Файл: Фаддеев И.П. Эрозия влажнопаровых турбин.pdf

в чугунном диске диафрагмы переходили на боковую поверх­ ность в районе корневых уплотнений рабочих лопаток. По виду износ 2 напоминает вытянутые эллипсоообразные углубления глубиной 1,5—2 мм с довольно гладкой поверхностью. На не­ которых диафрагмах углубления соединялись друг с другом. На верхней торцовой поверхности диафрагмы наблюдались эро­ зионные риски 3, наклоненные под большим углом к касатель­ ной окружности периферийного обвода.

6. ЭРОЗИОННЫЙ ИЗНОС СОПЛОВЫХ ЛОПАТОК

Проявление эрозионного действия капельной влаги в совре­ менных конденсационных турбинах, работающих на перегретом паре давлением более 3,5 МПа, сказывается в основном на послед­ них трех-четырех влажнопаровых ступенях ЧНД. На всем протя-

Рис. 1.9. Зоны воздейст­ вия влаги 1, сброшенной из впередистоящей сту­ пени, на модельной диаф­ рагме 29-й ступени тур­ бины К-300-240-1 ЛМ3:

а — вогнутая, б — вы­ пуклая поверхности.

Сечение Л —Л на рис. III. 4,д

жении влажнопаровой проточной части действию влаги подвер­ жен весь лопаточный аппарат. Однако, как показывает опыт эксплуатации турбин, эрозионный износ лопаточного аппарата диафрагм и рабочих колес различен по интенсивности. Если ло­ патки РК подвержены сильной капельной эрозии только в части низкого давления, то лопатки НА влажнопаровой проточной части или не эродируют совсем, или слабо эродируют только в ЧНД. Имеются примеры многолетней (до 40 лет) эксплуатации паровых турбин на отечественных электростанциях без замены диафрагм из-за эрозии, в то же время лопатки РК влажнопаровых ступеней были неоднократно заменены.

На рис. 1.9 показана выпуклая и вогнутая поверхности ло­ патки модельной диафрагмы последней ступени мощной паровой турбины со следами воздействия капель на лопатки. При изго­

товлении модельная диафрагма была покрыта серебрином, поэтому следы воздействия в виде очищенных до металла зон хорошо видны. На вогнутой. поверхности лопатки очищенная зона занимает бо­ лее половины высоты лопатки, в то же время на выпуклой сто­ роне — только ее четверть.

Как показали эксперименты, выполненные в натурной турбине мощностью 50 МВт, за последней ступенью турбины при сходе пелены влаги с рабочих лопаток наблюдались крупные капли раз­ мером до 200 мкм. Такие большие капли могут быть и на входе в ступень из-за сравнительно небольшой плотности пара перед последней ступенью конденсационной турбины. Наличием боль­ ших капель, достаточно круто поднимающихся к периферии входа в сопловые каналы следующей ступени, можно объяснить довольно узкую и малопротяженную зону очищенного металла со стороны спинки лопаток. Узость зоны со стороны спинки объясняется затенением лопаток входными кромками других направляющих лопаток при входе в ступень капель крупнее 20 мкм. Подобный характер имеет воздействие капель на вход­ ные кромки натурной диафрагмы. Характер расположения зон воздействия капель на листовые стальные лопатки последних двух ступеней турбины К-90-50-2 ЛМЗ, находившейся в эксплуата­ ции более 90 000 ч, показан на рис. VI.3, а. Очищенные и частично изношенные области также расположены в периферийной половине лопаток диафрагмы. Воздействию подвергались обе стороны ло­ паток последних двух ступеней. Согласно тепловому расчету тур­ бины в области влажного пара на расчетном режиме работает шесть последних ступеней с конечной влажностью за последней ступенью у 2 = 14,6% при давлении р г = 3,5 кПа. При изучении следов течения влаги на остановленной для ремонта турбине имеются характерные следы на лопатках всех шести влажнопа­ ровых ступеней, начиная с 13-й. Однако эрозия наблюдается только на последних двух ступенях (17, 18-й).

Все остальные обследованные турбины ЛМЗ типа К-50-3,

ПТ-60-130/13, ПТ-50-90-2, К-ЮО-2, К-100-5 (до модернизации),

ЧНД которых сформирована на базе однотипной рабочей лопатки последней ступени с длиной рабочей части 665 мм, имеют анало­ гичное эрозионное воздействие капельно-пленочной влаги на сопловые лопатки.

Выше было отмечено резкое отличие характера эрозии сопло­ вых лопаток и рабочих лопаток влажнопаровых ступеней обсле­ дованных турбин. Для турбин ЛМЗ с длиной последней лопатки 665 мм характерны большие осевые зазоры между влажнопаровыми ступенями. Так, за 13-й ступенью турбины К-50-90-2 осевой за­ зор между кромками лопаток равен 20 мм, а между 17 и послед­ ней 18-й ступенями — около 60 мм. Указанные осевые зазоры дают возможность значительному количеству капель радиусами менее 15—20 мкм развернуться по потоку пара, входящему в сле­ дующую ступень.

