Теплоэнергетика | Решения
Искра против эрозии Среди актуальных проблем теплоэнергетики не последнее место занимает вопрос изнашивания кромок лопаток паровых турбин. В связи с этим возросла важность усовершенствования уже существующих и разработки новых технологий для повышения надежности оборудования. Так, для продления срока службы элементов лопаточного аппарата применяются электроискровые покрытия.
Т
Анатолий БЕЛЯКОВ, заведующий лабораторией ОАО «ВТИ» (Москва), кандидат технических наук Алексей ГОРБАЧЕВ, старший научный сотрудник ОАО «ВТИ» Андрей ФЕДОТОВ, ведущий научный сотрудник ОАО «ВТИ», кандидат физикоматематических наук
30
акие элементы проточной части паровых турбин тепловых электростанций, как рабочие и направляющие лопатки, подвергаются интенсивному абразивному изнашиванию оксидными частицами и материалом сварочного «града». Он формируется в процессе ремонтов паросилового оборудования, а в проточную часть турбины попадает с паровым потоком. Кроме того, рабочие лопатки (РЛ) последних ступеней турбин подвергаются интенсивному эрозионному изнашиванию под воздействием влажно-парового потока. Одним из применяемых методов пассивной защиты для входных кромок РЛ паровых турбин является метод электроискрового формирования покрытий, разработанный в 60-х годах 20 века. С помощью установок для электроискрового легирования на входных кромках рабочих лопаток формируется эрозионностойкое покрытие из металлокерамического твердого сплава Т15К6. При создании этих установок объектами непосредственной работы были генератор импульсов и коммутирующее устройство — вибратор. Именно они вызвали наибольшее недовольство со стороны специалистов. Они были слишком габаритными и тяжелыми, часто выходили из строя, и наработка их до первого отказа составляла максимум 100 часов эксплуатации. Это происходило из-за нагрева корпусных деталей, поломок его движущихся частей усталостного характера и низких прочностных характеристик его элементов. Кроме указанных недостатков, электромагнитные вибраторы плохо поддавались регулированию и отладке, так как для этих процедур требовалась полная разборка корпуса.
Э
ти недостатки были ликвидированы в семействе установок марок ГБФ и КГБ. КГБ-5, КГБ-5М стали применяться для формирования защитных покрытий на входных кромках рабочих и направляющих лопаток последних ступеней паровых турбин, подвергающихся интенсивной влажнокапельной эрозии. Установки ГБФ-2, ГБФ-2М — для формирования покрытий, защищающих элементы рабочих и направляющих лопаток от кавитационного и абразивного изнашивания. Конструктивно КГБ-5 и КГБ-5М отличаются друг от друга тем, что генератор импульсов установки КГБ-5М представляет собой моно-
блок, а генератор импульсов КГБ-5 — элемент с двумя корпусами, соединенными между собой 10-метровым кабелем. Такая конструкция позволяет разделить низковольтную и высоковольтную части установки и обеспечить возможность формирования покрытий через конденсатор турбины. Для обеспечения бесперебойной работы устройства при формировании покрытия, для увеличения надежности и ресурса была разработана конструкция электромеханического вибратора (ЭМВ). Он имеет полый электрододержатель, в нижний конец которого закрепляется электрод из материала формируемого покрытия, а верхний конец с помощью шланга присоединяется к системе подачи воздуха. Это позволяет обеспечить охлаждение как электрода, так и зоны обрабатываемой поверхности. Частота вибрации якоря электрододержателя — 100 Гц, амплитуда — 0,15–0,20 мм. Однако указанное значение амплитуды, как показали исследования, недостаточно для формирования покрытия с максимальной толщиной.
Т
аким образом, обозначилась цель — обеспечение стабильной амплитуды колебаний вибратора, влияющей на параметры производительности и толщины формируемых покрытий. Для ее достижения была разработана принципиально новая конструкция вибратора. В ней механические колебания возбуждаются электродвигателем, который приводится во вращение током с напряжением до 27 В, что позволяет регулировать частоту вибрации электрода в пределах 30–100 Гц. Электрододержатель совершает механические колебания с фиксированной амплитудой (для чего используются сменные эксцентрики со значениями эксцентриситета 0,1; 0,15; 0,2; 0,3; 0,6; 0,8 мм). Исследования кинетики формирования покрытия показали, что для большинства материалов, применяемых для формирования покрытий на рабочих лопатках, амплитуда вибрации составляет 0,8 или 1,0 мм. Для одновременного охлаждения двигателя, электрододержателя и рабочей зоны в конструкции предусмотрена система охлаждения сжатым воздухом посредством шлангов, штуцеров и патрубков. Выходящий из вибратора воздух охлаждает как электрод, так и поверхность, которая подвергается обработке.
ЭНЕРГОНАДЗОР