, aşağıda aynı) ve temiz yoğuşma suyundaki eğilme yorulma mukavemeti hala 275~315N/mm2'dir. Ancak, >%1 NaCl içeriğine sahip bir oksit çözeltisinde, eğilme yorulma mukavemeti keskin bir şekilde 115~135 N/mm2'ye düşer. Azalan yorulma mukavemeti, kısalmış bir hizmet ömrü anlamına gelir. Son kanatların aletle incelenmesiyle, düşük basınçlı son kanatların korozyonunun çoğunlukla ıslak buhar bölgesindeki her aşamada meydana geldiği ve genellikle ölçek tabakasının altındaki kanat yüzeyinde yerel korozyon meydana geldiği ve daha sonra çatlaklar oluşturmak üzere genişlediği bulundu. Devam eden çalışma, korozyon yorgunluğu nedeniyle kanat kırılmasına neden olacaktır. Kırık kanatların aletlerle incelenmesi ve analizi, kırık tortu tabakasının klorür içerdiğini gösterdi.