Розвиток теорії каплеударной ерозії та створення ефективного протиерозіїного захисту робочих лопаток парових турбін - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наукОднак, незважаючи на великий досвід створення активних і пасивних способів протиерозійного захисту, накопичений на цей момент, як і раніше, спостерігаються випадки серйозних пошкоджень робочих лопаток останніх ступенів циліндрів низького тиску (ЦНТ) парових турбін, які обумовлені виникненням у проточній частині ерозійно-небезпечної краплинної вологи. Це обумовлено тим, що при проектуванні останніх ступенів ЦНТ і розробці способів їхнього протиерозійного захисту використовуються недостатньо фізично обґрунтовані критерії ерозійної небезпеки, яка виникає у проточній частині, а також застосовуються занадто спрощені методи прогнозування характеристик ерозійного зношування робочих лопаток. визначення факторів ерозійного зношування, що істотно впливають на ерозійну стійкість, економічність і вібраційну надійність останніх ступенів ЦНТ за допомогою розробленої інформаційної системи прогнозування ерозійного зношування робочих лопаток; На базі розробленої універсальної математичної моделі ерозії, інтегрованої в інформаційну систему прогнозування ерозійного зношування робочих лопаток останніх ступенів ЦНТ, запропоновано фізично обґрунтований критерій їхньої ерозійної стійкості, що дозволив визначити метод, параметри та умови нанесення на вхідні кромки високоефективного протиерозійного захисного покриття.Надійне прогнозування характеристик ерозійного зношування робочих лопаток останніх ступенів ЦНТ енергетичних турбін, істотне підвищення їх основних експлуатаційних показників можна забезпечити тільки за допомогою інформаційної системи прогнозування ерозійної небезпеки в проточній частині, що базується на універсальній математичній моделі краплеударної ерозії лопаткових матеріалів, враховуючої основні фактори ерозійного впливу на матеріал. Відомі в цей час математичні моделі напруженого стану робочих лопаток, обумовленого ударами великих вторинних крапель вологи, або є занадто спрощеними і тому не дозволяють пояснити багато експериментальних даних по краплеударній ерозії, або є надто складними та мають такі особливості, які не дозволяють їх використати для прогнозування ерозії робочих лопаток. Хвильові напруження в робочій лопатці внаслідок ударів ерозійно-небезпечних крапель були знайдені в результаті розвязання диференціальних рівнянь руху пружного ізотропного середовища (матеріал робочої лопатки) з урахуванням початкових і граничних умов, які забезпечують пошук такого розвязку цих рівнянь, що відповідає основному факторові ерозійного руйнування матеріалу робочої лопатки, яка випробовує високошвидкісний краплеударний вплив - хвилі Релея. У наведених формулах використані такі позначення: MR - стала, залежна від пружних властивостей матеріалу, у якому поширюється хвиля Релея; для лопаткової сталі типу 20Х13 вона може бути прийнята як така, що дорівнює MR = 1,58; p - осереднений за площею плями контакту тиск від удару краплі, що приймається протягом усього часу ударної взаємодії краплі із твердою перешкодою сталим; R = r/(C1?t1) - безрозмірна радіальна координата точок поверхні перешкоди в кільцевій зоні d, охопленої хвильовим процесом, що відраховується від центра удару краплі; R = rn/(C1?t1) - безрозмірна радіальна координата границі плями контакту краплі з поверхнею перешкоди, відлічувана від центра удару краплі; rn = a(t) - поточне значення радіуса плями контакту краплі з перешкодою; C1 - швидкість поздовжньої хвилі в матеріалі перешкоди; t1 - час, відлік якого виконується з моменту виникнення контакту краплі (струму) з перешкодою при їхньому співударянні до моменту відриву фронту поздовжньої хвилі від фронту ударного тиску p; - час відриву фронту поздовжньої хвилі від фронту тиску; - час відриву фронту хвилі Релея від фронту тиску; TR = TR/t1 - безрозмірний час відриву фронту хвилі Релея від фронту тиску; T = t/t1 - безрозмірний поточний час; h2 = w2rm /(l 2G); k2 = w2rm /2G; , де - циклічна частота хвилі Релея, rm - густина матеріалу перешкоди; l и G - константи Ламе матеріалу перешкоди. Для діапазону ударних чисел Маха (, де - швидкість звуку в конденсаті, що становить найбільший інтерес із погляду проблеми краплеударної ерозії робочих лопаток останніх ступенів потужних парових турбін, теоретичним шляхом отримана формула для визначення часу ударної взаємодії ерозійно-небезпечної краплі з робочою лопаткою, що добре кореспондує відомим експериментальним оцінкам.