Условия работы турбинных лопаток

УСЛОВИЯ РАБОТЫ ТУРБИННЫХ ЛОПАТОК [c.12]

В условиях работы турбины при циклически изменяющихся температурах возможно, как показали исследования ЦНИИТмаш [96], появление трещин, идущих в шов от места стыка лопаток между собой. Эффективным средством их устранения является засверловка отверстия в данном участке для уменьшения концентрации напряжений. [c.158]

Благодаря тому, что на одном диске может быть расположено значительное число ступеней, радиальная турбина является более компактной, чем аксиальная. Однако условия работы рабочих лопаток в радиальной турбине значительно менее благоприятны, чем в аксиальной турбине. [c.235]

Следующую группу составляют методы испытания образцов с одной или несколькими острыми кромками, в которых имитируют главным образом условия характерные для работы турбинных лопаток, причем некоторые испытания проводят непосредственно с моделями лопаток. [c.31]

В чем разница в условиях работы рабочих лопаток первой и последней ступени турбин с конденсацией пара [c.133]

Осевая вибрация лопаток характерна тем, что лопатки колеблются в плоскости, перпендикулярной плоскости диска фиг. 191. Этот вид колебаний лопаток в условиях работы турбин встречается относительно редко и связан с вибрацией дисков, как единой системы. Отстройка осевых колебаний лопаток от опасных зон вибрации связана с настройкой самих дисков. [c.234]

Практика показала, что в условиях работы турбин, при отсутствии прошивки пакетов лопаток скрепляющими проволоками, возникают опасные вибрации 1-го тона с волны. [c.237]

Другие эксплуатационные требования. Требования высокой чистоты поверхности вызываются иногда особыми условиями работы деталей машин (например, лопаток турбин) или приборов и измерительных инструментов, особыми требованиями к плотности соединений, декоративной отделке, содержанию в чистоте. [c.84]

При натурных испытаниях в каждом конкретном случае, например для материалов паропроводов, турбинных лопаток, штампов горячего деформирования, применяют методику, имитирующую условия работы детали при эксплуатации. Такие исследования, проводя- [c.128]

В газовых турбинах предельная мощность значительно ниже (100—150 МВт) и обычно зависит от первой ступени. Поскольку отношение объемов газа в первой и последней ступенях невелико (от 3 до 4), высота лопаток первой ступени равна примерно половине высоты лопаток последней ступени и при большой мощности имеет немалую величину (до 0,5 м и больше). Высокая температура газа в зоне лопаток первой ступени создает для них особо тяжелые условия, хотя при работе на частичных нагрузках температура газов в конце турбины повышается и разница в условиях работы первой и последней ступеней уменьшается. [c.84]

Чтобы получить данные для усовершенствования конструкции соединения лопатки, задачу решали по частям 1) изучение разных условий нагружения лопатки 2) исследование передачи усилий от лопатки к замковому соединению в виде ласточкина хвоста 3) изучение распределения напряжений в замке в виде ласточкина хвоста и влияния на это распределение контура галтелей, угла зуба, неравномерности контакта зубьев 4) определение нагрузки на отдельные зубья 5) имитация условий работы лопаток реальной турбины при повышенных температурах. [c.247]

Лопатки турбин, как и ряд других деталей турбин, подвержены заметной ползучести, так как они испытывают значительные напряжения в условиях работы при высоких температурах. Пластическая деформация лопатки (ее удлинение) может быть настолько большой, что будет выбран радиальный зазор между головкой лопатки и корпусом турбины, произойдет задевание лопаток, обусловливающее крупную аварию турбины. [c.100]

При переходе современных турбин на высокие параметры пара н в особенности при повышении их единичной мощности условия работы лопаточного аппарата становятся все более тяжелыми. Между тем запас прочности, если учитывать только статические напряжения, для лопаток последних ступеней крупных турбин сравнительно мал. Если учесть сказанное, то, строго говоря, их действительный запас прочности неизвестен. Неудивительно поэтому, что имеют место аварии с рабочими лопатками. [c.3]

