Исследование повреждений металла теплотехнического оборудования и разработка средств комплексного неразрушающего контроля роторов паровых турбин

• Автор: Темрюх, Виктор Михайлович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 52 с. : 55 ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ДИАГНОСТИКИ

МЕТАЛЛА ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

1.1 Объект диагностики. Основные причины повреждения роторов паровых турбин тепловых электростанций
1.2 Особенности развития повреждения при эксплуатации металла в условиях высоких температур и давлений

1.3 Методы и средства контроля металла теплотехнического оборудования

1.4 Анализ результатов обследования роторов паровых турбин

1.5 Выводы и постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. ВЫЯВЛЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ

МЕШАЮЩИХ ФАКТОРОВ ПРИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ
КОНТРОЛЕ МЕТАЛЛА ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО
ОБОРУДОВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
2.1 Влияние подготовки поверхности металла на параметры выходного сигнала электромагнитного преобразователя
2.2 Исследование влияния геометрии поверхности на параметры выходного сигнала электромагнитного преобразователя
2.3 Теоретическое и экспериментальное исследование параметров сигнала вихретокового преобразователя при контроле поверхности металла с окалиной
2.4 Выводы
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ КОНТРОЛЯ
СТЕПЕНИ МИКРОПОВРЕЖДЕННОСТИ МЕТАЛЛА
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ МЕТОДОМ
3.1 Исследование магнитных свойств образцов из ст
3.2 Исследование характера изменения коэрцитивной силы при ползучести металла

3.3 Исследование взаимосвязи между степенью микро-
поврежденности металла и выходными характеристиками электромагнитного преобразователя
3.4 Разработка методики диагностики повреждений металла энергооборудования межкристаллитной коррозией
3.5 Выводы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА РОБОТИЗИРОВАННОГО УСТРОЙСТВА «РОТОР-К» ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ РОТОРОВ ПАРОВЫХ ТУРБИН СО СТОРОНЫ ОСЕВОГО КАНАЛА
4.1 Вихретоковый, ультразвуковой и визуальный модуль
4.2 Транспортно-сканирующий механизм
4.3 Электронная часть роботизированного устройства «Ротор-К»
4.4 Алгоритмы анализа информативного сигнала при автоматизированном сканировании и программное обеспечение комплекса «Ротор-К»
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ: Акты внедрения и использования устройства «Ротор-К» на энергопредприятиях «РАО ЕЭС России»

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы.
Большинство тепловых электростанций России отработали время, значительно превышающее расчетный срок. Решение вопросов продления срока службы при сохранении надежности эксплуатации оборудования действующих электростанций в настоящее время имеет не только экономическое, но и социальное значение.
Необходимость перехода к оценке ресурса стареющего энергооборудования «по состоянию» требует учета индивидуальных, специфических особенностей материала ответственных объектов, технологии его изготовления, фактических условий эксплуатации, результатов текущего и предшествующих обследований. На первый план выдвигается системный подход при экспертной оценке технического состояния объектов, использование современных подходов к решению проблем и задач формирования инструментальной базы технической диагностики, выработке средств эталонирования и моделирования дефектов, исключающее неоднозначность толкования результатов контроля и зависимость принимаемого решения от качества диагностической аппаратуры.
Исследования, направленные на выявление повреждений длительно работающего оборудования, анализ причин повреждения металла, разработка научно обоснованных методов прогнозирования состояния и оценка живучести оборудования, разработка технических средств диагностики и контроля металла приобретают особую актуальность.
Состояние проблемы.
Ресурс паровых турбин тепловых электростанций определяется наиболее ответственными элементами - роторами высокого и среднего давления (рис.1). Повреждения роторов представляют серьезную угрозу безопасности людей и влекут значительный материальный ущерб для электростанций.
Надежные результаты неразрушающего контроля металла роторов является той первичной информацией, которая играет определяющую роль в сложной, многопараметровой системе оценки живучести роторов. Надежное определение времени безопасной эксплуатации и остаточного ресурса роторов возможно только при использовании теоретических методов механики разрушения в сочетании с диагностическими методами.
р1—гм I 1~1—I ГП I I -Ци_|_|_| ТТТТТ
1_ (мм!
1 1 1 1 1 1 (-»
О 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Рис.1 Общий вид ротора
Существующие и применяемые на практике в настоящее время средства контроля цельнокованых роторов со стороны осевого канала являются разработками различных неспециализированных предприятий, различаются по своим характеристикам и, в ряде случаев, не обеспечивают надежности и достоверности контроля роторов. Только за период 2003 г. на электростанциях России произошло повреждение трех роторов : ротор низкого давления Волжской ТЭЦ, роторы высокого давления Пермской ТЭЦ и
Тобольской ТЭЦ. Дефекты были выявлены лишь после того, как не удавалось отрегулировать вибросостояние турбины и принимались меры к дополнительному более детальному обследованию. Дефекты достигли критических размеров, представляющих

Дифференцирующие цепи ДЦ1 и ДЦ2 содержат элементы регулирования порога ДА и диапазона ДФ срабатывания индикаторов. Установка диапазона срабатывания по фазе осуществляется при настройке блока и была принята равной +/_ 45 0 ( в соответствии с рис.2.5).
Независимые от скорости сканирования информационные сигналы о наличии и параметрах дефектов подаются с фильтров на ПЭВМ, минуя дифференцирующие цепи.
Схема установки порога чувствительности по амплитуде УПЧА формирует восемь дискретных уровней постоянного напряжения, определяющих порог срабатывания дифцепи ДЦ2. Цепь содержит формирователь П, вырабатывающий одиночный импульс при каждом нажатии кнопки “ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ”; цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) - Е2, каждому из 8 состояний счетчика которого соответствует определенное постоянное напряжение на выходе Е2; цифровой индикатор Н1, который фиксирует состояние счетчика ЦАП.
Схема установки диапазона срабатывания по фазе УДСФ формирует уровень постоянного напряжения, определяющий диапазон значений фазовых углов срабатывания дифцепи ДЦ1. Цепь содержит формирователь ?6, вырабатывающий напряжения пропорциональные начальному и конечному диапазону значений фазового угла.
Схема индикации дефекта ИНД формирует видео и аудио сигналы наличия дефекта (путем зажигания светодиода Н5 — “ДЕФЕКТ” и возбуждения звукового преобразователя “ЗВУК”). Для обеспечения необходимой продолжительности этих сигналов предусмотрен формирователь Ь4 — расширитель входного импульса от схемы И анализатора АНД. Формирователь Ь5 передает импульсы звуковой частоты, вырабатываемые генератором 02, на индикаторы “ДЕФЕКТ” и “ЗВУК” в течение времени существования расширенного импульса формирователя Е4.
Двухпараметровый вариант решения позволяет не только обнаружить дефект, но и оценить его глубину. Цифровой вольтметр — измеритель глубины трещин — измеряет постоянное напряжение пропорциональное приращению амплитуды сигнала. Он содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) — ЬЗ и цифровые индикаторы Н2