Способ определения ресурса вращающейся детали

 

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСА ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ДЕТАЛИ, преимущественно ротора паровой турбины, путем фиксирования на контролируемом участке поверхности детали образцасвидетеля , по накоплению повреждаемости которого судят об остаточном ресурсе детали, отличающи йс я тем, что, с целью повышения достоверности результатов путем приближения сложнонапряженного нагружения образца-свидетеля к характеру нагружения контролируемой детали и обеспечения возможности определения ресурса без останова детали, образецсвидетель размещают в балансировочном пазу детали, причем образец-свидетель имеет полость, заполненную текучей средой и ограниченную мембраной , а накопление повреждаемости определяют по изменению вибрационного состояния детали, вызываемому разрушением мембраны и опорожнением полос (О ти. W 2. Способ по п.1,0 т л и ч а ющ и и с я тем, что в качестве текучей срейы используют жидкость, температура фазового перехода которой выше рабочей температуры среды, омывающей контролируемый участок поверхности .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3693142/24-06 (22) 13.01.84 (46) 30.07.85. Бюл. № 28 (72) Э.А,Дон, Ю.Л.Израилев и

Н.Н.Жуков (71) Всесоюзный дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт им. Ф.Э.Дзержинского (53) 621.165(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 540183, кл. С 01 М 1/32, 1976.

2. Автоское свидетельство СССР № 962792, кл. С 01 N 3/32, 1982. (54)(57) 1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ PEСУРСА ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ДЕТАЛИ, преимущественно ротора паровой турбины, путем фиксирования на контролируемом участке поверхности детали образцасвидетеля, по накоплению повреждаемости которого судят об остаточном ресурсе детали, о т л и ч а ю щ и й„„SU„„ I 17030

G 01 М 13/00; Г 01 D 5/02 с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов путем приближения сложнонапряженного нагружения образца-свидетеля к характеру нагружения контролируемой детали и обеспечения возможности определения ресурса без останова детали, образецсвидетель размещают в балансировочном пазу детали, причем образец-свидетель имеет полость, заполненную текучей средой и ограниченную мембраной, а накопление повреждаемости определяют по изменению вибрационного состояния детали, вызываемому разрушением мембраны и опорожнением полости.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве текучей среды используют жидкость, температура фазового перехода которой выше рабочей температуры среды, омывающей контролируемый участок поверхности.

11703

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для определения ресурса работы роторов паровых турбин без остановки последних при их эксплуатации. 5

При эксплуатации паровых турбин в районе ступеней, где происходит фазовый переход рабочей среды и капельная конденсация, повсеместно наблюдается эрозионное повреждение эле- 10 ментов проточной части. Наибольшие опасения, как правило, вызывают элементы роторов, поскольку даже небольшие их повреждения способны причинить каскадные разрушения последующих сту-15 пеней и конденсатора.

Больше всего распространены повреждения периферийных элементов роторов вследствие капельной эрозии (конденсационные машины) и коррозионного расщ трескивания (диски турбин с регулируемыми отборами).

Известны способы определения ресурса вращающейся детали, преимущественно ротора паровой турбины, пу-25 тем фиксирования на контролируемом участке детали образца-свидетеля балансировочного груза в виде ампулы, заполненной жидкостью с заданным значением изменения дисбаланса 51J.

Способ позволяет контролировать ресурс ротора только с точки зрения его вибрационного состояния.

Однако использование такого способа для объективной оценки ресурса ротора затруднено, поскольку ротор может быть подвергнут разрушению не только за счет изменения вибрационного состояния., но и в результате изменения напряженного состоя40 ния верхних слоев детали с учетом всех видов напряжений.

Известны также способы определения ресурса вращающейся детали, преимущественно ротора паровой турбины, 45 путем фиксирования на контролируемом участке поверхности детали образца-свидетеля, по накоплению повреждаемости которого судят об остаточном ресурсе детали (2 ).

Однако известный способ позволяет организовать наблюдение за темпом разрушения образца-свидетеля эпизодически в моменты останова турбины и, кроме того, в этом случае об- 55 разец моделирует одноосное нагружение, а момент разрушения образца не может быть обнаружен средствами виб05 рационного контроля. Таким образом, достоверность результатов такого способа недостаточна.

Цель изобретения — повышение достоверности результатов путем приближения сложнонапряженного нагружения образца-свидетеля к характеру нагружения контролируемой детали и обеспечения воэможности определения ресурса без останова детали.

Для достижения указанной цели согласно способу определения ресурса вращающейся детали, преимущественно ротора паровой турбины, путем фиксирования на контролируемом участке поВерхности детали образца-свидетеля, по накоплению повреждаемостн которого судят об остаточном ресурсе детали, образец-свидетель размещают в балансировочном пазу детали, причем образец-свидетель имеет полость, заполненную текучей средой и ограниченную мембраной, а накопление повреждаемости определяют по изменению вибрационнога состояния детали, вызываемому разрушением мембраны и опорожнением полости.

При этом в качестве текучей среды используют жидкость, температура фазового перехода которой выше рабочей температуры среды, омывающей контролируемый участок поверхности.

