§ 16. Детали паровых турбин

Корпус турбины. Основными видами повреждений корпуса являются: трешины, деформация, утонение стенок вследствие коррозии и эрозии, ра­ковины, поломка.

Трещины могут являться следствием недостатков изготовления. При литье корпусов возникающие во время остывания отливки напряжения могут привести к образованию трещин в перегородках и внутренних ребрах Трещины литейного происхождения иногда проявляются не при изготовле­нии, а во время работы под влиянием температурных напряжений. Непра­вильная конструкция также может обусловить появление трещин, напри­мер неодинаковая толщина стенок, наличие острых углов в местах перехо­дов, отсутствие разгрузочных отверстий там. где они необходимы. Вслед­ствие перегрева корпуса во время работы, роста чугуна и ползучести стальных отливок также могут появляться трещины в наиболее нагру­женных местах, в местах переходов.

Деформация корпусов турбин обычно связана с литейными напряже­ниями и ростом чугуна. Недостаточные радиальные зазоры, приводящие к распору корпуса диафрагмы, также являются причиной коробления.

Утонение стенок корпуса происходит из-за коррозии и эрозии. Эрозия возникает вследствие ударов о поверхность корпуса отбрасываемых ло­патками ротора мелких капель воды, образующихся при конденсации расши­ряющегося пара При разрушении металла внутренних поверхностей кор­пуса увеличиваются радиальные зазоры, усиливается утечка пара, сни­жается к. п. д. Наибольшей коррозии подвергаются участки корпуса, где неплотно прилегают другие детали (диафрагмы, сопловые сегменты, ко­робки уплотнений и др.). Интенсивна коррозия также в местах сопри­косновения с влажным паром. Коррозия и эрозия могут настолько разру­шить корпус вблизи лопаток, что их крепление нарушится и возможно выпа­дение лопаток из пазов.

Диафрагмы. К возможным повреждениям диафрагм относят: прогиб, трещины, раковины, выкрашивания металла а местах заливки лопаток (у корня лопаток) и выход их из плоскости диафрагмы; забоины, трещины и вмятины на лопатках, обрыв лопаток, коррозия и эрозия, подъем диафрагм над плоскостью разъема.

Прогиб диафрагмы возможен вследствие увеличения давления при перегрузке свыше расчетной, а также водяного удара, йода, попавшая между диафрагмами, не может быстро уйти в конденсатор Создается закупорка проточной части, давление перед диафрагмой повышается и она прогибается. Кроме того, прогиб диафрагмы существенно зависит также от пригонки плоскостей сопряжения диафрагм.

При прогибе зазоры между диском и диафрагмой уменьшаются; при полном их отсутствии происходит касание, вследствие которого возникает затирание диафрагм, вибрация, нагрев и, как следствие этого, авария турбины. При затирании может произойти прихватывание диафрагмы к диску, отрывающиеся при этом куски диафрагмы разрушают корпус турбины.

Металл у корня лопаток выкрашивается у чугунных диафрагм с зали­тыми лопатками вследствие роста чугуна при расширении диафрагмы. Отколовшиеся куски чугуна увлекаются паром и повреждают лопатки

ЛА

ротора, оставляя вмятины в их верхних частях. Подъем диафрагм нат плоскостью разъема является следствием роста чугуна.

Балы ротора. К типичным повреждениям валов относят: износ шеек, приводящий к эллиптичности н конусности: задиры, риски, царапины, шбонны на шейках, коррозия, изгиб и поломка валов; трещины.

Коррозия валов ротора, главным образом шеек, связана с - ползла- шн'М забортной воды в масляную систему, а также контактом вала с влаж­ным паром. Валы больше корродируют в местах уплотнения, особенно при стоянках и пусках турбины. Риски, царапины и забоины на шейках могут возникнуть при наличии в смазке твердых инородных тел, попадающих на иовермности трения. Причины образования трещин разнообразны в процессе изготовления или эксплуатации Трещины и фрикционная кор-jtniHH могут явиться причиной поломок валов ротора; особенными причи­ним» поломок являются усталость металла, аварийные повреждения. Одна­ко поломка валов ротора — явление относительно редкое.

Диски. Диски паровых турбин могут быть повреждены в основном псле Дет пне недостатков конструкции, некачественного материала, недостат­ке» термической обработки, неравномерного распределения температур, ««рушений правил технической эксплуатации.