В связи с особыми условиями работы элементов газового тракта, в частности лопаток турбин, находящихся под воздействием агрессивной окислительной среды — продуктов сгорания топлива, детали газотурбинного двигателя (лопатки, жаровые трубы камер сгорания) должны иметь защитные покрытия, наносимые конденсацией (электронно-лучевым, вакуумно-плазменным и дру- [c.77]

Окончательным процессом упрочнения роторов турбин высокого давления из Сг, Мо, V стали может быть закалка в масло или воздушное охлаждение в зависимости от принятой практики. Американский способ охлаждения на воздухе рассчитан на получение крупных зерен и высокого предела ползучести. Цель, преследуемая в английском способе, состоит в обеспечении лучшего пластичного разрушения. Такое различие может быть обусловлено тем, что американские роторы турбин высокого давления подвержены трещинообразованию в области основания турбинных лопаток, в то время как английские роторы свободны от этого недостатка. Это зависит более от разницы в конструкции или в условиях работы, чем от различия в свойствах материалов. Когда изготовление, сборка и статическая балансировка завершены, каждый ротор нагревают и вращают, чтобы не допустить коробления, которое может нарушить сбалансированность в процессе работы. [c.219]

С термодинамической точки зрения желательно иметь рабочие тела с малыми отрицательными значениями ds"jdT. В этом случае процесс адиабатного расширения рабочего тела на турбине заканчивается в парожидкостной области диаграммы состояний при высоких значениях относительных массовых паросодержаний. В таком цикле нет необходимости осуществлять регенерацию, а следовательно, и вводить дополнительный элемент-регенератор в технологическую схему установки, что способствует улучшению ее технико-экономических характеристик. Кроме того, при л = 0,95. .. 0,97 появление влаги в проточной части турбины в конце процесса расширения не оказывает заметного влияния на ее КПД и энергетическую эффективность ПТУ в целом. При больших отрицательных значениях производной ds"ldT для достижения значений, близких к единице относительного массового паросодержания потока, в конце процесса расширения на турбине пар в цикле ПТУ приходится перегревать. Введение перегрева всегда выгодно с термодинамической точки зрения, поскольку это способствует увеличению термического КПД цикла. Однако при этом ухудшаются массогабаритные характеристики парогенератора из-за введения в его состав дополнительного элемента — пароперегревателя. В ряде случаев этот фактор оказывает превалирующее влияние на технико-экономические характеристики ПТУ и обусловливает их ухудшение. При положительных значениях производной ds"ldT процесс расширения в турбине заканчивается в области перегретого пара. Это создает весьма благоприятные условия для работы турбины, так как исключает появление конденсата в конце процесса расширения, соответствующие потери энергии, и эрозию лопаток рабочих колес, а также отпадает необходимость в перегреве пара перед подачей его в турбину. Однако температура торможения перегретого пара на вы- [c.9]

Рассмотрим, например, условия работы промежуточной ступени турбины. К ней пар и жидкость поступают со скоростями, сильно отличающимися по величине и направлению. Влага, сбрасываемая в виде крупных капель с выходных кромок рабочих лопаток предыдущего колеса, входит в направляющий аппарат под большими отрицательными углами атаки. Эти капли полностью теряют полезную кинетическую энергию после столкновения с выпуклой поверхностью направляющих лопаток. Более [c.172]

Что касается конечной влажности пара, то, как указывалось, ее назначение предопределяло выбор начальных параметров, особенно если считать, что верхний предел по температуре в то время был довольно точно ограничен состоянием металлургической проблемы. Но само понятие о предельной влажности (12—14%) не было научно обосновано, так как в то время недоставало опыта эксплуатации турбин при больших окружных скоростях рабочих лопаток, а теория процессов эрозии была в зачаточном состоянии. Литературные же сведения о работе тех или иных турбин со степенью влажности до 14—15% носили неглубокий и случайный характер, не вскрывали условий работы последних ступеней и их особенностей, и они не могли служить основой для проектирования. [c.16]

По мере развития паровых турбин и усложнения условий работы их элементов обнаруживались новые явления и новые слабые места. Они приводили к авариям и требовали больших усилий для своего изучения и преодоления. Так, например, рост температуры пара ограничил применение чугуна для ряда деталей, а также латуни для лопаток. [c.5]