На чертеже представлен фрагмент поперечного разреза диска ротора паровой турбины в районе прилива под балансировочный паз и укрепленный в нем образец-свидетель, позволяющий реализовать предлагаемый способ.

Образец-свидетель 1 укреплен в балансировочном пазу 2 контролируемого участка поверхности детали диска 3 ротора паровой турбины (не показаны). Образец-свидетель 1 снабжен полостью 4, заполненной текучей средой и ограниченной мембраной 5.

Образец-свидетель 1 зафиксирован в балансировочном пазу 2 диска 3 замковым вкладышем 6. Полость 4 снабжена резьбовым отверстием 7 со сливной пробкой 8. Мембрана 5 зафиксирована развальцовкой 9.

Установку образца-свидетеля 1 производят следующим образом.

Через пробку 8 полость 4 заполняют текучей средой — тяжелой жидкостью, например сплавом Вуда с температурой плавления 70 С, либо смесью металлической пудры с полиметилксилоксановой жидкостью — ПМФС4. ко плоской, »о и мерид»а»лль»о снрофилирова»»ой, исходя из требований соот»ош »ий ортогонлль»ых векторов напряжений »а ее поверх»ости, обрлlljE »»îII к»лбег lloIIIEMó рлбочему поток .

Установка образца-свидетеля нл

flIIc .ке 3 ротора может быть произвол).— ной, »о желател »о его размещение в зоне, наиболее приближенной к повреждаемой поверхности. В этом смысле использование балл»сировсчного паза предпочтительнее, ибо эта область находится в непосредственной близости от зоны, где »лблюдлется наибольшая поврежденность, и не требуется спож»ой методики устл»овки образцасвидетеля 1.

При работе исследуемой детали в случае, если мембрл»л 5 образца- свидетеля не успела рлэрушиться в межремонтный период, то образец-свидетель 1 снимается дпя лабораторных исследований. Если ставится задача своевреме»ного оста»она турбины при определенной степе»и изъязвле»ия по— верх»ости ротора, то подбирают мембрану 5 соответствующей толщины и состава металла. При превышении предела прочности мембраны 5 » результате ее изъязвления либо эрозии происходит разгерметизация полости 4, а заполняющая ее жидкость попадает в проточную часть (не нанося ей механических повреждений), происходит скачкообразное изменение вибрации опорных подшипников на величину, пропорциональную дисбалансу. Поскольку на всех электростанциях вибрация подшипников фиксируется на диаграммные ле»ты, происшедшее событие будет зафиксировано и явится основанием для принятия решения о сроках ревизии состояния проточной части и осмотре всех образцов-свидетелей, размещенных на роторе.

Методами вибрационной диагностики может быть точно определено месторасположение опорожненной полости образца-свидетеля без вскрытия цилиндра турбины. Своевременная индикация образцом-свидетелем предельного износа узлов ротора паровой турбины способна предупредить тяжелые аварии либо дорогостоящие восстановительные ремонты с помощью предложенного спос.оба.

3 !17ОЗ05

Выбор жидкости для заполнения по- лости 4 осуществляют в зависимости от температуры среды, омывающей деталь в месте установки образца-свидетеля 1. Например, для теплофикационных турбин наибольшая поврежда— емость поверхностей дисков отмечена в области фазового перехода рабочего тела — пара при 100- 120 С в зависимости от давления. В этомслу- !0 чае наибольший эффект .от реализации способа может быть получен при применении сплава Вуда, температура плавления которого ниже температуры фазового перехода и составляет 70-90 С !5 в зависимости от химсостава. Если фазовый переход в проточной части турбины происходит при температуре до о

80 С,> целесообразно полость образцасвидетеля заполнить другой тяжелой 20 жидкостью, например смесью металлической пудры полиметилксилокса»овой жидкости. Заполнение полости 4 может производиться либо с поправкой на объемное расширение, т.е. не в 25 полном объеме полости 4, чибо мембрана 5 может быть рассчитана на нагружение не только массовой силой от находящейся в ней жидкости, но и разностью объемного расширения полости и жидкости в рабочих условиях по сравнению с условиями ее заполнения. Избежать этой дополнительной нагрузки можно поддержанием рабочей температуры в процессе заполнения и герметизации

35 полости 4 с образца-свидетеля !.

Установка образца-свидетеля на роторе ничем не отличается от установки штатного балансировочного груза, фиксируемого в балансировочном пазу

2 замковым вкладышем 6. В одном балансировочном пазу 2 может быть установлено несколько образцов-свидетелей, отличающихся как толщиной мембраны 5, так и массой жидкости., на45 ходящейся в полости. Тем самым может варьироваться напряженное состояние мембраны 5 и время ее разрушения в зависимости либо от скорости поверхностного износа либо от напряЭ 50 женно-деформированного состояния.

Форма мембраны 5 может быть несимметричной и смоделирована из условий соответствия напряженного состояния образца-свидетеля 1 и объекта иссле55 дования. Мембрана может быть не тольll70305

Составитель А.Голубенко

Техред С,йовжий Корректор М.Розман

Редактор В.Ковтун

Заказ 4696/38 Тираж 897

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4