Отрыв рабочих лопаток

ОТРЫВ РАБОЧИХ ЛОПАТОК [c.467]

Рудольф Бирман, один из наиболее продуктивных изобретателей и исследователей радиальных турбин, предложил метод профилирования межлопаточных каналов РК, отличающийся отсутствием диффузорного эффекта, присущего многим конструкциям РК Для обеспечения конфузорности каналов — значительного ускорения газа в относительном движении, необходимо интенсивно уменьшать проходное сечение канала по ходу газа. Это достигается устройством рабочих лопаток в виде полнотелых профилей оболочковой конструкции, что предотвратит отрыв потока от ведущей стороны лопатки, значительно уменьшит чувствительность ступени к углам атаки при входе в решетку РК, улучшит экономичность ступени в широком диапазоне uJ . Уменьшатся потери па трение, возрастет число Re. Одновременно конструкция обладает улучшенными показателями прочности и вибрационной устойчивости. [c.64]

Пример 16.7. Приведем пример катастрофического разрушения мощной турбины, происшедшего вследствие появления трещин в рабочих лопатках и их отрыва. Во время работы турбины в месте перехода рабочей части лопатки к полке хвостовика образовались трещины (последние были обнаружены на многих соседних лопатках после аварии), однако обслуживающий персонал не подозревал об этом. Размер образовавшихся трещин не достиг критического, и турбина продолжала нормально работать. Внезапно из-за неисправности электрической части генератора в нем произошло короткое замыкание. Защита турбогенератора отключила его от сети, и при этом, естественно, произошел заброс частоты вращения, не опасный при нормальном состоянии рабочих лопаток, но совершенно недопустимый при наличии трещин. Напряженность лопаток возросла, кроме того, из-за возникающих крутильных колебаний валопровода. В результате произошел отрыв одной, а возможно, и нескольких рабочих лопаток последней ступени, масса каждой из кото- [c.439]

Следует иметь в виду, что обычно оценка опасности отрыва рабочих лопаток выполняется на основе средних значений характеристик материала. В действительности каждый материал имеет естественный разброс свойств, поэтому при большом числе рабочих лопаток вероятно их неблагоприятное сочетание и отрыв лопатки даже при незначительных отступлениях от технологии изготовления и режима эксплуатации. [c.468]

Рис. 10. Отрыв капель с поверхности лопаток рабочего колеса под действием силы Кориолиса.

Такое движение частиц в пограничном слое вызывает отрыв потока от поверхности лопаток, что, как известно, сопровождается вихреобразованиями, а следовательно, и потерей энергии. При некоторых режимах обтекания решетки потери энергии, обусловленные отрывом пограничного слоя, могут значительно превысить потери от трения. Отрыв потока от поверхности лопаток приводит к уменьшению живого сечения потока, а следовательно, при заданном перепаде давления в решетке — и к уменьшению расхода рабочей среды через решетку. [c.25]

Изгибающие силы, действующие на рабочие лопатки, не постоянны во времени, а непрерывно изменяются из-за различий в проходных сечений сопловых каналов, из которых пар поступает на рабочие лопатки, наличия выходных кромок сопловых лопаток и других причин. Это приводит к возбуждению колебаний лопаток и возможности появления усталостных трещин, которые, увеличиваясь, могут достигнуть критического размера, после чего произойдет внезапный отрыв лопатки. [c.66]

Разрушение бандажей может приводить к весьма тяжелым последствиям. Куски бандажа для последующих по ходу пара ступеней являются по существу посторонними предметами, вызывающими последствия, рассмотренные выше. Учитывая значительный диаметр установки периферийного бандажа, обрыв его на отдельных пакетах приводит к разбалансировке ротора и появлению интенсивной вибрации, особенно на критической для данного ротора частоте вращения. Если же обрыв бандажа и не вызвал серьезных немедленных неприятностей в части снижения надежности, последствия этого могут проявиться позже. Назначение бандажа прежде всего состоит в снижении амплитуд переменных возмущающих сил, действующих на рабочие лопатки, путем их равномерного перераспределения между рабочими лопатками пакета. Поэтому ликвидация бандажа приводит к увеличению возмущающих сил, действующих на лопатки. Далее, пакетирование обеспечивает вполне определенные тона собственных колебаний, поэтому отрыв бандажа приведет к изменению форм колебаний и возможности появления резонанса и разрушения лопаток. [c.473]

При усталостном разрушении происходит отрыв части или всей лопатки, части бандажа или бандажной проволоки. Отрыв одной рабочей лопатки обычно приводит к поломке всех других данной ступени, а также к повреждению сопловых лопаток соседней ступени. [c.185]

Сверхзвуковые рабочие лопатки турбин. Их выполняют с довольно острыми входными и выходными кромками й часто с постоянной шириной межлопаточного канала. Входные и выходные участки спинки лопаток делают прямолинейными, Что уменьшает волновые потери на входе в канал и отрыв потока на выходе. Конфигурация и построение подобной лопатки Показаны на рис. 14.58. Участки а — б и в — г — прямые, г — сопрягающий радиус. Радиус вогнутой стороны лопатки [c.235]

