Экспериментальное исследование влияния постоянного и переменного электрического поля на прочностные свойства поверхностного слоя лопаточной стали
Ключевые слова:
микротвердость, электрическое поле, лопаточная стальАннотация
Известно, что во влажно-паровых турбинах поток влажного пара электризуется, проходя через проточную часть турбины. При этом происходит взаимная электризация потока капельной влаги и поверхностей проточной части. До настоящего времени специалистам в области эксплуатации паровых турбин проблема электрических явлений в проточной части была в большей степени известна в аспекте электроэрозионных явлений, связанных с накоплением электрического заряда на роторе. Явления, связанные с накоплением электрического заряда в потоке рабочего тела, были менее известны. Однако, как было показано в исследованиях ИПМаш НАН Украины, электризация потока влажного пара приводит к образованию объемного заряда в проточной части, который может иметь значительную величину (до 10-3 Кл/м3) и оказывать существенное влияние на рабочие процессы в турбине и конденсаторе. Объемный заряд в потоке пара в проточной части порождает и электрические поля, имеющие постоянную и переменную составляющие. В результате детали и узлы проточной части могут находиться под действием электрического поля. В частности, в электрическом поле объемного заряда рабочего тела могут быть рабочие лопатки турбины. Как известно, воздействие электрического поля может снижать прочность поверхностного слоя металла. Поэтому экспериментальное исследование влияния электрических полей, подобных возникающим в проточной части турбины, на прочностные свойства лопаточной стали является актуальной задачей. В статье представлены результаты экспериментального определения микротвердости поверхностного слоя лопаточной стали 15Х11МФ при воздействии постоянного и переменного электрического поля. Показано, что влияние постоянного и переменного электрического поля существенно уменьшает микротвердость поверхностного слоя лопаточной стали. Поскольку прочность поверхностного слоя рабочих лопаток является одной из важнейших характеристик их эрозионной устойчивости, воздействие электрического поля объемного заряда парового потока может быть одним из негативных факторов, снижающих эрозионную стойкость поверхности лопаток турбины. На основании полученных результатов можно сделать вывод о необходимости дальнейшего совершенствования системы нейтрализации накопления электрических зарядов в проточной части, которая в настоящее время в основном выполняет функцию заземления ротора турбины.Библиографические ссылки
Tarelin, A. A., Sklyarov, V. P., Veres, O., & Surdu, N. V. (1999). Elektrofizicheskiye yavleniya v parovykh turbinakh [Electrophysical phenomena in steam turbines]. Prom. teplotekhnika − Industrial Heat Engineering, no. 4–5, pp. 98–102 (in Russian).
Tarelin, A. A., Sklyarov, V. P., & Kryzhenko V. P. (2000). Osobennosti izmereniya obyemnoy plotnosti zaryadov vo vlazhnom parovom potoke turbiny [Features of measurement of the bulk density of charges in a wet turbine steam flow]. Problemy mashinostroyeniya − Journal of Mechanical Engineering, vol. 3, no. 1, pp. 11–16 (in Russian).
(1998). Electrostatic charge measurements in the turbine - condenser connection of Salt River Project’s Navajo Generating Station Unit 3, Electric Power Research Institute,Palo Alto,CA, 1998. EPRI WO3849-01.
Tarelin, A. A. & Sklyarov, V. P. (2012). Parovyye turbiny: elektrofizicheskiye yavleniya i neravnovesnyye protsessy [Steam turbines: Electrophysical phenomena and non-equilibrium processes].St. Petersburg: Energotekh, 292 p. (in Russian).
Tarelin, A. A., Nechayev, A. V., & Khinevich, A. Ye. (2017). Elektromagnitnyye izlucheniya v vykhlopnoy chasti parovoy turbiny [Electromagnetic radiations in the exhaust part of a steam turbine]. Problemy mashinostroyeniya − Journal of Mechanical Engineering, vol. 20, no. 2, pp. 18–21 (in Russian).
Zima, I.I., Nechayev, A. V., & Bogdanov, G. F. (1999). Rotornaya spektroskopiya potokov bolshikh energiy [Rotor spectroscopy of high-energy flows]. Vestn. Khark. politekhn. un-ta – Bulletin of the National Technical University "KhPI", no. 75, pp. 93–97 (in Russian).
Orlova, D. V., Filipyev, R. A., & Danilov, V. I.(2012). O vozmozhnykh prichinakh vliyaniya elektricheskogo potentsiala na soprotivleniye metallov mikroindentirovaniyu [Possible causes of the influence of the electric potential on the resistance of metals to microindentation]. Izv. vuzov. Chernaya metallurgiya – Izvestiya Vuzov. Black Metallurgy, no. 10, pp. 66–67 (in Russian).
Orlova, D. V., Danilov, V. I., Zuyev, L. B., Kolesnik, A. S., & Dulbeyeva, O. N. (2012). O vliyanii elektrostaticheskogo polya na mikrotverdost monokristallov tsinka [Effect of the electrostatic field on the microhardness of zinc single crystals]. Obrabotka metallov – Metal Finishing, no. 4 (57), pp. 98–102 (in Russian).
Zuyev, L. B, Danilov, V. I., & Orlova, D. V. (2013). Kharakter izmeneniya mikrotverdosti ploskosti (0001) monokristallov Zn pod deystviyem elektrostaticheskogo polya i vozmozhnaya prichina etogo effekta [The nature of the microhardness of the (0001) plane of Zn single crystals under the action of an electrostatic field and a possible cause of this effect]. Fizika tverdogo tela − Physics of the Solid State, vol. 55, no. 2, pp. 313–317 (in Russian).
Zuyev, L. B., Danilov, V. I., & Konovalov, S. V. (2009). O vliyanii kontaktnoy raznosti potentsialov i elektricheskogo potentsiala na mikrotverdost metallov [Effect of contact potential difference and electric potential on the microhardness of metals]. Fizika tverdogo tela − Physics of the Solid State, vol. 51, iss. 6, pp. 1077–1080 (in Russian).
Markovets, M. P. (1979). Opredeleniye mekhanicheskikh svoystv metallov po tverdosti [Determination of the mechanical properties of metals by hardness].Moscow: Mashinostroyeniye, 191 p. (in Russian).
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2019 A. V. Nechayev
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NoDerivatives» («Атрибуция — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
Авторы, публикующиеся в этом журнале, соглашаются со следующими условиями:
- Авторы оставляют за собой право на авторство своей работы и передают журналу право первой публикации этой работы на условиях лицензионного договора (соглашения).
- Авторы имеют право заключать самостоятельно дополнительные договора (соглашения) о неэксклюзивном распространении работы в том виде, в котором она была опубликована этим журналом (например, размещать работу в электронном хранилище учреждения или публиковать в составе монографии), при условии сохранения ссылки на первую публикацию работы в этом журнале.
- Политика журнала позволяет размещение авторами в сети Интернет (например, в хранилищах учреждения или на персональных веб-сайтах) рукописи работы, как до подачи этой рукописи в редакцию, так и во время ее редакционной обработки, поскольку это способствует возникновению продуктивной научной дискуссии и позитивно отражается на оперативности и динамике цитирования опубликованной работы (см. The Effect of Open Access).