Из сопоставления приведенных уравнений видно, что чем больше условия работы и состояние турбины отличаются от принятых при расчете ( номинальных , парадных ), тем с большей ошибкой определена величина 22, тем больше модель отличается от истинной. При осуществлении модели вступает в работу обратная связь (см. 1-5). Естественно, неточная модель, возникающая при отклонении рабочих параметров от номинальных, недостаточно доведенных системах и частях, допустимо загрязненной или имеющей небольшие дефекты поверхности сопел и лопаток проточной части, модель, требующая значительной корректировки с помощью обратной связи, снижает устойчивость работы регулирования. Необходимо принятие мер по обеспечению устойчивости— выполнение специальных наладочных работ, которые будут рассмотрены в данной главе. [c.136]

При этих условиях шероховатость поверхности лопаток при работе оборудования будет увеличиваться более медленно, а начальный период его эксплуатации, когда шероховатость лопаточного аппарата практически еще не сказывается на экономических показателях, возрастет. Это также указывает на то, что имеющий место в настоящее время факт сравнительно быстрого увеличения шероховатости на большой части лопаток (в процессе эксплуатации) не может служить основанием для понижения требований к чистоте поверхности при изготовлении лопаточного аппарата, чем это требуется для обеспечения минимума потерь от трения в проточной части турбины. Эти соображения легли в основу ныне действующих руководящих указаний по выбору необходимой чистоты поверхности рабочей части лопаток паровых и газовых турбин. [c.105]

Rep = (0,2--6)10 Таким образом, испытания ступеней части высокого и среднего давления в лабораторных условиях на воздухе производятся при значительно более низких величинах Re, чем значения Re имеют в натурных условиях. Поскольку изготовляемые на заводах лопатки натурных турбин в аэродинамическом отношении являются гладкими, то при изготовлении лопаточного аппарата для облопачивания воздушных экспериментальных турбин можно допускать большую шероховатость поверхности, чем для натурных турбин. Однако в некоторых случаях к шероховатости поверхности лопаток экспериментально исследуемых ступеней должны предъявляться требования более высокие, чем для натурных лопаток. Это относится к ступеням части низкого и среднего давления, которые в натурных условиях работают при сравнительно небольших значениях Re, находящихся в той области изменения Re, в которой производится испытание ступеней в указанных экспериментальных турбинах. В этом случае, поскольку размер хорды лопаток [c.123]

Корпус турбины имеет двойную жаропрочную вставку и охлаждается воздухом. Наружный прочный корпус сделан из малоуглеродистой стали. Расход охлаждающего воздуха составляет 1,5% от расхода воздуха на установку. Этого количества воздуха достаточно, чтобы температура наружного корпуса турбины не превышала 205° С. К наружному прочному корпусу с помощью тонких колец крепится направляющий аппарат турбины. Направляющие лопатки крепятся в кольцевые пазы 12 сегментов. Каждый сегмент крепится двумя шпильками, которые расположены на одинаковом расстоянии друг от друга. Когда турбина находится в холодном состоянии, между концами сегментов имеется зазор 1,57 мм, который практически исчезает при работе установки. Такая конструкция позволяет поддерживать радиальный зазор направляющих лопаток при работе турбины равным 0,76 мм и избегать касания их при любых условиях пуска и остановки машины. Наружный корпус турбины имеет 4 фланцевых соединения, что позволяет сильно уменьшить искривления корпуса. [c.44]

Широкое распространение получили стендовые испытания на термическую усталость турбинных лопаток или их моделей, деталей направляющего аппарата и турбинных дисков. В большинстве таких испытаний используют сложные газодинамические стенды, имитирующие условия работы лопатки или другого конструктивного элемента в режимах периодических пусков и остановов газотурбинной установки. [c.30]

Для лопаток регулирующих ступеней опасными по условиям надежности оказываются режимы с одним или двумя полностью открытыми клапанами при повышении давления свежего пара и давления в регулируемом отборе сверх расчетных значений при работе турбины без лопаток последующей ступени и увеличении нерегулируемого отбора из камеры регулирующей ступени. [c.193]

