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

точки. Для этой зоны входной кромки > 90°. Граница зоны не выражена четко.

В сечении 0,751 лопатка также имела противоэрозионные на­ пайки, характер эрозии которых отличался у различных лопаток. У некоторых обследованных турбин напайки были выполнены ■с различными углами установки р1; в пределах 105—015° к по­ току, этим объясняется заметное различие эрозии даже двух ря­ дом укрепленных напаек! По ширине защитной пластины выде­ лялись три зоны: сильной, слабой точечной эрозии и неповреж­ денная. Первые две имеют ширину до 3 мм, третья — до 6 мм. На некоторых пластинах отсутствовала явно выраженная зона точечной эрозии.

В среднем сечении лопатки стеллитовая защита отсутствовала. Эрозия входной кромки была сильной, но даже после 90 000 ч эксплуатации сквозных эрозионных кратеров, нарушавших

•обвод входной части профиля, ни на одной турбине не было отме­ чено. Хорошо различались все три указанные зоны эрозии, однако на незащищенной лопатке они имели большую протяженность.

К корневому сечению интенсивность эрозии первой зоны убы­ вала, и на расстоянии 35 мм от корня точечной эрозии не было, имелась только вычищенная от отложений поверхность лопатки.

Аналогичный характер эрозии однотипных лопаток был отме­ чен на рабочих лопатках последней ступени турбины типа К-100-90-6, длительное время работавшей на неполной нагрузке.

Эрозия входных кромок рабочих лопаток впередистоящих

•ступеней проточной части турбин типа К-50, К-100 ЛМЗ была незначительной. На предпоследней ступени ЧНД эрозия наблю­ далась только на верхней периферийной стеллитовой напайке. Третья от конца ступень имела незначительные следы эрозии

всредней части лопаток на расстоянии 95 мм от периферии (и =

=250 м/с). В зоне эрозии угол установки эродированной пло­

щадки Pi = 90°. Эрозия была вызвана движением струек от корня к периферии по выпуклой поверхности и срывами влаги с выход­ ной кромки лопаток под эродированной зоной (см. рис. III. 14, в).

При выполнении стеллитовых напаек со скругленной входной кромкой эрозия входного носика профиля стала более интенсив­ ной. Особенно сильно эродировали лопатки, выступавшие из общего ряда.

Входные кромки рабочих лопаток тихоходных турбин типа К-50 ЛМЗ и К-100 ХТГЗ, не имевшие противоэрозионной защиты и находившиеся в эксплуатации длительное время, имели повы­ шенную эрозию только у вершин под бандажом. К корневому се­ чению эрозия входных кромок убывала. По ширине выпуклой поверхности так же, как у быстроходных турбин, можно различить названные выше три зоны износа лопаток. Отличие от эрозии вход­ ных кромок быстроходных турбин заключается в более широкой — до 6 мм зоне повышенной эрозии и более узкой — до 2—3 мм второй зоне. От кратеров первой зоны отходят параболической

28

после 14 000 ч работы, различается несколько зон по интенсив­ ности эрозии. Повышенная эрозия наблюдалась в зоне 5 — скругление входной кромки и в зоне 4 — отступя от скругления на 1,5—2 мм. По ширине профиля у периферийного сечения за стел­ литовой напайкой наблюдалось вымывание металла за счет эро­ зионного износа — зоны 1 и 2. Углубление 2 переходит в зону 1 эрозионными бороздками с углом подъема бороздок 14—15°. На эродированной входной кромке отчетливо просматривается характер кривой распределения влажности по высоте ступени.

Эрозионный износ входной кромки периферийного конца ра­ бочих лопаток (ппе„ = 564 м/с), упрочненной закалкой т. в. ч., показан на рис. V. 11. Характер износа выпуклой поверхности входной кромки кратерно-бороздчатой с четко очерченной зоной окончания эрозии. Ширина эродированной зоны у периферии после 9000 ч работы лопаток — 8—9 мм. На длине 150 мм от вер­ шины лопаток ширина зоны сужается до 5—6 мм. Скругленная часть носика профиля имела по всей поверхности кратеры диа­ метром 0,5—0,6 мм, глубиной до 1 мм. За закаленной зоной по ширине лопатки 22 мм на незакаленной выпуклой поверхности у периферии наблюдались отдельные штриховые бороздки. По сравнению с незначительной эрозией входных кромок, упрочнен­ ных закалкой, износ входной кромки тех же лопаток, упрочнен­ ных нанесением электроискровым способом сплава Т15К6, был более сильным (см. рис. V .ll, а\ 1, 3). Зона бороздчатой кратер­ ной эрозии на длине 100—105 мм была шириной от 8—9 до 5—6 мм в конце участка. Входная кромка на указанной длине была сре­ зана вместе с покрытием и на отдельных участках имела изношен­ ные углубления до 5 мм. Отдельные язвины имелись на упрочнен­ ном слое до ширины 20 мм вдоль профиля.

