Турбины, вибрация при испытаниях

Когда на Харьковском турбинном заводе готовились к производству более экономичной паровой турбины ВКТ-100 мощностью 100 тыс. кет, лопатки последней ступени при испытании разлетались на куски. Исследование показало, что во время работы давление пара, силы инерции и другие силы создают огромные нагрузки на каждую лопатку. В этих условиях колебания давления и температуры пара, а также малейшая неуравновешенность деталей вызывали вибрации, разрушающие лопатки. [c.198]

Весь процесс подъема частоты вращения до установки срабатывания автомата безопасности следует производить по возможности быстро, чтобы сократить время работы турбины с повышенными напряжениями в лопатках. Для этого перед проведением испытаний необходимо убедиться в достаточности форсировки котла. Во время подъема частоты вращения следует тщательно контролировать вибрацию турбоагрегата. При резком возрастании ее требуется снизить частоту вращения до номинальной и сделать выдержку для дополнительного прогрева турбины. Если при достижении установленной (обычно 110—112% номинальной) частоты вращения автомат безопасности не сработал, турбина должна быть немедленно отключена. В этом случае повторное испытание автомата безопасности увеличением частоты вращения может быть проведено только после выявления и устранения дефектов. Включение автомата безопасности в рабочее положение допускается после снижения частоты вращения до номинальной. В этом случае исключается возможность го вторичного срабатывания и, следовательно, повреждения бойка и рычажной системы. [c.125]

Если при испытании автомат безопасности прекращает доступ пара в турбину раньше достижения установленного предельного числа оборотов, то причиной этого могут быть слабая затяжка пружины бойка (кольца), деформация или излом его пружины, неправильная регулировка тяг передачи или механизма выключения стопорного клапана и значительная вибрация переднего подшипника турбины. [c.182]

Роторы турбин и генераторов находятся под действием статических и повторно-статических (малоцикловых) напряжений, обусловленных центробежными силами и тепловыми нагрузками при испытаниях, эксплуатационных пусках и остановах, а также при изменении мощности. Число таких циклов может достигать 20—60 и более в год при общем числе за расчетный ресурс 500— 1000 и более. Повторяющаяся смена нагрузок вызывает в роторах (особенно в местах повышенной концентрации и значительных температурных напряжений) накопление малоцикловых повреждений. Сочетание повторных нагрузок с повышенными температурами в элементах конструкций высокого давления является причиной ускорения накопления повреждений за счет длительных статических повреждений. Кроме того, на низкочастотные (10- —10 Гц) циклы высоких напряжений накладываются высокочастотные (в диапазоне частот 10—150 Гц) циклы переменных напряжений, обусловленные действием нагрузок от силы тяжести на оборотных частотах , срывом масляного клина в подшипниках или вибрационных нагрузок за счет изгибных и крутильных колебаний роторов по соответствующим формам. Суммарное число циклов нагружения за расчетный ресурс достигает при этом 10 — 10 . Вибрационная составляющая циклических напряжений для роторов турбин и генераторов при современном уровне балансировки, предварительных доводочных работ и контроля вибраций при эксплуатации может быть снижена практически до безопасных уровней при нормальной эксплуатации. Но роль этой составляющей резко возрастает при изменении жесткости роторов на стадии развития в них макротрещин. Для роторов паровых турбин в интервале указанных низких и высоких частот могут иметь место циклы нагружения с промежуточными частотами (0,01 —10 Гц) в результате неравномерности давлений и температур потоков пара. Таким образом, фактический спектр механических и температурных напряжений для роторов турбин и турбогенераторов оказывается достаточно сложным. Сложность формы цикла возрастает по мере повышения температур (образуются деформации ползучести), а также за счет изменения асимметрии цикла при наличии остаточных напряжений. [c.7]

Поскольку, как уже отмечалось, развитие усталостных трещин и выносливость материалов существенно зависят от условий испытаний, для оценки несущей способности реальных изделий при испытаниях стараются максимально отразить эксплуатационные факторы. Связь пороговых коэффициентов интенсивности напряжений и пределов выносливости исследовали на примере материалов, применяемых для изготовления компрессорных лопаток газотурбинных двигателей (ГТД). Компрессорные лопатки в эксплуатации подвержены воздействию высокочастотных вибраций при сравнительно низких амплитудах напряжений и ввиду отсутствия временных эффектов (например, ползучести) представляют собой идеальный объект для применения линейной механики разрушения. Присутствие коррозионной среды — морской воды при работе компрессорных лопаток судовых ГТД является основанием для коррозионно-усталостных эффектов. При оценке эксплуатационной пригодности материалов для турбинных лопаток необходимо рассмотреть влияние высоких температур. Учитывая, что лопатки работают в поле центробежных сил, порождающих асимметрию нагружения., необходимо исследовать его влияние. [c.89]