К основным видам повреждений дисков откосят: уменьшение толшины неделеинн* коррозии, трещины, повреждения при задевании о диафрагмы: ос.чпблеппе посадки на валу; разрыв.

Коррошн дисков и. как следствие этого, их утонение происходят обычно у 1у|)Амм, ни холящихся длительное время в резерве при присоединенном мнимом ипроироиоде. Утонение снижает прочность дисков; повышение шгрохошмопи дисковнеледстнне коррозии отрицательно сказывается нам и. Д lypftHHh».

Грешниы могут образоваться ц ступице и но телу диска, чаще всего

• соединении ослабленных мест, нанример отверстиях парового равновесия « «амке

Целейшие задевания дисков о диафрагмы, подплавления упорного •и 14шин ник л н сдингп ротора, прогиба диафрагмы, попадания в проточную «ми Ши-н>ронмнх предметов, некачественного облопачивания на ступице АМя* млн по ободе появляются натиры и наволакивание металла, возмож­на поднлппленне и схватывание контактируюшихся поверхностей. Все это П|ш«одн1« серьезным повреждениям дисков.

<V.4 «Л. •«■««<•дисков навалу ротора обычно связано с высокими напря- мгпними, допущенными при расчете; несоответствием материала диска •рсЛоиииинм; работой турбины при температурах, превышающих расчетные; «лучиАным разгоном турбины; ползучестью материала; релаксацией напря- «гниА дли «исков, работающих в зоне высоких температур.

Лонлтки. Для лопаток характерно изнашивание входной кромки водой, понпллющей с паром. Больше всего изнашивается средняя часть лопатки. Проходное сечение лопаток заносится солями котловой воды. На последних

1. ivhi'hhx турбины низкого давления занос наблюдается относительно редко,1пк кик влажный пар смывает отложения солей.

Поломка и срезание лопаток происходят нэ-за водяного удара, вибра­ции. нарушения правил технической эксплуатации, недостаточно жесткого ««крепления лопаток в дисках и роторах.

Трещины в лопатках могут образоваться от вибрации в разных местах, однако наиболее вероятны они в местах концентрации напряжений, напри­мер: сечения без галтелей, отверстия с незакругленными кромками, рако­вины, риски, царапины на поверхности лопаток и др. Трешины часто начи­наются на выходных кромках лопаток, развиваясь перпендикулярно к ним, и у корня лопаток в хвостовой части

Коррозия лрцаток обусловлена наличием в парс кислорода, загрязне­нием пара частицами солей, кз.кадящимися в питательной ноле иувле­каемы* паром, влажностью воздуха и пара, проникающих в турбину на стоянках. Эрозия лопаток связана с конденсацией перегретого пара и ударами мельчайших водяных капель и частиц солей, уносимых в турбину паром. Частицы солей при больших твердостях и скоростях вызывают эрозионное повреждение. При отложении солей на лопатках □ присутствии влаги создаются условия для коррозии.

Поражаются эрозией обычно лопатки реактивных турбин, так как расши­рение и выделение мелких капель влаги происходит в зоне вращающихся лопаток, В активных же турбинах пар расширяется в области направляющих лопаток, поэтому действующие лопатки обычно не поражаются эрозией. Входящая кромка лопатки в верхней части около бандажной ленты и ее спинка также подвержены эрозии.

В области ступеней низкого давления разрушение лопаток происхо­дит в результате совместного действия коррозии и эрозии. Интенсивность коррозии лопаток паровых турбин повышается при наличии в пэре щелочи или даже небольшого количества паров кислот.

Наибольшее эрозионное разрушение наблюдается в ступенях, находя­щихся е области насыщенного пара: особенно поражаются последние, наиболее высокие ряды лопаток, работающие е области влажного пара. Эрозионное поражение верхних участков лопаток связано с тем, что части­цы отбрасываются центробежной силой к периферии диска. Наибольшее эрозионное разрушение происходит на расстояния 20—GO мм от верхней кромки, постепенно уменьшаясь к основанию.

У.лопаток, провитых проволокой, наблюдается характерное поражение я месте зашиты проволокой части поверхности лопаток; при этом изнаши­вание неравномерное, около проволочного бандажа образуется глубокая выемка. •

Возможным дефектом лопаток при эксплуатации является ослабление в месте посадки. Это связано с неплотным и неполным прилеганием хвосто­виков и промежуточных тел друг к другу в пазу диска или ротора. У лопаток, находившихся под воздействием высоких температур, возможен пережог металла, что приводит к отслаиванию материала на спинке лопэток. Вслед­ствие внутрикристаллической коррозии легированных сталей в лопатках при относительно высокой температуре иногда возникают трещины.