Для радиальных рабочих колес, возможно, оправдано применение наклоненных назад лопаток, обычно применяемых в насосах. Исследования показали, что при такой конструкции рабочих колес могут не возникать большие следы и отрывные зоны [3.22]. Однако такие случаи довольно редки, а застойные следовые зоны обычно занимают значительную часть канала. В работе [3.23] показано, что вследствие кориолисовых сил эти следы слабо перемешиваются и потому не дают значительного вклада в потери. Поэтому многие проектировщики турбомашин предпочитают создавать высокое, но эффективное торможение потока во входном участке и в диффузоре, а в канале радиального рабочего колеса даже искусственно вызвать отрыв, поскольку он все равно возникает. Очевидно, что такой подход не позволяет использовать модель решетки при проектировании рабочих колес. [c.75]

Отрыв рабочих лопаток может произойти вследствие однократного силового воздействия или постепенного накопления повреждений. Неповрежденная лопатка может оторваться, если частота вращения ротора стала больше допустимой. Рабочие лопатки проточной части высокого и среднего давления при отрыве не пробивают корпуса турбины, а остаются внутри и могут привести к повреждениям. Тяжелые лопатки части низкого давления при отрыве могут пробить корпус турбины и крыщу электростанции. [c.184]

Отрыв рабочих лопаток может произойти и в том случае, когда частота вращения ротора равна номинальной или меньше ее. При этом на рабочие лопатки воздействуют только большие центробежные силы, потоки пара, имеющего высокие скорость и температуру, но и переменные нагрузки. Наиболее часш наблюдается усталостное разрушение лопаток турбин, бандажей, бандажной проволоки. [c.184]

Значительной эрозии подвергаются элементы проточных частей турбин, и особенно периферийные зоны входных кромок рабочих лопаток последних ступеней, где велика влажность пара и окружные скорости лопаток. На рис. 5.3, а показаны профили сопловых и рабочих решеток в периферийной зоне и треугольники скоростей пара и крупных капель, откуда видно, что капли влаги попадают на рабочие лопатки с большой относительной скоростью Wia, близкой к окружной скорости рабочих лопаток а. Капли разных размеров имеют различные абсолютные скорости ib и соответственно отличающиеся значения скоростей W s и углов входа Ри. Это приводит к р азмытой зоне эрозионного износа поверхностей лопаток. В качестве примера на рис. 8.1 показаны эродированные входные кромки рабочих лопаток последней ступени конденсационной турбины. В условиях эксплуатации паровых турбин наблюдается эрозия также выходных кромок рабочих лопаток последних ступеней. Вид и характер износа, а также расположение изношенной поверхности по высоте лопаток у входной и выходной кромок различны. Эрозия входной кромки обычно наблюдается на длине 1 = 0,35- 0,45 от периферии лопатки. Эрозия выходной кромки простирается обычно на более значительную длину лопатки — до 0,71 от корня. Наиболее сильный износ выходных кромок лопаток последних ступеней наблюдается у турбин, работающих длительное время на частичных нагрузках, особенно на режимах холостого хода. На этих режимах имеет место отрыв потока в корневых сечениях лопаток, сопровождающийся обратными течениями из выхлопного патрубка. Обратные токи пара захватывают капли влаги, которые и вызывают эрозию выходных кромок лопаток. Крупные капли за ступенью образуются в результате срыва пленок с поверхности диска, дробления влаги о поверхности выступающих деталей выхлопных патрубков, подачи конденсата на охлаждение патрубка при частичных нагрузках и по другим причинам. Кроме того крупные капли попадают в зону обратных токов из периферийной части потока. [c.274]

Например, как показал Дин [1], допустимая подъемная сила рабочих лопаток гидромашины при ламинарном режиме течения в условиях, близких к отрыву, примерно вчетверо меньше подъемной силы в тех же условиях, но при турбулентном режиме течения. Касательные напряжения в турбулентном потоке в 10—10 раз больше, чем в ламинарном, поэтому в турбулентном потоке отрыв затягивается или не происходит совсем. Турбулентное течение не поддается расчету теоретическими методами, поскольку механизм турбулентности недостаточно изучен, в частности не известны соотношения между нульсационными и средними по времени величинами. Поэтому для расчета отрыва турбулентного слоя необходимо опираться на экспериментальные данные. [c.143]

В работе [10.10] проведено сравнение результатов продувки решетки с профилем С4 при малых скоростях потока с соответствующими данными испытаний модельного компрессора, имеющего такой же профиль рабочих лопаток. В случае компрессора распределения давлений измерялись как в рабочем колесе, так и в направляющем аппарате. Варьируя коэффициент расхода, число Рейнольдса, степень турбулентности и отношение осевых скоростей, можно было получить достоверную картину для сравнения с данными продувок решетки. На рис. 10.2 представлены результаты такого сравнения для углов атаки 1,4 (решетка) и 2,2° (направляющий аппарат компрессора), а также чисел Рейнольдса 1,55x10 (направляющий аппарат компрессора) и 1,96X10 (решетка). На спинке профиля в рабочем колесе наблюдались более высокие давления, чем в направляющем аппарате и решетке. Оказалось, что в направляющем аппарате происходил отрыв турбулентного пограничного слоя, [c.299]

