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

ходных кромок, приведены в гл. I. Там же рассмотрены примеры расположения износа выходных кромок (см. рис. 1.22, 1.23), резко отличающегося по виду от эрозионного износа выпуклой поверхности входной кромки. Такой вид износа выходных кромок определяется характером встречи выпуклой поверхности выход­ ной кромки с медленно летящими крупными каплями.

Для определения поведения капель после схода со стороны диска последнего РК, обращенной к выходному патрубку, были рассчитаны траектории движения капель радиусами 5—75 мкм в пространстве выходного патрубка турбины К-50-90-2. При рас­ чете траекторий согласно опытам В. М. Боровкова, установившего существование в прикорневой зоне за последней ступенью на длине

от корня 0,65Д7 обратного парового потока, было принято c2z = = w2z = —100 м/с. Расчет был выполнен для трех вариантов на­ правления абсолютной скорости пара в прикорневой зоне, для которых треугольники скоростей входа пара на выходные кромки были построены на основе экспериментов Ю. И. Шальмана. Угол закрутки обратного потока за колесом а 2 при осевой составляю­ щей — 100 м/с выбран 0; 30; 45°. Начальная скорость схода ка­ пельной влаги с обода диска, равная 130 м/с, была принята из расчета скоростей и траекторий капель по диску, выполненного по формулам (III. 11) (см. рис. 1.19). При определении разгона капель в выходном патрубке давление соответствовало опытному

»/

где wu, wz — окружная и осевая проекции относительной ско­

рости капли в момент удара; р— угол наклона выпуклой поверх­ ности выходной кромки в месте удара капли. Проверка правиль­

ности нахождения составляющей wz приводилась по ширине вы­ чищенной зоны ДЬ на выходной кромке лопатки, бывшей в эксплуатации (рис. II.3, II, а, в). У корня лопатки вычищенная полоса была более широкой—около 15 мм, к верхнему сечениюона сужалась до 8—10 мм. Проверка производилась по приближен­ ной формуле

wz = 0 ,16юДб2р sin р, (VI.5)

где zp — число рабочих лопаток последней ступени.

Для различных сечений по радиусу ступени нормальные по (VI.4) и осевые составляющие скорости капель по (VI.5) сведены в табл. VI.2. Расчет проводился для третьего варианта парового треугольника скоростей (при а 2 = 45°), т. к. он дал лучшее сов­ падение результатов расчета скоростей по (VI.5) и по уравнениям движения для крупнодисперсной части спектра сброшенных ка­ пель.

181

Таблица VI.2

Скорости и перемещения капель, взаимодействующих с выходной кромкой рабочих лопаток последней ступени ЧНД

Проверку величины скорости w'z можно также провести по формуле, полученной из условия равенства времени прохождения пути капли по осям и и z

Расчеты по (VI.5) и (VI.6) дают близкие величины для капель радиусом более 40 мкм. Однако и для более мелких капель, кроме капель радиусом 5 мкм, получаются величины скоростей по рас­ чету траекторий и по (VI.5), (VI.6) одного порядка, что доказывает правильность заложенных в расчет предпосылок.

Приведенные в табл. VI.2 величины нормальных составляющих удара капель для выходных кромок лежат ниже пороговых. На обследованных нами турбинах ЛМЗ типа К-50 с лопаткой последней ступени длиной 665 мм не было обнаружено эрозии выходных кромок в прикорневой зоне. Только на одном роторе турбины К-100-90-2, длительное время находившемся в эксплуа­ тации, была отмечена бороздчатая эрозия выходной кромки ло­ патки, выступавшей на 1,5—2 мм за плоскость, ометаемую вы­ ходными кромками. Зоны эрозии были расположены между скре­ пляющими проволоками. Ширина зоны эрозии равнялась 2,5— 3 мм. На соседних лопатках эрозии выходных кромок не было.

182

41. ЭРОЗИЯ БАЛАНСИРОВОЧНЫХ ГРУЗОВ, ХВОСТОВИКОВ РАБОЧИХ ЛОПАТОК, ЗАКЛЕПОК

При обследовании ЧНД влажнопаровых турбин была отме­ чена эрозия выступающих деталей задней боковой поверхности дисков РК, особенно дисков последней ступени.

