Способ испытания материалов лопаток турбин на эрозионную стойкость Советский патент 1990 года по МПК G01N3/56 

Фиг.1

31

Изобретение относится к области испытаний материалов на изнашивание и может быть использовано для определения износостойкости материалов при каплеударном воздействии применяемых для изготовления лопаток паровых турбин.

Цель изобретения - повышение точности испытаний за счет имитации износа лопаток частицами разных размеров.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема установки для испытания ма ериалов для лопаток турбин на эрози онную стойкость; на фиг. 2 - вакуумная камера установки; на фиг. 3 - подводящий патрубок вакуумной камеры.

Экспериментальная установка представляет собой вакуумную тсамеру 1, в которой находится вращающаяся штанга 2 с закрепленными на ее концах профилированными образцами 3 из испытываемого материала. Во вращение штанга 2 приводится электродвигателем постоянного тока, позволяющим плдвно регулировать число оборотов, т.е. ско- рость соударения образцов 3 с каплями жидкости.. Б вакуумной камере 1 через отверстия 4 в ее корпусе по трубопроводам 5 в колинестве не ме- пнее трех подводится сжатый воздух из центрального воздухопровода 6 (фиг.Л через запорный вентиль 7. Непосредственно перед отверстиями 4 в каждый трубопровод 5 подключено по одному генератору 8 капель (форсунке) одинаковой конструкции. Количество генераторов капель равно числу п потоков влаги, воздействующих на испытываемые образцы 3. Каждый из генераторов 8 капель отрегулирован на создание капель одного, примерно равного диаметра.

К генераторам 8 капель вода подво дится по трубопроводам 9 иэ централь- ноТо водоподвода 10 через запорный вентиль 11. Каждый из трубопроводов 9 имеет по одному регулировочному вентилю 12, отрегулированных так, что расходы воды через генераторы 8 капель (по отношению к суммарному расходу через запорный вентиль 11) подчиняются соотношению G ,/G :G3/G:G4/G:G /G 0,05:0,25:0,40: :0,25:0,05 соответственно. К вакуумной камере 1 посредством трубопроводов 13 и 14 подключены соответственно вакуумный насос 15 и насос 16

для удаления конденсата. Производительность вакуумного насоса 15 превышает расход сжатого воздуха через центральный воздухопровод 6.

Производят изнашивание образцов капельными струями, разницу диаметров капель в которых &d выбирают из соотношения

d макс

п

4d

5

5

0

д5

0

35

40

50

55

где максимальный диаметр частиц j

п - число потоков,

минимальный диаметр dMMM частиц для испытаний выбирают из соотношения ммн dMO,KC/2n, воздействие струй частиц на образец осуществляют поочередно с повторяющимися циклами, а расход G1 частиц в каждой среде по отношению к суммарному расходу G частиц всех струй выбирают из соотношения

G,- exp C-ti42i.-n-l) , G il exp -fT(2i-n-1)z/n

а об эрозионной стойкости судят по величине износа образцов.

П р и м е р. Изготавливается опытная партия профилированных образцов в количестве 2-10 шт. Предварительно производится взвешивание образцов на аналитических весах. Образцы попарно помещаются в экспериментальной установке. Настраивают ге- гераторы 8 капель на создание струй с частицами требуемых размеров. Регулируют вентили 12 для пропуска требуемой доли суммарного расхода жидкости. Вентили 7. и 11 закрыты. Для турбинных лопаток эксплуатируемых на последних ступенях мощных конденсаци- онных турбин ТЭС и АЭС максимальный диаметр капель составляет d макс в 160 мкм. Диаметр капель в струях составляет 16, 48, 80, 112 и 144 мкм соответственно.

Включение экспериментальной установки выполняется в следующей последовательности. Включаются насосы-ва- куумный 15 и для удаления конденсата 16, открывается вентиль 7 подачи сжатого воздуха. Включается электродвигатель постоянного тока и путем его регулировки достигается требуемая программой испытаний частота вращения штанги 2. Открывается вентиль 11 подачи жидкости. В процессе испытаний генераторы 8 капель создают кап ли жидкости разных диаметров, которы увлекаемые струей сжатого воздуха через отверстия 4 во внутрь вакуумной камеры 1 и .образуют в ней пять монодисперсных потоков капельной влаги. Образцы 3 по мере поворота вращающейся штанги 2 испытывают за один ее оборот поочередные воздействия пяти монодисперсных потоков, которые затем циклически повторяются при каждом полном обороте штанги 2. Через промежутки времени А 1-10 ч образцы вынимают из установки, сушат и взве- шивают на аналитических весах. В результате определяется величина массы, потерянной за промежуток каждым образцом вследствие эрозионного износа его поверхности. Затем эти разцьг снова помещаются в установку и испытываются в течение следующих дЈ часов, после чего они снова взвешиваются и определяется потеря массы образцов за промежуток времени 2 4 ча- сов испытаний. Указанная процедура повторяется еще несколько раз. В результате подобных испытаний для каждого образца строится кинетическая кривая эрозии - график изменения ве- личины потерянной вследствие износа масса в зависимости от времени испытаний. Кинетическая кривая- полностью определяет процесс эрозионного износа каждого образца.

Далее подобная процедура построения кинетических кривых выполняется для следующей пары образцов из опытной, партии.. На основании полученных таким образом кинетических кривых ЗРОЗ.ИИ отдельных образцов строится усредненная кинетическая кривая эрозии, которая определяет

процесс эрозионного износа исследуемого материала и позволяет судить о его эрозионной стойкости в реальных условиях эксплуатации турбин.

Формула изобретения

Способ испытания материалов лопаток турбин на эрозионную стойкость, заключающийся в том, что образец материала изнашивают лри помощи струйного воздействия частицами жидкости, а об эрозионной стойкости судят по величине износа образцов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности испытания за счет имитации износа лопаток частицами разных размеров, изнашивание образца осуществляют последовательно несколькими струями с различным диаметром частиц, причем изменение ad диаметра частиц в каждой последующей струе по сравнению с предыдущей выбирают из соотношения. d/имкс

ad

п

где dMc(KC - максимальный диаметр

частиц,

п - число струй, минимальный диаметр d мин частиц выбирают из соотношения d WMH dMO(KC /2n, воздействие струй частиц на образец осуществляют в режиме повторяющихся циклов, а расход G. частиц в каждой струе по отношению к суммарному расходу G частиц всех струй выбирают из соотношения

JL G

exp -tP(2i-n-l) 1 exp t-1T(2i-n-OV

U1

i /5 V

к

л

ВазЛ/х

Вова

Изобретение относится к испытаниям материалов на изнашивание и может быть использовано для определения износостойкости материалов при каплеударном воздействии, применяемых для изготовления лопаток паровых турбин. Цель изобретения - повышение точности испытания за счет имитации износа лопаток частицами разных размеров. Установка для реализации способа имеет вакуумную камеру 1, в которой установлена с возможностью вращения штанга 2 с образцами 3. К вакуумной камере 1 через трубопроводы 5 подводятся струи. К каждому трубопроводу 5 подсоединен генератор, подающий в вакуумную камеру 1 капли определенных фракций. Образцы изнашивают струями, разницу диаметров капель ΔD в которых выбирают из соотношения ΔD=D_MAX/N , где D_MAX - максимальный диаметр частиц

N - число струй. Минимальный диаметр D_MIN частиц для испытаний выбирают из соотношения D_MIN=D_MAX/2_H. Воздействуют струями частиц на образец поочередно. 3 ил.

#

л,