ЛОПАТКА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Полезная модель относится к энергетике, конкретнее к лопаткам паровых турбин, в частности к защите лопаток паровых турбин от парокапельной эрозии.
Назначение лопаток турбин - превращение потенциальной энергии сжатого пара в механическую работу. В зависимости от условий работы в турбине длина ее рабочих лопаток может колебаться от нескольких десятков до полутора тысяч миллиметров. На роторе лопатки расположены ступенчато, с постепенным увеличением длины, и изменением формы поверхности. На каждой ступени лопатки одинаковой длины расположены радиально оси ротора. Это обусловлено зависимостью от таких параметров, как расход, объем и давление.
При равномерном расходе давление на входе в турбину максимальное, расход минимален. При прохождении рабочим телом через лопатки турбины совершается механическая работа, давление уменьшается, но увеличивается объем. Следовательно, увеличивается площадь поверхностей рабочей лопатки и, соответственно, ее размер.
Рабочие лопатки - наиболее напряженные и ответственные части проточной части турбины и самый дорогой ее элемент. Ресурс таких лопаток - 40-50 тыс. часов. Разрушение лопаточного аппарата турбины приводит к неблагоприятным последствиям для всего турбоагрегата в целом и вынужденному останову турбины.
Конструктивно рабочую лопатку можно разделить на следующие части: рабочая часть, промтельная часть, хвостовик и элементы связей ступени рабочих лопаток.
Для исключения вредных действий концентрации напряжений в рабочих лопатках, профильная часть шлифуется или полируется. Промтельная часть, переход от профильной части к корню, выполняется плавным скруглением наиболее возможным радиусом, но не менее 3÷5 мм, т.к. подвержена действию наибольших статических и динамических напряжений, и тщательно полируется. А хвостовая часть обрабатывается с чистотой 6÷7.
Ближайшим аналогом к предлагаемой полезной модели является лопатка паровой турбины, описанная в патенте РФ №2234556 С2, МПК C23C 14/06, опубликован 20.08.2004. Известная лопатка паровой турбины содержит нанесенное на нее защитное покрытие.
Недостатком ближайшего аналога является ограниченная способность противостоять кумулятивному характеру эрозионного износа. Также метод высокотемпературной вакуумной пайки стеллитовых пластин, является чрезвычайно трудоемким и продолжительным. Кроме того не гарантирует отрыв пластины от лопатки, что приводит к расбалансировке ротора и созданию концентраторов напряжений.
Задачей на которую направлена предлагаема полезная модель заключается в увеличении срока службы лопаток паровых турбин, улучшении аэродинамических характеристик, увеличении степени технологичности процесса нанесения защитного покрытия, с возможностью ремонтопригодности.
Желаемым техническим результатом является повышение качества поверхности лопатки, защита лопаток от парокапельной эрозии, упрочнение рабочих лопаток паровых турбин без ухудшения усталостной прочности.
Желаемый технический результат достигается тем, что лопатка паровой турбины, содержит нанесенное на нее защитное покрытие, причем в качестве покрытия используют сплавы на основе Co, толщиной не менее 1000 мкм, при этом в качестве метода нанесения покрытия используют, метод лазерной наплавки.
Использование на лопатках паровых турбин сплавов на основе кобальта позволяет повысить их прочность и защитить лопатки паровых турбин от парокапельной эрозии. Использование в качестве метода наплавки метод лазерной наплавки позволяет существенно увеличить качество получаемой поверхности, кроме того позволяет упрочнить лопатки паровых турбин не ухудшая при этом усталостную прочность.
Пример: Лопатку паровой турбины с нанесенным на нее методом лазерной наплавки покрытием из сплава (ВК3) подвергли опытно-промышленной эксплуатации. В результате, были получены данные о значительном увеличении ресурса лопаток.