Как показали расчеты, во всех случаях отмеченных очагов эрозии ударные нормальные составляющие взаимодействия ка­ пель с деталями или их элементами были выше пороговых 140— 150 м/с. Например, на боковые поверхности балансировочных гру­ зов (рис. 1.20, а, б) влага поступала со скоростями, близкими к окружным, т. е. для верхних и нижних точек соответственно для

наблюдалась эрозия балансировочных грузов, укрепленных в зоне влажного пара на задней стороне последнего диска ЦВД и ЦНД. Параметры влажного пара в местах установки грузов на номиналь­ ном режиме равнялись соответственно 50 кПа, влажность 5,3% и 4 кПа, влажность 12%. Окружные скорости грузов составляли около 145 м/с. За время эксплуатации первые по вращению се­ гменты грузов были изношены эрозией с потерей массы до 30 г. Эрозия грузов ЦВД и ЦНД была примерно одинаковой. Рабочие лопатки турбины имели грибовидные хвостовики, широко приме­ нявшиеся ХТГЗ на старых турбинах. Все выступавшие из общего ряда хвостовики последней ступени ЦВД и ЦНД со стороны вы­ ходных патрубков имели следы эрозии выступавших поверхно­ стей. Величина окружной скорости эродированных мест состав­ ляла около 155 м/с. Выходные кромки рабочих лопаток последней ступени ЦВД не имели следов эрозии, так как были наклонены к ометаемой кромками плоскости под углом 40°. Следы эрозии имели головки выступавших на одной замковой лопатке штифтов крепления.

На турбине типа К-50-29, проработавшей около 250 ч, наблю­ далась эрозия расклепанных шипов со стороны набегания потока

Эрозия выступавшего хвостовика елочного типа последней рабочей лопатки ЧНД мощной паровой турбины (см. рис. 1.20, в) после 9000 ч эксплуатации создала очаги износа в местах с повы­ шенными напряжениями. На том же рисунке показана эрозия отогнутой части запорной пластины, выступавшей над боковой поверхностью на 2—2,5 мм. Окружная скорость эродированных мест хвостовика составляла около 220 м/с.

42. РАСЧЕТНО-ЭМПИРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ЭРОЗИИ ВХОДНЫХ КРОМОК РАБОЧИХ ЛОПАТОК ЧНД

До недавнего времени общепринятой была степенная зависи­ мость скорости изнашивания рабочих лопаток при эрозии от окружной скорости лопаток РК. Однако длительная эксплуатация

183

в СССР и за рубежом мощных паровых турбин новой конструкции со значительными окружными скоростями периферии рабочих лопаток ЧНД не подтвердила появления ожидаемой значительно возросшей эрозии рабочих лопаток с увеличением окружной

Бовери» снижалась с ростом окружных скоростей во вновь выпу­ щенных турбинах. Этот факт можно объяснить рациональным проектированием влажнопаровых ступеней ЧНД, организацией эффективной системы влагоулавливания, применением эрозион­ ностойких материалов лопаток РК и достаточной стойкой противоэрозионной защитой лопаток.

Новый подход к объяснению физической картины возникнове­ ния и протекания эрозии обусловил появление новых методов расчета ступеней на эрозию. В последнее время было опубликовано несколько методов оценки эрозионной стойкости входных кромок лопаток РК. Одним из первых предложил свой метод Е. Кржи­ жановский [73]. Разработанный метод оценки эрозии базируется на результатах обследования лопаточного аппарата турбин мощ­ ностью 45 — 200 МВт различных фирм. В основу вывода расчет­ ных формул оценки эрозионного износа положена зависимость интенсивности эрозии капельных ударов от импульсного давле­ ния, определенного по формуле гидравлического удара Н. Е. Жу­ ковского. При рассмотрении потоков капель основным эрозион­ ноопасным выбран кромочный поток за лопатками НА. Оценка производится определением функции —тF

тF = xbiCzopoyoZczJ1, (VE7)

где Ь1 — ширина вогнутой поверхности лопаток НА вдоль оси и

где k — коэффициент, определяемый по результатам обследова­ ний турбин рассматриваемого типа; К — глубина кратеров эро­ зионного износа; Нт — то же, после работы в течение времени тт (рис. VI. 11)— определяется по результатам обследований тур­ бин данного типа.

184