Кавитационные разрушения. Кавитационное разъедание (коррозия) является хорошо известным опасным источником повреждений гребных винтов, гидравлических турбин и водосливов. Оно даже более важно практически, чем вибрация и падение силы тяги вследствие кавитации, и впервые было обнаружено при испытаниях торпедного катера Дэ-ринг ). [c.408]

Испытательный стенд должен представлять собой фундаментальное сооружение, достаточно жесткое и прочное, способное выдерживать не только статические нагрузки (массу турбины),, но и динамические, могущие возникать при испытании турбины вследствие вибрации из-за недостаточно высокого качества динамической балансировки роторов или других причин. [c.377]

В большинстве случаев шлирные системы используются для получения качественных результатов. Интерферометрический метод позволяет получить и количественные данные. Интерферометр Маха—Цендера работает на принципе амплитудного разделения светового потока. Параллельный пучок света от источника расщепляется так, чтобы половина светового потока проходила через рабочую часть трубы, а остальная — через эталонную среду. В зависимости от плотности воздуха в рабочей части трубы из-за разности оптических путей появляется разность фаз между соответствующими лучами. Когда лучи соединяются, происходит оптическая интерференция света на экране с чередованием темных и светлых полос, относящихся к контурам плотности воздуха. Интерферометры позволили получить великолепные результаты при испытаниях компрессорных [4.29] и турбинных [4.30] решеток, однако следует отметить, что они дороги и очень чувствительны к вибрациям. [c.120]

Во всех сериях испытаний максимальные амплитуды виброускорений, имевшие место при первой форме колебаний (/ л Л 115 Гц), не превышали 2,3 м/с . При этом максимальные амплитуды смещений ротора не превышали 5 10" мм. Учитывая, что минимальные зазоры в проточной части паровых турбин по крайней мере на два порядка выше, рассматриваемая методика может надежно применяться без вскрытия цилиндра. При этом после удаления собственных подшипников ротор выставляется по индикаторам в исходное положение. В случае необходимости (при повышенной вибрации фундамента остановленной турбины) для гашения низкочастотных колебаний ротора может быть применено демпфирующее устройство. [c.177]

Сочетание статического и вибрационного режимов нагружения. В элементах газовых турбин, например в дисках, лопатках, корпусах, наряду с действием таких силовых температурных факторов, как статические напряжения, стационарные и нестационарные температурные напряжения, наблюдается периодическое возбуждение колебаний указанных деталей при резонансных режимах. На рис. 2.4.3 показано изменение суммарных напряжений от центробежных и газовых сил в лопатке I ступени турбины в течение одного этапа испытаний. В опасных точках газовых турбин чередуются различные комбинации статических а, термоциклических Отц, повторных механических напряжений бц, а также переменных апряжений высокой частоты от вибраций v Если имеет место статическое, а затем вибрационное нагружение, то в расчетах на прочность учитывают способность деталей накапливать повреждаемость от каждого вида нагружения, статического и вибрационного, независимо от наличия предшествующих нагружений другого типа. Условие усталостного разрушения при одновременном действии на деталь вибрационных и статических нагрузок определяют с учетом зависимостей прочности при асимметрии цикла (разд. 2.2). [c.74]