Наибольшие нагрузки на лопатках турбин. В наиболее неблагоприятных условиях работы находятся лопатки турбин двигателей, установленных на маневренных (истребителях) и учебных самолетах. ГТД на таких самолетах подвергаются частым запускам и изменениям режимов работы. Все это вызывает одновременно увеличение температуры и растягивающих напряжений от центробежных сил. А в ряде случаев при увеличении или снижении оборотов турбина может попадать в область критических оборотов, вызывающих большие вибрационные нагрузки. Поэтому крайне осторожно нужно относиться к темпам изменения режимов работы турбин. Чем медленнее изменяются температурные режимы работы лопаток турбин, тем надежнее их работа. [c.84]

Как и у компрессора, форма проточной части турбины и форма лопаток каждого ее венца соответствуют изменению плотности газа по тракту и форме треугольников скоростей только на одном (расчетном) режиме работы турбины. В различных условиях эксплуатации ГТД частота вращения ротора, температура газа на входе и другие величины, определяющие режим работы турбины, могут изменяться в значительных пределах. Это приводит к перераспределению теплоперепада между ступенями, к изменению формы треугольников скоростей и углов атаки и в конечном счете к изменению КПД, работы на валу и других параметров турбины. Зависимости, определяющие изменение основных параметров турбины при изменении режима ее работы, называются характеристикой турбины. [c.223]

Плакирование предполагает изготовление сплава требуемого состава в виде тонкого листа нужной толщины и последующее диффузионное его соединение с поверхностью подложки при высокой температуре и давлении. И хотя такая технология вполне осуществима [16, 17], сложность получения тонких листов некоторых коррозионностойких сплавов с низкой пластичностью делает проблематичным широкое применение этого метода. В литературе известны примеры многочасовой наработки плакированных турбинных лопаток в условиях реальной работы [18]. [c.100]

Если условия работы турбины существенно отличаются от паспортных (обычно отличается противодавление, устанавливаемое на основании потребностей производства и не всегда близкое к паспортному), то в случае работы с пониженным противодавлением максимально допустимый расход пара должен быть ограничен Л. 19]. Это ограничение имеет целью не допустить перегрузки рабочих лопаток последней ступени, возникающей при работе со значительной мощностью при сильно пониженном противодавлении, когда больщие объемные пропуски пара требуют большой раз- [c.174]

Более подробно па этих графиках показано де11ствие рециркуляции газов на передачу тепла в промежуточном пароперегревателе. Температура пара промежуточного перегрева может изменяться в зав1 симости от условий работы турбинного оборудования (например, от загрязнения лопаток цилиндра высокого давления, от отбора пара до его возвращения в котел и пр.). Поэтому из промежуточного пароперегревателя при одинаковых услозпях работы котлов может выходить пар различной температуры. На правой стороне двух графиков рис. 4-24 шкала средних значений температуры пара промежуточного перегрева дана ориентировочно. Из обоих графиков видно, что в большинстве опытов ОРГРЭС, проведенных при нагрузке 70 /о номинальной, эта температура была бы больше номинального значе[шя 545 С, если бы пар не охлаждался п вспрыскивающих пароохладителях. При полной нагрузке котел работал почти без рециркуляции дымовых газов. Наиболее полезной рециркуляция газов была при работе котельного агрегата с низкой нагрузкой, а также в периоды, когда в промежуточный пароперегреватель поступал пар пониженной температуры. [c.113]

Менее чувствительны к концентрации напряжений сплавы на никелевой основе. Коэффициент q обычно снижается с повышением рабочей температуры, когда наблюдается увеличение пластичности материалов, а также при наличии асимметрии цикла нагружения. Изменение q в зависимости от температуры можно проследить по результатам испытаний сплава ХН77ТЮР, приведенным в табл. 4.3. Испытания проводили при растяжении—сжатии на круглых образцах с концентрацией напряжений, соответствующей, =2,8, что характерно для хвостовиков лопаток турбин. База испытаний составляла 10 циклов. Из табл. 4,3 видно, что при изменении статической составляющей напряжений От от О до 160 МПа для температур 600 и 700° С, т. е. в условиях работы хвостовиков лопаток, iy снижается примерно в два раза. [c.126]

