ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Примеры износа гидравлических машин вследствие кавитации и истирания взвешенными наносами из "Износ лопастных гидравлических машин от кавитации и наносов " Изменение в широких пределах рабочих параметров гидравлических машин (напора, расхода, мощности) приводит к тому, что в ряде случаев, несмотря на принимаемые меры, машины работают в режимах с развитой кавитацией. Помимо ухудшения энергетических характеристик машин, повышения вибрации и уровня шума, отрицательные последствия кавитации проявляются в кавитационном разрушении рабочих органов машины. При наличии в воде взвешенных наносов интенсивность этого разрушения резко возрастает вследствие абразивного износа. Механические повреждения рабочих органов гидравлических машин в результате кавитационной эрозии или истирающего действия абразивных частиц могут за относительно короткий срок достигнуть размеров, затрудняющих нормальную эксплуатацию машин и даже делающих ее практически невозможной. [c.5] В отечественной и зарубежной литературе имется достаточное количество данных относительно возможных форм и характера разрушения лопастных гидравлических машин [31, 35, 43, 62, П5]. Тем не менее, в качестве примера, приведем результаты обследования ряда гидромашин, подверженных интенсивному кавитационно-абразивному износу. Наблюдения за этими машинами входили в программу исследований, проводимых кафедрой использования водной энергии МИСИ им. В. В. Куйбышева на ряде насосных и гидроэлектрических станций. [c.5] Одной из таких станций является Перепадная ГЭС на Вахш-ском оросительном канале. [c.5] По данным гидрологических наблюдений (см. 8) среднегодовая концентрация взвешенных наносов в воде канала составляет около 3,2 г/л в связи с чем турбины ГЭС подвержены интенсивному абразивному износу, сопровождаемому на некоторых режимах кавитационной эрозией. Агрегаты 1 и 2 станции оборудованы радиально-осевыми турбинами фирмы Фойт диаметром 2,25 м агрегат 3 — отечественной турбиной марки Р082-ВМ-225. [c.5] Турбина агрегата 3 после двух лет работы была остановлена для очередного капитального ремонта. Описание износа турбины производится на основании ее осмотра в это время. [c.6] Наибольшему износу подверглось рабочее колесо турбины. Изготовленное из обычной углеродистой стали Ст. 3 оно, по данным дирекции ГЭС, имело значительный износ уже после первых 1710 ч работы, а за рассматриваемый период износилось настолько сильно, что оказалось непригодным для капитально-восстановительного ремонта. [c.6] Износ двух лопастей несколько отличается от описанного выше, характерного для большинства лопастей рабочего колеса. Основное отличие заключается в том, что глубокие вырывы металла, имеющие место у выходной кромки, у этих лопастей обнаружены в вертикальной части, а не в части, примыкающей к нижнему ободу. Это отличие в износе, на наш взгляд, может быть объяснено, в основном, неоднородностью металла рабочего колеса, возникшей в процессе отливки. [c.7] На омываемой поверхности верхнего обода наблюдается относительно незначительный износ. Что касается нижнего обода, то наиболее сильному износу была подвержена его внутренняя часть, особенно в местах примыкания лопастей. На внутренней поверхности нижнего обода, у входных кромок лопастей, имелись раковины размером 50x20 мм, глубиной до 15 мм. Наружная поверхность оказалась практически неизношенной. [c.7] Спиральная камера турбины выполнена литой чугунной с приливами для вставных колонн статора. Внутренняя поверхность спиральной камеры имеет незначительный мелкочешуйчатый износ, за исключением нижнего участка спирали на подходе к колоннам статора, где износ переходит в крупночещуй-чатый и углубленный. Значительному износу подвержены приливы спирали для колонн статора. [c.7] Износ гидротурбин агрегатов 1 и 2 в целом значительно меньше, чем турбины агрегата jY 3. Это может быть объяснено лучшими качествами стали, из которой изготовлены турбины, поскольку их большая, по сравнению с турбиной Р082, быстроходность должна способствовать более интенсивному износу. [c.7] Вал насоса в местах сальников снабжен двумя защитными втулками. Завод поставляет насос с чугунными втулками, эксплуатационный персонал заменяет их стальными 2 раза в сезон. Втулки, проработавшие к моменту осмотра один месяц, имели износ 5 мм при диаметре 88,5 мм. [c.9] Износ насосов 12НДс аналогичен износу насосов ШНДц. Новые рабочие колеса этих насосов проработали один сезон и затем были отремонтированы. Во время ремонта изношенные лопасти рабочих колес были наплавлены газовой сваркой, наружные ободы были облицованы стальной кольцевой облицовкой. После этих мероприятий колеса еще проработали один сезон и были заменены новыми. [c.9] Уплотнительные кольца колеса, выполненные из стали, к концу сезона имели глубокий бороздчатый износ. Защитные втулки вала после трех месяцев работы износились на 14 мм при диаметре 80 мм. [c.9] У осевых насосов абразивному износу более всего подвержены поверхности лопастей рабочего колеса, преимущественно ближе к выходной части. На рис. 4 показана одна из лопастей двухступенчатого осевого насоса, проработавшего около 1,5 лет на воде, содержащей взвешенные наносы. Износ выходных кромок вследствие истирающего действия наносов привел к значительному ухудшению характеристик насоса. [c.9] Основным энергетическим показателем, характеризующим эффективность работы любой гидравлической машины, является, как известно, ее к. п. д. Вследствие потерь внутри насоса только часть механической энергии, полученной от двигателя, преобразуется в энергию потока жидкости. Точно также и мощность на валу гидравлической турбины меньше мощности протекающего через нее потока воды. Степень использования гидравлической машиной энергии двигателя или потока и измеряется величиной полного к. п. д. Анализируя причины возникновения потерь в гидромашине, можно найти пути к повышению ее к. п. д. Все виды потерь в гидравлических машинах делятся на три категории гидравлические, объемные и механические. [c.10] Отдельные составляющие к. п. д. не остаются постоянными, а изменяются с режимом работы машины. При нагрузках, не соответствующих режиму оптимального к. п, д., возрастает относительное значение независящих от трения потерь. Прежде всего увеличиваются вихревые потери вследствие отклонения режима потока от условий безударного входа и нормального выхода воды из рабочего колеса. Меняются и объемные потери U зависимости от положения регулирующих органов машины и распределения давления в элементах проточной части. Механические потери остаются практически постоянными по абсолютной величине, но возрастает их относительная величина при малых нагрузках. [c.11] Меняющиеся вследствие этих изменений значения полного к. п. д. и характеризуют работу гидромашины на различных режимах. Однако помимо изменения с режимом величина полного к. п. д., а следовательно, и энергетические характеристики машины меняются со временем. В результате износа рабочих органов, вызванного кавитацией и наносами, происходит увеличение потерь и как следствие этого уменьшение отдельных составляющих к. п. д. [c.11] Увеличение шероховатости поверхностей вследствие кавитационной эрозии приводит к повышению гидравлических потерь на трение, а разрушение входных и, особенно, выходных кромок лопастей рабочих колес вызывает отклонение линий тока от расчетных значений. Все это в сумме приводит к резкому уменьшению гидравлической составляющей к. п. д. [c.11] Износ стенок камер и торцовых кромок лопастей рабочих колес вследствие щелевой кавитации у осевых машин и разрушение наносами деталей уплотнений у центробежных насосов и радиально-осевых гидротурбин сопровождается увеличением протечек, что, увеличивая объемные потери, также приводит к уменьшению к. п. д. [c.11] Вернуться к основной статье