Наличие зазора между вершинами рабочих лопаток и корпусом или между концами направляющих лопаток и ротором является источником так называемых потерь на перетекание. При одинаковых зазорах эти потери относительно больше для коротких лопаток. Потерн на вихреобразо вание, отрыв потока и пр. мы здесь не будем рассматривать, ибо они скорее представляют собой аэродинамическую проблему. [c.266]

Сравнение гидравлических к. п.д. колес, полученных экспериментально, с расчетными, учитывающими лишь потери на трение по зависимости Блазиуса, позволило выделить потери в межлоиаточных каналах колеса на отрыв и на вторичные течения. Зависимость этих потерь от эквивалентного угла раскрытия межлоиаточных каналов представлена на рис. 1. Таким образом, экспериментально установлено, что для колес трех типов с различным числом лопаток резкое возрастание потерь в каналах наступает при значениях угла = 6ч-7. Это позволяет рекомендовать данный параметр для использования при проектировании новых рабочих колес. При этом угол раскрытия эквивалентного конического диффузора определялся по формуле [c.292]

Основные особенности формы профилей (каналов) сопловых решеток на влажном паре капельной структуры сводятся к следующим. На мелкой влаге при дозвуковых скоростях потери, обусловленные тепло- и массообменом, будут уменьшаться с уменьшением градиентов скорости вдоль каналов. Очевидно, что сопловые каналы в этом случае должны иметь меньшую суммарную и локальную конфузорность. Снижению интенсивности процесса коагуляции способствует уменьшение кривизны спинки и вогнутой поверхности при заданном угле поворота потока и радиуса скруг-ления входной кромки. Так как при мелкой влаге пленки образуются только локально, то выходные кромки следует выполнять относительно тонкими, а шаг лопаток выбирать близким к оптимальному для перегретого пара. Профилирование сопловых решеток для парокапельных потоков с крупной влагой осуществляется с учетом механического взаимодействия фаз. На выходе из рабочей решетки предшествующей ступени (на входе в сопловуЮ решетку последующей ступени) имеет место рассогласование скоростей по значению и направлению. В этом случае целесообразно несколько увеличить геометрический угол входной кромки и. уменьшить тем самым угол ее атаки потоком крупных капель. Кроме того, отличие профилей для крупной влаги состоит в более толстых выходных кромках и несколько уменьшенном относительном шаге, выбранном из соображений оптимальной внутриканаль-ной сепарации, включающей отсос пленок на спинке и выходной кромке или наддув пограничного слоя греющим паром. Важна правильная организация потока на спинке в косом срезе, где течение диффузорное его следует выполнить менее криволинейным с тем, чтобы предотвратить возможный отрыв пленки и слоя. [c.145]

Следует отметить особенности работы последней ступени при малом пропуске пара через нее. Исследованиями, например ВТИ [38], показано, что при работе с малыми объемными расходами пара в корневых сечениях последних ступеней мощных паровых турбин возникает отрыв потока пара, развивающийся с уменьщением нагрузки и с ухудшением вакуума. Это явление исследовано на натурной турбине, у которой в последней ступени d x,ll=2,4. Согласно этим опытам при нагрузке менее 15% номинальной и на холостом ходу в периферийной области направляющих лопаток (///о=0,8 1,0) также наблюдается вихревое течение. При нагрузках N= = (0,08н-0,13)Л/н и на холостом ходу при ухудшенном вакууме до 80—86% был отмечен повышенный уровень динамических иапряжепий на рабочих лопатках последней ступени турбины [91]. [c.12]

Таким образом, с ростом окружных скоростей рабочей лопатки увеличиваются отрыв пленок с омываемых поверхностей, дробление падающих капель и унос образовавшихся частиц жидкости паровой фазой рабочей среды. Следовательно, доля влаги, попадающей в периферийную зону лопаток, уменьшается, что в свою очередь приводит к уменьшению коэффищ еита сепарации [c.168]

Если высота всасывания будет больше допускаемой, то вследствие образования паров воды и выделения воздуха в местах с пониженным давлением могут иметь место уменьшение производительности насоса и ухудшение его к. п. д., сопровождаемые притом явлениями кавитации. Сущность явлений кавитации состоит в том, что при чрезмерном вакууме в насосе, когда давление в отдельных местах (с повышенными скоростями и значительным вихреобразованием) начинает понижаться до давления водяных паров, в потоке образуются места, заполненные паром. Вместе с парообразованием в местах с наибольшими скоростями (скорости у входа на внутренней и внешней сторонах лопаток неодинаковы) происходит отрыв потока от стенки лопатки и частичная конденсация при соприкосновевии движущихся паров с областями повышенного давления последняя сопровождается местными изменениями давления и ударами, являющимися следствием стремительного движения частиц жидкости в пространство, занимавшееся паром, в результате чего происходит постепенное разрушение рабочих колес насоса. В соответствии с указанными явлениями допустимая высота всасывания должна быть уменьшена и принята равной [c.6]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...