В условиях работы турбин имеют место только лишь вынужденные колебания лопаток. При вынужденных колебаниях лонаток частоты их могут находиться как в резонансе, так и не в резонансе с частотой возмущающей силы. [c.232]

Из лопаток, отказавших через 4000-5000 ч, интенсивному эрозионному износу подвержены 35 %, из отработавших 8000 ч -почти 100 %. С увеличением длительности эксплуатации уменьшается толщина лопатки, возникает разброс значений по толщине в различных сечениях (до 1,4 мм), что является следствием эрозионного и коррозионного воздействия на металл среды. Причинами такого снижения ресурса могут быть дефекты изготовления лопаток или нарушение режимов эксплуатации. Учитывая условия работы направляющих лопаток 1-й ступени ТВД (рабочая температура около 760 °С, давление 0,4-0,6 МПа, среда - природный газ с содержанием мехпримесей, конденсата, турбинного масла), можно предположить, что наиболее вероятно снижение ресурса работы лопаток в процессе эксплуатации. [c.11]

Контактное усталостное выкрашивание с последующим развитием усталостного разрушения по сечению детали наблюдается в таких деталях, как подшипники качения и скольжения, на зубьях шестерен, в кулачковых шайбах, ушковых и замковых соединениях и пр. Одним из сложных по условиям работы узлов является замковое соединение лопаток с дисками в различных компрессорах и турбинах. Наблюдения показывают, что процессы коррозии трения существенно влияют на эксплуатационные повреждения и разрушения этих узлов. Коррозия трения зависит от многих факторов, в том числе конструктивных вида сопряжения выступа диска с замком лопатки, угла наклона контактной границы хвостовика лопатки, величины статической нагруа-ки и пр. [65, 66]. [c.140]

Рабочие лопатки рассчитываются для работы на одном режиме — номинальном. Между тем, им приходится работать при различных режимах, связанных с условиями эксплуатации. Турбины работают при частичных нагрузках, различных расходах пара и теплоиадениях в ступенях. В эксплуатации возможны временные перегрузки турбниы и отдельных ступеней, могут измениться начальные параметры и давление отработавшего пара. Последнее зависит, при прочих равных условиях, от температуры охлаждающей воды и от кратности охлал -дения. Все это влияет на экономичность турбинной установки и на надежность работы различных деталей турбин (лопаток, дисков, валопроводов, упорных подшипников и др.). Работе турбин при переменном режиме посвяи ено много советских и зарубежных трудов [72, 93]. В задачу автора не входит разбор влияния указанных отклонений на экономичность турбины. В настоящей книге будут рассмотрены вопросы надежности работы лопаток при наличии указанных факторов. [c.5]

Прежде чем сформулировать дополнительные возможности Повышения надежности лопаточного аппарата, целесообразно затронуть вопрос о неиспользованных возможностях. Коэффициент запаса прочности для лопаток последних ступеней турбин большой мощности, вычисленный по статическим напряжениям, сравнительно невелпк. Как известно, для современных мощных турбин он составляет 1,5—1,6. Между тем как со стороны эксплуатации, та и со стороны турбостроительных заводов встречаются нарушения режимов работы турбины и технологии изготовления лопаток, которые соответствуют данным расчета на механическую прочность. К нарушениям нормальных условий эксплуатации относятся частые пуски и остановы, понижение начальной температуры пара, которое при сохранении нагрузки неизменной вызывает увеличение расхода, ухудшение вакуума, изменение частоты в сети, работа турбины без отдельных ступеней. К заводским нарушениям можно отнести следующие большие коэффициенты концентрации наиряжений у -кромок отверстий для скрепляющей проволоки, в месте перехода от хвостовика к перу лопатки, в ленточном бандаже, у кромки отверстий для шипов не всегда достаточная отстройка лопаток от опасных форм колебаний снижение предела выносливости при защите лодаток от эрозийного износа. Поэтому в первую о чередь необходимо потребовать строгого соблюдения режима эксплуатации и технологии изготовления рабочих лопаток. [c.214]