20

тщательное рассмотрение характера эрозии входных кромок рабочих лопаток последних ВП ступеней конденсационных турбин показывает разнородность отдельных участков эродированных поверхностей выпуклой входной части лопаток РК.

Данных прямых измерений скоростей и направлений движения капельной влаги в осевом зазоре между выходными кромками лопаток НА и входными кромками лопаток РК в научно-техни­

иналичие различных потоков влаги оказывает соответствующеевоздействие на входные кромки лопаток РК следующей ступени. Поэтому топография эрозии входной кромки лопатки различна по высоте.

Основные потоки капельной влаги, вызывающие эрозию вход­ ных кромок рабочих лопаток, приведены в гл. III (см. рис. III. 17). Под действием этих потоков возникает эрозия входных кромок рабочих лопаток. Следует отметить немаловажную роль в разви­ тии эрозии входных кромок отраженных потоков капель, обра­ зующихся при ударе капель о входные кромки рабочих лопаток

идвигающихся в плоскости входных кромок лопаток РК. Обычнопотоки отраженных капель в развитии эрозии не рассматривают..

23.

Поэтому остается труднообъяснимой повышенная эрозия высту­ пающих из общего ряда в осевой зазор кромок лопаток.

При рассмотрении эрозии входных кромок рабочих лопаток

•одним из первых факторов образования эрозии следует указать на конструктивное выполнение меридионального обвода влажно­

уровень влажности или окружной скорости, ни число часов

•ступени с периферийной окружной скоростью 332 м/с, степенью влажности 10—12% после 2400 ч работы эродирована сильно, а реактивная лопатка другой турбины с периферийной скоростью 294 м/с при влажности 10—12% после 3500 ч работы эродирована умеренно.

В старых турбинах с небольшими осевыми зазорами влияние концентраторов влаги проявлялось особенно резко. Например, наличие кольцевых перемычек в диафрагмах предпоследней и

24

последней ступеней проявилось в виде глубоких кольцевых эро­ зионных выбоин на входных кромках (рис. 1.15). С увеличением осевых зазоров в последней ступени ЧНД К-100-90 и К-70/72-29» ХТГЗ наличие горизонтальной кольцевой перемычки не ощуща­ лось так заметно на рабочих лопатках, но повышенная эрозия всеже имела место.

Рис. 1.14. Влияние формы периферийного обвода проточной части на эрозию, периферийного конца лопаток РК последней ступени турбин: а — 130 МВт

(24 000 ч); б — ТК-50 (40 000 ч); в — Т-60 ЛМЗ (50 000 ч); г — Т-100-90 ХТГЗ. (4200 ч); д — К-200-130-1 (7 000 ч)

Сильное влияние на эрозию входных кромок РК конструк­ тивного выполнения ЧНД турбин особенно отчетливо проявля­

лопаток I и II потоков (рис. 1.15, а; 1,2).

Заметное влияние на увеличение эрозии входных кромок ока­ зывает выполнение увеличенного шага в месте установки замка 3 на РКВо всех обследованных случаях рабочая лопатка 5 за замко­ вым разрывом против вращения колеса была эродирована силь­ нее (рис. 1.15, б), чем вторая лопатка 4, образующая канал за замком.

25

Заметное влияние на эрозию входной кромки рабочих лопаток оказывает отражение капель от бандажных связей [66]. На неко­ торых турбинах закалка входной кромки при пайке бандажной проволоки к лопатке, наоборот, приводила к снижению эрозии лопаток в районе бандажной связи.

' Наиболее типичную эрозию входной кромки рабочей лопатки можно проследить на рабочих лопатках последней ступени турбин К-50-90-2 ЛМЗ (рис. 1.16, а—в). Периферийная часть входной

канала; 6 — рабочая лопатка последней ступени

кромки на длине 320 мм имела противоэрозионную защиту стел­ литовыми напайками. В ранних выпусках турбин типа К-50-90 и К-100-90 входная часть стеллитовых пластин была срезана к бо­ ковой поверхности под углом 90°. В поздних выпусках завод стал применять обтекаемую форму входной части напаек.

На многих обследованных турбинах входная кромка вершины лопаток вместе с частью стеллитовой напайки и основным метал­ лом была срезана эрозией на длине 10—12 мм по высоте лопатки (см. рис. 1.14). Далее по ширине боковой поверхности стеллито­ вых напаек от входной кромки лопатки эрозия убывала. За стел­ литовой защитой периферийная часть выпуклой стороны профиля на ширине 8—10 мм имела следы точечной эрозии, переходящей на границе эрозии в сторону выходной кромки в короткие чер-

26