Експериментальне дослідження впливу постійного й змінного електричного поля на міцнісні властивості поверхневого шару лопаткової сталі
Ключові слова:
мікротвердість, електричне поле, лопаткова стальАнотація
Відомо, що у вологопарових турбінах потік вологої пари електризується, проходячи через проточну частину турбіни. Водночас відбувається взаємна електризація потоку крапельної вологи та поверхонь проточної частини. До цього часу фахівцям в галузі експлуатації парових турбін проблема електричних явищ в проточній частині була більшою мірою відома в аспекті електроерозійних явищ, пов'язаних з накопиченням електричного заряду на роторі. Явища, пов'язані з накопиченням електричного заряду в потоці робочого тіла, були менш відомі. Однак, як було показано в дослідженнях ІПМаш НАН України, електризація потоку вологої пари приводить до утворення об'ємного заряду в проточній частині, який може мати значну величину (до 10-3 Кл/м3) та чинити істотний вплив на робочі процеси в турбіні і конденсаторі. Також об'ємний заряд в потоці пари в проточній частині породжує електричні поля, що мають постійну і змінну складові. Через це деталі і вузли проточної частини можуть знаходитися під дією електричного поля. Зокрема, в електричному полі об'ємного заряду робочого тіла можуть бути робочі лопатки турбіни. Як відомо, вплив електричного поля може знижувати міцність поверхневого шару металу. Тому експериментальне дослідження впливу електричних полів, які є подібними до тих, що виникають в проточній частині турбіни, на властивості міцності поверхневого шару робочих лопаток є актуальною задачею. У статті наведені результати експериментального визначення мікротвердості поверхневого шару лопаткової сталі 15Х11МФ під впливом постійного і змінного електричного поля. Показано, що вплив постійного і змінного електричного поля суттєво зменшує мікротвердість поверхневого шару лопаткової сталі. Оскільки міцність поверхневого шару робочих лопаток є однією з найважливіших характеристик їхньої ерозійної стійкості, вплив електричного поля об'ємного заряду парового потоку може бути одним з негативних чинників, що знижують ерозійну стійкість поверхні лопаток турбіни. На підставі отриманих результатів можна зробити висновок про необхідність подальшого вдосконалення системи нейтралізації накопичення електричних зарядів в проточній частині, яка на цей час в основному виконує функцію заземлення ротора турбіни.Посилання
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).
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 A. V. Nechayev
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.
Автори, які публікуються в цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи і передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензійного договору (угоди).
- Автори мають право самостійно укладати додаткові договори (угоди) з неексклюзивного поширення роботи в тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати в складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установи або на персональних веб-сайтах) рукопису роботи як до подачі цього рукопису в редакцію, так і під час її редакційної обробки, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії і позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
