Автоматизация моделирования каплеударной эрозии лопаточных аппаратов влажнопаровых турбин

• Автор: Дергачев, Константин Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 224 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень сокращений и условных обозначений Введение

1. Процессы эрозионного изнашивания лопаточного аппарата влажнопаровых турбин и их математическое моделирование

1.1. Каплеударная эрозия лопаточного аппарата влажнопаровых турбин

1.2. Исследование параметров двухфазного рабочего тела

1.3. Исследование механизма гидроэрозионного разрушения материалов и их эрозионноусталостных свойств

1.4. Расчетные методы прогнозирования кинетики эрозионного износа

1.5. Подходы и методы технической диагностики эрозионного состояния рабочих лопаток влажнопаровых турбин

1.6. Автоматизация моделирования эрозии лопаточных аппаратов влажнопаровых турбин

1.6.1. Системы компьютерного моделирования процессов эрозионного изнашивания лопаточных аппаратов

1.6.2. Автоматизация обработки информации по эрозионному износу

1.7. Выводы по главе, цель и задачи дальнейших исследований
2. Математическое моделирование эрозионного изнашивания рабочих лопаток влажнопаровых турбин
2.1. Формализованная схема прогнозирования кинетики эрозии рабочих лопаток турбин
2.2. Моделирование пространственной геометрии рабочей лопатки
2.3. Математическое моделирование газодинамических параметров потока влажного пара в турбинной ступени
2.3.1. Моделирование газодинамических параметров пара
2.3.2. Моделирование каплеударного воздействия на входные кромки рабочих лопаток
2.4. Математическое моделирование процесса каплеударного эрозионного изнашивания входных кромок рабочих лопаток влажноиаровых гурбин
2.4.1. Статистическая модель эрозионноусталостного повреждения входных кромок рабочих лопаток потоками влаги
2.4.2. Моделирование кинетических кривых изнашивания материалов лопаток
2.4.3. Моделирование характеристик зоны эрозии
2.5. Выводы по главе
3. Вычислительный комплекс МИРАЛ для моделирования эрозии рабочих лопаток влажнопаровых турбин .
3.1. Функциональные возможности, и ограничения комплекса
3.2. Моделирующий алгоритм комплекса
3.3. Структура и интерфейс комплекса
3.3.1. Интерфейс ввода исходных данных
3.3.2. Интерфейс окон расчета и вывода результатов
3.4. Структура баз данных комплекса
3.5. Состав процедур вычислительного комплекса
3.6. Выводы по главе
4. Исследование эрозионных процессов в рабочем облопачивании влажнопаровых турбин на базе вычислительного комплекса МИРАЛ
4.1. Анализ влияния газодинамических параметров турбинной ступени на эрозию лопаточного аппарата
4.2. Анализ эффективности перспективных способов пассивной защиты эродирующих турбинных лопаток
4.2.1. Относительная эрозионная стойкость материалов рабочих лопаток
и противоэрозионной защиты
4.2.2. Выбор оптимального межвенцового зазора турбинной ступени
4.3. Выводы по главе
5. Автоматизация информационного обеспечения исследований
эрозии энергооборудования
5.1. Характеристики и функциональные возможности автоматизированной системы информационного обеспечения
5.2. Структура и интерфейс библиографической системы
5.3. Содержание и структурнофункциональная организация баз данных
5.4. Состав и назначение процедур
5.5. Использование электронной библиографической системы
5.6. Выводы по главе
Заключение
Список литературы


Гидроэрозионному разрушению под действием высокоскоростных струй жидкости подвержены элементы проточной части ЦВД и ЦСД над бандажами рабочих лопаток, колена ресиверов и трубопроводов высокого давления. За тысяч часов глубина струеударной эрозии обода диафрагмы в некоторых случаях достигает 6 мм . Кавитационная эрозия связана с ударами микроструй, образующихся при схлопывании кавитационных каверн в пленке жидкости . Она проявляется в местах концентрации пленок влаги на стыках корпусов, диафрагм, поверхностях ленточных бандажей, хвостовиков и балансировочных грузов. Согласно исследованиям кавитационная эрозия заметно проявляет себя лишь при высоких давлениях 0 кПа, что позволяет говорить о ее незначительной интенсивности в проточных частях влажнопаровых турбин. Гидроабразивное разрушение наблюдается на поверхностях неподвижных элементов проточной части ЦНД влажнопаровых турбин при движении по ним пленок жидкости, содержащих твердые частицы окалины, продуктов эрозионнокоррозионных процессов и т. Также как и кавитации ей в большей степени подвержены выступающие конструкционные стыки корпусов, уплотнения и другие концентраторы влаги . Механизм газоабразивной эрозии состоит в разрушении поверхностных слоев материала под действием высокоскоростных ударов твердых частиц, движимых потоком пара. Этому виду эрозии подвержены входные кромки лопаток первых ступеней ЦВД и ЦСД, эродирующие под действием окалины, поступающей из паровых котлов. ЦВД турбины К1 ЛМЗ, обнаруженный уже через пять тысяч часов ее эксплуатации . Гидроэрозионное, кавитационное, газо и гидроабразивное разрушение деталей статора, как правило, не приводит к значительному снижению надежности и снижению экономичности турбинных ступеней исключение износ уплотнений за межремонтный период работы ВОТ . Опираясь на приведенные результаты исследований можно сделать вывод о необходимости повышения надежности и экономичности ВПТС посредством мер, направленных на снижение каплеударной эрозии входных кромок РЛ. Активные способы уменьшения степени влажности в проточной части воздействие на эродент. Пассивные способы ослабления эрозии без отвода влаги материаловедческого и конструкционного характера. Эффективным методом активной защиты является выбор безопасных режимов работы турбины . Для его реализации необходимо знать влияние различных режимов на эрозионный износ элементов проточной части. Ввиду отсутствия подобной информации данный метод практически не используется при эксплуатации ПТ . Наиболее часто для защиты от эрозии используются различные способы влагоудаления. Существует два основных вида сепарации влаги в турбинной ступени периферийная и внутриканапьная. Периферийная сепарация заключается в улавливании влаги, отбрасываемой центробежными силами к периферии ВП ступени, специальными камерами в корпусе турбины. Результаты исследований, подробно рассмотренные в , свидетельствуют о возможности снижения доли крупнодисперсной влаги перед РЛ на при уменьшении КПД ступени не более чем на 2. Внутри канальная сепарация широко используется для удаления пленок жидкости с поверхностей сопловых лопаток посредством специальных влагоулавливающих щелей на их выходных кромках , . ТС . СПбГТУ представлено на рис. Рис. РЛ в результате эрозии Р0. Опыт эксплуатации показывает, что развитая система сепарации влаги позволяет существенно снизить ЭИ конструктивных элементов проточной части ПТ, но в целом не решает проблему гидроэрозионного разрушения входных кромок РЛ последних ступеней ЦНД рис. Рекомендации по увеличению межосевого зазора для снижения эрозии РЛ являются малообоснованными для распространения на все типоразмеры турбинных ступеней. Ввиду этого является важным теоретическое и практическое подтверждение эффективности и безопасности любого изменения параметров ВПТС с точки зрения его влияния на интенсивность эрозии, динамические характеристики РЛ и КПД 9, . Пассивные способы противоэрозионной защиты разделяются на конструкторскотехнологические и материаловедческие . Они позволяют снизить интенсивность ЭИ без воздействия на эродент. Конструкторскотехнологические методы направлены на устранение мест наибольшей концентрации влаги.