Использование роботизированного комплекса при восстановлении рабочих лопаток паровых турбин
Аннотация
Использование перспективных инновационных методов восстановительного ремонта рабочих лопаток паровых турбин — актуальная задача отечественной энергетики. К их числу относится метод лазерно-порошковой наплавки. Рабочие лопатки последних ступеней цилиндров низкого давления (ЦНД) паровых турбин эксплуатируются в условиях воздействия двухфазного потока пара, что вызывает эрозионный износ входных кромок рабочих лопаток. Увеличение мощности паровых турбин связано с увеличением длины рабочих лопаток последних ступеней ЦНД. Это приводит к повышению окружных скоростей на периферии лопаток и более интенсивному эрозионному износу. При этом ухудшается аэродинамика обтекания пера рабочей лопатки, снижается КПД ступени, становится возможным возникновение трещин в пере рабочей лопатки, вызывающих их разрушение. Из-за высокой стоимости новых рабочих лопаток последних ступеней ЦНД экономически целесообразно восстановление поврежденной входной кромки рабочей лопатки с помощью различных технологий: аргонодуговой, плазменной и газопорошковой наплавки основного материала, электроискрового легирования поверхностного слоя входной кромки рабочей лопатки, нанесения ионно-плазменных покрытий на поверхность пера лопатки, а также припайки стеллитовых пластин. Поскольку основными материалами, используемыми для рабочих лопаток, являются стали мартенситного класса марок 12X13, 20X13, 15X11МФ, ЭИ-961, существенным условием успешного проведения операции восстановления рабочей лопатки является минимизация теплового воздействия на основной материал для исключения возможного формирования зон подкалочных структур. Использование технологий лазерной наплавки полностью отвечает этому условию. При восстановлении формы пера рабочей лопатки методом лазерной наплавки происходит послойное нанесение на подготовленную поверхность пера лопатки восстанавливающей стали путем расплавления основы и присадочного материала. Вследствие того, что основа подплавляется минимально, свойства восстановленного участка определяются свойствами присадочного материала и технологией его нанесения. Роботизированный комплекс, используемый в установке восстановления пера лопатки методом лазерно-порошковой наплавки, позволяет выбрать оптимальные режимы восстановления формы, обеспечивая высокое качество ремонта и продление срока службы лопаток.
Литература
2. Орлик В.Г., Качуринер Ю.Я, Червонный В.Ф. Эрозия рабочих лопаток последних ступеней турбин припусковых и малорасходных режимах // Электрические станции. 2007. № 4. С. 6—10.
3. Симою Л.Л., Эфрос Е.И., Гуторов В.Ф. Влияние режимных факторов на интенсивность эрозионных повреждений лопаточного аппарата теплофикационных турбин // Электрические станции. 2000. № 10. С. 12—18.
4. Должанский П.Р., Доброхотов С.Э. Повышение эксплуатационной надежности рабочих лопаток последних ступеней турбин Т-250/300-240 // Надежность и безопасность энергетики. 2008. № 1. С. 56—59.
5. Гонсеровский Ф.Г., Силевич В.М. Продление срока службы узлов деталей проточной части турбин ТЭС и АЭС // Тяжелое машиностроение. 2002. № 10. С. 59—63.
6. Щедролюбов В.Л. и др. Замена и ремонт лопаток последних ступеней паровых турбин // Энергетик. 2002. № 2. С. 37—39.
7. Микунис С.И. Надежность рабочих лопаток последних ступеней ЦНД турбоагрегатов // Электрические станции. 1997. № 12. С. 34—40.
8. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Технологические процессы лазерной обработки. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008.
9. Грачев О.Е., Неуймин В.М., Настека Д.В. Повышение эффективности ремонтов, изготовления и эксплуатации оборудования ТЭС путем применения газотермического нанесения покрытий и лазерной наплавки // Известия высш. учеб. заведений и энергетических Объединений СНГ. Серия «Энергетика». 2015. № 6. С. 55—61.
10. Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. М.: Машиностроение, 1989.
11. Valsecchi B., Previtali B., Gariboldi E. Fibre Laser Cladding of Turbine Blade Leading Edges: the Effect of Specific Energy on Clad Dilution // Intern. J. Structural Integrity. 2012. V. 3. Iss. 4. Pp. 377—395.
