1. Конструкции рабочих лопаток, условия их работы. Способы крепления к диску. Повреждения.

Условия работы рабочих лопаток очень тяжелы. Под действием вращения с большой частотой в лопатке возникают большие центробежные силы и высокие напряжения растяжения, стремящиеся вырвать лопатку из диска. Окружная сила, создающая полезный крутящий момент на валу турбины, изгибает лопатку в плоскости диска. Дополнительно лопатка изгибается в плоскости оси турбины под действием разности давлений Р₁ – Р₂.

Конструкции рабочих лопаток.

Лопатка состоит из рабочей части (пера) и хвостовика. Рабочая часть имеет профили, установка которых с равным шагом образует рабочие каналы. Хвостовики служат для крепления лопаток на диске. На торце рабочей части выполняют шип. На группу лопаток надевается лопаточный бандаж, в котором выполнены отверстия с шагом и формой, соответствующими шипам на лопатках, установленных на диске. На рис.: 1 - шип; 2 - рабочая часть (перо); 3 - бандажная лента; 4 – хвостовик.

Способы крепления к диску.

Для крепления лопаток на диск служат хвостовик. Выбор типа хвостовика для рабочей лопатки определяется двумя факторами: нагрузкой, создаваемой лопаткой и технологическим оборудованием турбинного завода. Для коротких лопаток применяют хвостовики типов а - в, ж. Для длинных лопаток – г, д, е, з. Хвостовики Т-образного (а, б) и грибовидного типа (в) имеют одну опорную поверхность, воспринимающие центробежные силы. Грибовидный хвостовик длиной лопатки имеет три опорные поверхности. Хвостовики вильчатого типа (е, д) выполняют с увеличенным числом гребней хвостовиков при увеличении длины лопатки. (ж) - зубчиковый хвостовик. (з) – елочный торцевой хвостовик.

Повреждения: 1.) Механические - эти повреждения могут быть вызваны инородными предметами, случайно попавшими в проточную часть после ремонта, и частями разрушившихся при эксплуатации деталей, расположенных перед данной ступенью. Усталостные - вызваны при колебаниях в лопатках, которые способствуют накоплению усталости и при определенных условиях могут привести к усталостному разрушению бандажей, связей, самих рабочих лопаток и дисков. Коррозионные - они вызваны тем, что в паровой среде всегда содержатся коррозионно-активные вещества, а от их количества зависит лишь скорость развития повреждений. Эрозионные – износ поверхности рабочих лопаток под действием капель жидкости, натекающих на поверхность с большой скоростью.

2. Материалы рабочих лопаток турбины. Антивибрационные устройства. Эрозия и коррозия лопаток.

Материалы рабочих лопаток.

Тяжелые условия работы рабочих лопаток, исключают применение для них углеродистых сталей. Для лопаток используют только нержавеющие стали. Самыми употребительными являются стали 1X13, 2X13, 12X13 и 12Х13Ш, содержащие 12-14% хрома, обеспечивающего высокую коррозионную стойкость. Их большим достоинством является высокая, значительно большая, чем у других лопаточных материалов, демпфирующая способность. Эти стали можно применять до температуры 400-480⁰С. Для больших температур применяют стали, легированные молибденом и ванадием, а также вольфрамом и ниобием.

Антивибрационные устройства.

Бандажи и связи служат главным образом для повышения вибрационной надежности лопаточного аппарата. Периферийный бандаж позволяет одновременно уменьшить утечку пара и поэтому повышает КПД ступени.

Для рабочих лопаток ЦВД и не длинных лопаток ЦСД применяют удобные накладные ленточные бандажи, объединяющие в пакет 6-14 лопаток.

С возрастанием мощности турбоагрегатов, когда вместе с ростом расхода пара увеличивается хорда лопаток применяют цельнофрезерованные бандажы. Лопатки свариваются в пакеты по полкам цельнофрезерованного бандажа и по полкам хвостовиков. На полках бандажа выполняют шипы, на которые надевают ленточный облегченный 6андаж. Вместо ленточного приклепанного бандажа можно использовать демпферную связь в виде полосы трапециевидного сечения, закладываемой в паз, выточенный в цельнофрезерованном бандаже.

Эрозия и коррозия лопаток.

Коррозия лопаток - это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с паровой средой. Они вызваны тем, что в паровой среде всегда содержатся коррозионно-активные вещества, а от их количества зависит лишь скорость развития повреждений.

Эрозия лопаток - износ поверхности рабочих лопаток под действием капель жидкости, натекающих на поверхность с большой скоростью. Эрозионные повреждения, особенно в виде сквозных промывов, служат концентраторами напряжений и могут привести к усталостному разрушению рабочих лопаток.