Моделювання процесу ерозійно-корозійного руйнування лопаток циліндрів низького тиску парових турбін

Аннотация

Роботу присвячено вирішенню важливої проблеми, а саме розробці методу прогнозування інтенсивності ерозійно-корозійного руйнування матеріалу робочих лопаток ступенів низького тиску потужних парових турбін, що враховує комплекс складних фізичних процесів, які супроводжують виникнення, трансформацію ерозійно-небезпечних крапель та їх взаємодію з елементами проточної частини. Розглянуто особливості побудови деяких існуючих моделей ерозії. Докладно проаналізовано розроблену в Інституті проблем машинобудування НАН України модель, засновану на детерміновано-статистичному підході. Виконані під час дослідження розрахунки показали задовільний збіг із результатами експериментальних випробувань різних авторів, одержаними на краплеударних стендах, що сприяло успішному використанню моделі при створенні комплексного методу прогнозування зношування робочих лопаток. Для цього вона доповнюється методом визначення параметрів ерозійного середовища на базі рівняння руху крапель з урахуванням закону розподілу за розміром. Разом с тим показано, що розглянута модель, хоч і дозволяє на сучасному рівні здійснювати досить точне прогнозування розвитку ерозійного зносу, але має складнощі в побудові, пов’язані з необхідністю її ідентифікації за даними натурних експериментів, кількість яких обмежена. Встановлено, що однією з важливих причин розбіжностей є неврахування електрофізичної складової процесів, що відбуваються у двофазному потоці. У зв’язку з цим розглянуто результати комплексних досліджень електризації пари та її впливу на робочі процеси волого-парових турбін. Показано, що зміна властивостей робочого тіла як функціонального ерозійного середовища в результаті електризації викликає суттєве посилення (стосовно нейтральної вологої пари) електрохімічних процесів. При цьому змінюється кінетика накопичення пошкодженості поверхневого шару металу за рахунок спільного протікання кількох негативних процесів: крапельно-ударного впливу; електрохімічних процесів, зумовлених механічною і структурно-хімічною неоднорідністю поверхні; абсорбції водню; зміни механічних властивостей під впливом електричного поля. Зауважено, що внесок абсорбції водню у зміни механічних властивостей найбільший. За попередньою оцінкою комплексний негативний крапельно-ударний та електрофізичний вплив на поверхню металу зменшує інкубаційний період та інтенсифікує ерозійно-корозійний процес приблизно в 2 рази