12. Brandt M., Sun S., Alam N., Bendeich P., Bishop A. Laser Cladding Repair of Turbine Blades in Power Plants: from Research to Commercialisation // Intern. Heat Treatment and Surface Eng. 2009. V. 3. No. 3. Pp. 105—114.
13. Семенов Е.Н., Сидорова А.В. Эффективное зонирование рабочего пространства промышленного робота Kuka // Вестник ИГТУ. 2015. № 12. C. 86—96.
---
Для цитирования: Настека Д.В., Лебедева А.И. Использование роботизированного комплекса при восстановлении рабочих лопаток паровых турбин // Вестник МЭИ. 2018. № 6. С. 27—32. DOI: 10.24160/1993-6982-2018-6-27-32.
#
1. Ryzhenkov V.A., Lebedeva A.I., Mednikov A.F. Sovremennoe Sostoyanie i Sposoby Resheniya Problemy Erozionnogo Iznosa Lopatok Vlazhno-parovyh Stupeney Turbin. Teploenergetika. 2011;9:8—13. (in Russian).
2. Orlik V.G., Kachuriner Yu.Ya, Chervonnyy V.F. Eroziya Rabochih Lopatok Poslednih Stupeney Turbin Pripuskovyh i Maloraskhodnyh Rezhimah. Elektricheskie Stantsii. 2007;4:6—10. (in Russian).
3. Simoyu L.L., Efros E.I., Gutorov V.F. Vliyanie Rezhimnyh Faktorov na Intensivnost' Erozionnyh Povrezhdeniy Lopatochnogo Apparata Teplofikatsionnyh Turbin. Elektricheskie Stantsii. 2000;10:12—18. (in Russian).
4. Dolzhanskiy P.R., Dobrohotov S.E. Povyshenie Ekspluatatsionnoy Nadezhnosti Rabochih Lopatok Poslednih Stupeney Turbin T-250/300-240. Nadezhnost' i Bezopasnost' Energetiki. 2008;1:56—59. (in Russian).
5. Gonserovskiy F.G., Silevich V.M. Prodlenie Sroka Sluzhby Uzlov Detaley Protochnoy Chasti Turbin TES i AES. Tyazheloe Mashinostroenie. 2002;10:59—63. (in Russian).
6. Shchedrolyubov V.L. i dr. Zamena i Remont Lopatok Poslednih Stupeney Parovyh Turbin. Energetik. 2002;2: 37—39. (in Russian).
7. Mikunis S.I. Nadezhnost' Rabochih Lopatok Poslednih Stupeney TSND Turboagregatov. Elektricheskie Stantsii. 1997;12:34—40. (in Russian).
8. Grigor'yants A.G., Shiganov I.N., Misyurov A.I. Tekhnologicheskie Protsessy Lazernoy Obrabotki. M.: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana, 2008. (in Russian).
9. Grachev O.E., Neuymin V.M., Nasteka D.V. Povyshenie Effektivnosti Remontov, Izgotovleniya i Ekspluatatsii Oborudovaniya TES Putem Primeneniya Gazotermicheskogo Naneseniya Pokrytiy i Lazernoy Naplavki. Izvestiya Vyssh. Ucheb. Zavedeniy i Energeticheskih Ob′edineniy SNG. Seriya «Energetika». 2015;6:55—61. (in Russian).
10. Grigor'yants A.G. Osnovy Lazernoy Obrabotki Materialov. M.: Mashinostroenie, 1989. (in Russian).
11. Valsecchi B., Previtali B., Gariboldi E. Fibre Laser Cladding of Turbine Blade Leading Edges: the Effect of Specific Energy on Clad Dilution. Intern. J. Structural Integrity. 2012;3;4:377—395.
12. Brandt M., Sun S., Alam N., Bendeich P., Bishop A. Laser Cladding Repair of Turbine Blades in Power Plants: from Research to Commercialisation. Intern. Heat Treatment and Surface Eng. 2009;3;3:105—114.
13. Semenov E.N., Sidorova A.V. Effektivnoe Zonirovanie Rabochego Prostranstva Promyshlennogo Robota Kuka. Vestnik IGTU. 2015;12. C. 86—96. (in Russian).
---
For citation: Nasteka D.V., Lebedeva A.I. Using a Robotic System in Repairing Steam Turbine Rotor Blades. MPEI Vestnik. 2018;6:27—32. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2018-6-27-32.
