Выявление трещин под защитными пластинами лопаток паровых турбин вихретоковым и магнитным методами

• Автор: Прохоров, Василий Васильевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 114 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1 Лопаточный аппарат и условия его работы
1.2 Повреждения и причины их вызывающие
1.3 Упрочнение лопаток паровых турбин
1.4 Регламентирующие документы
1.5 Методы контроля лопаточного аппарата паровых турбин ТЭС
Глава 2. Постановка задачи и схема исследований
2.1 Постановка задачи (модель лопатки)
2.2 Схема исследований
Глава 3. Методом вихретоковой дефектоскопии
3.1 Амплитудно-фазовый метод
3.2 Резонансный метод
3.3 Пример реализации
Глава 4. Методом магнитной дефектоскопии
4.1 Выявление трещины
4.2 Отстройка от мешающих факторов
4.3 Оценка глубины
Глава 5. Автоматизированная система контроля лопаток и опытное опробование
Основные результаты и выводы
Литература
Приложение: Акт внедрения

Введение
В современной энергетике России и стран СНГ на данный момент основная часть энергооборудования отработала свой парковый ресурс. Модернизация и замена такого большого объема оборудования не может быть проведена своевременно. Поэтому имеет место продление ресурса оборудования сверх паркового. В настоящее время разработаны инструкции по контролю металла и продлению срока службы основных элементов энергооборудования. В целях оценки состояния и возможности дальнейшей эксплуатации металла теплоэнергетического оборудования проводится контроль и диагностика основных его элементов, одним из которых является лопаточный аппарат турбины. По результатам технического диагностирования принимается решение о допуске к работе оборудования.
Разрушение лопаточного аппарата турбины приводит к неблагоприятным последствиям для всего турбоагрегата в целом и вынужденному останову турбины. Поэтому важным и ответственным моментом в оценке ресурса турбины является грамотное и своевременное диагностирование лопаточного аппарата. Лопатки паровых турбин работают в тяжелых условиях: резонансные колебания, в процессе которых возникают большие напряжения изгиба; действие влажного пара, а как следствие эрозионный износ; коррозионные воздействий солей и кислот; гидравлические удары, а также наличие иных факторов. На практике применяются различные методы защиты лопаток от этих воздействий, одним из которых является упрочнение входных кромок лопаток последних ступеней турбины противоэрозионными стеллитовыми пластинами. Данный метод используется в основном на турбинных выпускаемых рядом мировых производителей, а также АО «ЛМЗ», который в настоящее время является одним из крупнейших поставщиков турбоагрегатов. Метод напайки стеллитовых пластин имеет ряд достоинств и недостатков.
Практика эксплуатации турбин с лопатками упрочненными таким способом показывает, что в ряде случаев на входных кромках лопаток в области припайки стеллитовых пластин начинают развиваться трещины. Имеющимися в наличии средствами неразрушающего контроля подобные

несквозные дефекты не могут быть выявлены из-за отсутствия непосредственного доступа.
Важной и актуальной задачей является выявление таких трещин на ранней стадии их развития.

На модели лопатки области с разными значениями напряжений выделены различными цветами, изменяющимися от светло-желтого (минимальные напряжения) до голубого (максимальные напряжения), значения напряжений приведены в единицах системы измерений СИ, Па. Максимальное значение напряжения в лопатке не превышает 311 МПа. Минимальное значение напряжения - 0,26 МПа.
Как видно из рис. 2.3 и результатов математического моделирования напряжения в теле лопатки в основном сосредоточены в прикорневой зоне, на кромках лопатки концентраций напряжений нет.
Вторая модель имитирует лопатку ротора паровой турбины с наплавленными стеллитовыми пластинами. Геометрия и размеры лопатки представлены на рис. 2.4. Длина лопатке также как и в предыдущем случае принималась равной 1000 мм.
Рис. 2.4 Профиль лопатки с имитацией стеллитовых пластин
Результаты расчета модели распределения напряжений в лопатке со стеллитовыми пластинами показан на рис