Жесткая связь лопаток центростремительных турбин с дисками и большие градиенты температур (до 125° С) на коротких участках перехода лопаток в диск играют большую роль. В отличие от осевых, в центростремительных турбинах напряженное состояние лопаток тесно связано с напряженным состоянием диска [9]. Необходимо отметить, что наличие асимметрии диска с лопатками. устанавливаемыми только на одной его стороне, приводит к увеличению доли изгибающих усилий в балансе нагрузок на рабочее колесо центростремительной турбины, а значит и на ее лопатки. Расчеты, проведенные на предприятиях Средне-Уральского совнархоза [9], показали, что пренебрежение учетом влияния изгиба приводит к существенному уменьшению расчетных максимальных напряжений и, следовательно, к ослаблению конструкции (в частности, расчеты турбокомпрессора ТКР-23 показали, что если не учитывать изгиб, то уменьшаются радиальные и тангенциальные напряжения диска около втулки примерно в 1,5 раза). Однако роль изгиба нельзя и преувеличивать. Несомненно, более важным является то, что вследствие многообразия форм и частот собственных колебаний лопаток центростремительных турбин очень трудно в рабочем диапазоне турбокомпрессора исключить приближение частоты возмущающей силы к частоте какой-либо из форм собственных колебаний. При совпадении этих частот возникает, как известно, резонанс. Если при этом переменные напряжения превысят допустимый уровень, то разрушения лопаток неизбежны. Они имели место, например, при испытаниях турбокомпрессора ТКР-23, а также опытной центростремительной турбины турбокомпрессора Моссовнархоза, у которой усталостные трещины появились на входных кромках радиальных лопаток у галтели (3—4 мм от места перехода лопатки в диск). Тензометрированием в рабочих условиях было установлено, что причиной появления трещин являются переменные напряжения от вибрации, которые достигали а =< 20 кПмм и превысили допустимые в 3—4 раза. Резонанс наступал при совпадении частоты собственных колебаний лопаток турбины с частотой возмущающих сил (кратность колебаний совпадала с количеством сопловых лопаток). Создать условия, при которых напряжения от вибраций в рабочем диапазоне не превышали бы уровень, допустимый для выбранного материала, оказалось весьма трудным. По-видимому, эти трудности сдерживают широкое [c.103]

Для камер сгорания ГТУ и ГТД наиболее достоверные результаты могут быть получены при испытании на двигателах или ГТУ. Однако это связано с риском вывести из строя турбину и, кроме того, возможны сильные вибрации при неустойчивом горении. Для авиационных ГТД требуется, кроме того, [c.163]

При доводке двигателей F107, начавшейся с конца 1974 г., был устранен ряд конструкторско-производственных дефектов по суфлированию и уплотнению полости опоры, расположенной между турбинами, по подбору типа консистентной смазки для переднего подшипника, по устранению вибраций ротора высокого давления, по системе запуска в высотных условиях, по устранению вибрационных поломок рабочих лопаток первой ступени вентилятора и т. д. В результате этого предполетные испытания двигателя были завершены в октябре 1975 г., и с марта следующего года двигатель проходил летные испытания. Первые поставки годных к эксплуатации крылатых ракет AL M начались в 1980 г. В соответствии с имеющимися планами в течение 1981—1987 гг. намечено заказать около 3400 крылатых ракет, запускаемых со стратегического бомбардировщика В-52, который может нести 12— 20 ракет на подкрыльевых пилонах [51]. [c.211]

Тепловое испытание имеет целью проверить однородность структуры материала поковки для вала по всей ее толщине. Неравномерность структуры, наличие рыхлот и других дефектов металла может приводить к появлению различных коэффициентов линейного расширения на противоположных сторонах поковки, что неизбежно приведет к изгибанию вала при его нагревании и, как следствие, к образованию недопустимой вибрации турбинь в Процессе ее работы. Тепловое испытание позволяет своевременно отбраковать дефектные валы или роторы. Этому виду испытания подвергаются заготовки валой или роторов, имеющих в рабочих условиях температуру в какой-либо части не менее 250° С. [c.205]

Современный крупный ротор генератора нри испытаниях и балансировке (а такие испытания, проводятся при отсоединенной паровой турбине, которая доляхна приводить ротор в движение в процессе эксплуатации) проходит через первые четыре критические скорости и приближается к пятой. При этом можно ожидать, что балансировка позволит устранить вибрации на первой, второй, третьей и четвертой скоростях мон но также попытаться устранить те вибрации, которые будут усиливаться на пятой и шестой критических скоростях. [c.68]

Для диагностики состояния турбокомпрессоров в эксплуатационных условиях без их снятия с дизеля и разборки некоторую информацию дает замер давления наддувочного воздуха, который получают при безреостатном испытании. Однако режим работы турбокомпрессора в этом случае не характерный и информации недостаточно. Более информативными являются замер вибраций ротора и кривая выбега ротора по частоте вращения после остановки дизеля. Нарушение балансировки ротора приводит к разбиванию подшипников, падению частоты вращения и снижению к. п. д. турбокомпрессора на 8— 12% и параметров наддува. Поэтому его следует выявлять и устранять по возможности на ранних стадиях. Одной из причин, систематически вызывающей нарушение балансировки ротора, является неравномерное оседание нагара на лопатках проточной части турбины. Как показали исследования, очистка лопаток ротора от нагара в эксплуатации в 70% случаев восстанавливает балансировку ротора, а в 30% случаев нарушение балансировки вызвано другими причинами (повреждены лопатки и др.). В связи с этим перед диагностикой состояния турбокомпрессора его турбину следует промывать от отложений нагара, не снимая с дизеля и не разбирая. [c.344]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...