Таким образом, мощные блочные паротурбинные установки высокого и сверхкритического давления — это, как правило, установки с промежуточным перегревом пара. Преимущества, получаемые путем перелрева пара во второй, а иногда и в третий раз, достигаются ценой усложнения установок и их эксплуатации. Усложняется проточная часть цилиндра среднего давления турбины и повышаются требования к металлу его лопаток утяжеляются условия работы горизонтального разъема турбины появляются отсечные клапаны увеличиваются длина ротора, число ступеней турбины и т. п. Появляются громоздкие соединительные паропроводы с арматурой для пара, поступающего в промежуточный перегреватель и направляемого из него в цилиндр среднего давления турбины. В котельном агрегате необходимо дополнительно разместить промежуточный пароперегреватель. При этом тепло, расходуемое на первичный и промежуточные перегревы пара, может достигать до 2/з всего тепла, полезно используемого в котельном агрегате. [c.6]

Накопленный к настоящему времени экспериментальный материал показывает, что эффективность сепарации существенно зависит отряда факторов относительной скорости рабочих лопаток м/со, давления среды (числа Re), отношения давлений на ступень е (числа Ма), геометрических параметров ступени (of// 3i ai 6 б и т. д.), конструкций влагоотводящих устройств и других факторов. В реальных условиях при изменении режима работы турбинной ступени величина ijj изменяется в 5 раз и более. Следует отметить, что по данным различных организаций при идентичных условиях испытаний влияние отдельных параметров на сепарацию получается неодинаковым. Очевидно, что для сепарации влаги из проточной части важным фактором является то, каким образом изменяется отношение скоростей и Со и другие безразмерные параметры. Действительно, увеличение uj o при со = onst приводит к росту центробежных сил, действующих на пленку, к более интенсивному дроблению соприкасающихся капель, изменению углов входа частиц влаги на рабочие лопатки. В то же время изменение Со (или располагаемого теплоперепада) ска- [c.164]

Расчетный режим характерен тем, что только на этом режиме лопаточные венцы турбины наилучшим образом соответствуют заданной кинематике потока в ступени, т. е. обеспечивается бессрывное обтекание лопаток соплового аппарата и рабочего колеса турбины. Однако определенную часть времени турбина работает в условиях, отличных от расчетного режима, или, как обычно говорят, на нерасчетном режиме. Изменение режима работы турбины может быть вызвано изменением частоты вращения ротора, а также температуры и давления газа перед турбиной и противодавления за турбиной. [c.198]

Таким образом, применение многовальной схемы двигателя улучшает условия работы отдельных (особенно крайних) ступеней компрессора и турбины на нерасчетных режимах их работы, а также может существенно расширить диапазон устойчивых режимов работы компрессора (без применения перепуска воздуха и поворота лопаток направляющих аппаратов). [c.211]

В модификации RM.8B к вентилятору была добавлена одна ступень доведением размеров лопаток первой ступени компрессора низкого давления до размеров лопаток вентилятора, так что число ступеней вентилятора увеличилось до трех, а компрессор низкого давления стал трехступенчатым. Изменен также компрессор низкого давления (для получения большого запаса устойчивости в условиях работы двигателя на большой высоте). Вентилятор и компрессор низкого давления находятся на одном валу и приводятся неохлаждаемой трехступенчатой турбиной. Компрессор высокого давления имеет семь ступеней, по конструкции аналогичен компрессору двигателя JT8D и приводится одноступенчатой охлаждаемой турбиной, система охлаждения которой более эффективна, чем у гражданского двигателя. Камера сгорания трубчато-кольцевая с четырьмя топливными форсунками на каждой жаровой трубе, что обеспечивает высокий коэффициент полноты сгорания топлива. Форсажная камера двигателя позволяет увеличивать тягу на взлете почти на 70%, а в полете до 1507о- Всережимное эжекторное реактивное сопло регулируется автоматически соответственно степени форсирования тяги. [c.118]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...