8. ЭРОЗИЯ ВЫХОДНЫХ КРОМОК РАБОЧИХ ЛОПАТОК

При эксплуатации мощных конденсационных паровых турбин наблюдается эрозия выходных кромок рабочих лопаток послед­ них ВП ступеней. В зарубежной практике отмечались случаи поломок лопаток из-за эрозии выходных кромок. В [71 ] сообщается о поломке последних лопаток конденсационных паровых турбин мощностью 50 и 100 МВт на станции Любенау из-за сильной эро­ зии выходных кромок в корневой области последних рабочих колес.

Вид и характер износа, а также расположение изношенной по­ верхности по высоте рабочей лопатки у входной и выходной кромок резко различны. Эрозия входной кромки обычно наблюдается на

длине I = 0,35-н0,45 от периферии лопатки. Эрозионный износ выходной кромки иногда простирается на более значительную

длину рабочей лопатки — до (0,65-ь0,7)7 от корня. Зона эрозии выходной кромки в зависимости от конструктивных особенностей выходного патрубка и рабочего колеса последней ступени имеет

30

различное расположение относительно корневого сечения. У РК с заглубленной плоскостью выходных кромок по отношению к плоскости обода колеса начало зоны эрозии отодвинуто от корня

лопатки на (0,15+0,20) /. У РК с вильчатым хвостовиком зона эрозии начинается прямо от корневого сечения.

В результате экспериментальных работ последнего времени,

последней ступенью ЧНД одной мощной турбины на режиме, близ­ ком к холостому ходу, показали, что относительные скорости обратных токов составляют 20—50% от окружной скорости.

Картина течений в проточной части двух последних ступеней мощной конденсационной турбины на режиме XX показана на рис. 1.18. У периферии последней ступени за направляющим аппа­

ратом по высоте лопатки А/ = 0,1 + 0,15 обнаружен торовый вих­ ревой поток — отрывное течение [60]. В прикорневой области

последней ступени на длине от корня лопатки А/ = 0,6+0,7 наблю­ далось вентиляционное течение с обратными токами пара из вы­ ходного патрубка ЧНД в прикорневую отрывную зону последней ступени.

На выходной кромке последней ступени нанесена зона 1 эроди­ рованной входной кромки, снятая на одной из турбин, работа­ ющей на электростанции.

31

Протяженность по высоте от корневого сечения эродированной зоны выходной кромки лопатки может быть разной. Например, в последней ступени турбины 50 МВт фирмы «Бергман-Борзиг»

она составляла для различных лопаток от 0,3 до 0,5/ [71 ].

Единственно возможный источник эрозии выходных кромок — капли, затягиваемые в прикорневую зону обратными токами. Однако в вопросе образования крупных капель в зоне обратных токов нет достаточной ясности. Обследование ряда отечественных и зарубежных турбин, находившихся в эксплуатации от 1 до 100 тыс. ч, проведенное ЛПИ совместно с Ленэнергоремонтом, показало, что существенной эрозии подвергались выходные кромки РК не всех турбин, работавших на частичных режимах. Как пра­ вило, турбины типа К-50-90, К-100-90 ЛМЗ с длиной лопатки последней ступени 665,мм при среднем диаметре рабочего колеса 2000 мм не имеют эрозии выходных кромок последней ступени. Анализ показал зависимость появления эрозии от углов входа капель по отношению к выпуклой поверхности лопатки РК в районе выходной кромки. У лопатки длиной 665 мм условия' входа этих, капель были более благоприятны, и эрозии выходных кромок не наблюдалось. Эрозия выходных кромок лопаток по­ следних ступеней турбины АК-12 «Шкода» и отечественных турбин АПТ-12, ПТ-60-90/2, К-200-130 была вызвана длительной работой за последние три года на нагрузках 35—50% от номинальной.

Обследование эродированных выходных кромок выявило раз­ личие в степени эрозии у разных лопаток одного колеса. Несоблю­ дение технологических норм по выступанию выходных кромок отдельных лопаток при облопачивании РК последней ступени приводит к повышенной эрозии выступающих лопаток [27, 74]. Наблюдается чередование лопаток с сильной и слабой эрозией. У одной из мощных турбин по окружности колеса после 14 000 ч эксплуатации значительную эрозию выходных кромок имело 4— 5 лопаток подряд, а затем следовало 7—8 лопаток с менее значи­ тельной эрозией, хотя все эти лопатки не выступали заметно за плоскость колеса. Причину эрозии чередующихся групп лопаток следует искать в поступлении капель с диска колеса, так как в слу­ чае попадания капель с частей статора все рабочие лопатки ока­ зались примерно в равных условиях. Срывающиеся в определен­ ных местах с периферии диска РК капли засасываются в срывную зону колеса и вызывают эрозию чередующихся групп лопаток.

Эрозионный износ выходных кромок лопаток РК последней ступени ЧНД мощных отечественных турбин неоднократно наблю­ дался в эксплуатации [28 ]. Характер износа (рис. 1.18) аналогичен приведенному в [71 ], однако эродированная зона выходной кромки занимает сравнительно небольшую протяженность на спинке ло­ патки. За эродированной зоной бороздчатого типа по ширине от 8—10 до 20—30 мм у различных лопаток на значительной длине

выходной кромки (0,75—0,95) 7 от корневого сечения расположена

32