Бандажи. Характерными повреждениями бандажей являются коррозия, трещины, истирание, механические повреждения(отлом баклажнойленты, разрыв бандажной проволоки и др.).

Коррозия бандажа связана с химическим воздействием пара Трешины появляются в бандажной ленте и проволоке вследствие вибрации, терми­ческих и механических напряжений, концентрации напряжений у отверстий.

недостаточных зазоров между бандажами пакетов. Истирание бандажа \шжет произойти при воздействии накипи, уносимой с пиром.

Механическое повреждения наблюдаются при попадании посторонних предметов между бандажом и корпусом турбины Иногда при низком ка* честно пайки бзндажа лопатки могут поломаться, так как в освобожден­ной от связи с бандажом лопатке, попадающей в резонанс, образуются упалостные трещины. Отделившаяся от лопаток часть бандажной ленты при ном может отломаться. В данном случае большое значение имеет проч­ит* п. найки бандажа.

Лабиринтовые уалатнеккя. Повреждения уплотнений связаны с нзкашк- hiiiiiK'M и смятием острых концов гребешков, а также с их срывом и выходом ш строя

Причины, вызывающие повреждения лабиринтовых уплотнений, разно­образны: вибрация или осевой сдвиг ротора, коробление корпуса уплотне­нии. неравномерное расширение ротора и статора, недостатки конструк­ции, неправильная сборка' маленькие зазоры, неправильный выбор мате­риала, эксцентричная расточка под уплотнение.

При вибрации турбины, когда колебания ротора достигают значений, нрн которых выбираются радиальные зазоры, происходит задевание за уМ/КНненне, смятие гребешков, риски и натиры на роторе, возможен прогиб ротрн ('.митио гребешков увеличивает зазоры, нарушает нормальную ра* боту турбины.

При гидрнидическом ударе, неправильной сборке упорного подшип­ника может произойти осевой сдвиг ротора. При этом выбираются осе- ммг «л юры между подвижными и неподвижными частями уплотнений, tt|tonv’(»aHi 1п;"чин1нс и нпирсжденнеyiuioi нений. Повредить уплотненияtttttyt тик* г ггинашнисti ivpflimy мелкие предметы, например, стружка, в Л пли металл*«1еппркн. <>< заиленные н камерах или трубопроводах под- •ил* мира « у11,101нению.

При сборке может быть неточное распределение зазоров при центровке оАоймы уплотнении но отношению к ротору, а также неправильное крепле- »ж<* сегменкт уплотнения.

|lt. ДИТАЯИ ГАЗОШК ТУР6ИИ

Налы турбины подвержены коррозии, на них возможны вмятины, зэ- (U- чы, царапаны. происходит отложение нагара, На шлицах, сопрягающихся с ритором компрессора, появляются следы приработки. На. поверхности рнбочнч лопаток образуется нагар; происходят перегрев, обгорание и уто­нение лопатокз верхней части входной кромки; появляются трещины;ка «ере лопаток и кромках возможны забоины.

Ни дисках ту!>бии образуется нагар; появляются мелкие забоины,нпранниы, трешины. вмятины на торцевых поверхностях; происходитiit’pei|i4'ii В результате касания диска о лабиринтовое кольио соплового«нннрата появляются забоины и происходит выработка буртов диска.

На иод шин никах качения наблюдаются трещины, происходят выработ­ка и ныкрашипдние металла на беговых дорожках колец. На шариках и рачнкач возможны трещины, выкрашивание, риски, наволакивание и отставание металла, заусенцы, раковины, забоины. На сепараторах в мес­тах прилегания к подшипникам шариков и роликов наблюдаются вмя­тины и выработки. Обоймы шариков и роликов поражаются коррозией.

В камере сгорания турбины в особенно тяжелых условиях находятся пламенные трубы, контактирующиеся с горячими газами. У материала пламенных труб снижаются механические свойства, наблюдается высоко­температурная коррозия; на их поверхности появляются трещины в связи с частыми изменениями температуры, вибрацией камеры сгорания, происхо­дит их коробление и нагарообразование на стенках вследствие неравно­мерного распределения температуры и местных перегревов. При недоста­точных тепловых зазорах также может произойти коробление пламенных труб.