ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ПОСТІЙНОГО Й ЗМІННОГО ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ НА МІЦНІСНІ ВЛАСТИВОСТІ ПОВЕРХНЕВОГО ШАРУ ЛОПАТКОВОЇ СТАЛІ

image_print
Журнал Проблеми машинобудування
Видавець Інститут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного Національної академії наук України
ISSN 0131-2928 (Print), 2411-0779 (Online)
Випуск Том 22, № 1, 2019 (Березень)
Сторінки 4-8

 

Автор

А. В. Нечаєв, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), e-mail: nechaev.an98@gmail.com, ORCID: 0000-0001-6586-4713

 

Анотація

Відомо, що у вологопарових турбінах потік вологої пари електризується, проходячи через проточну частину турбіни. Водночас відбувається взаємна електризація потоку крапельної вологи та поверхонь проточної частини. До цього часу фахівцям в галузі експлуатації парових турбін проблема електричних явищ в проточній частині була більшою мірою відома в аспекті електроерозійних явищ, пов’язаних з накопиченням електричного заряду на роторі. Явища, пов’язані з накопиченням електричного заряду в потоці робочого тіла, були менш відомі. Однак, як було показано в дослідженнях ІПМаш НАН України, електризація потоку вологої пари приводить до утворення об’ємного заряду в проточній частині, який може мати значну величину (до 10-3 Кл/м3) та чинити істотний вплив на робочі процеси в турбіні і конденсаторі. Також об’ємний заряд в потоці пари в проточній частині породжує електричні поля, що мають постійну і змінну складові. Через це деталі і вузли проточної частини можуть знаходитися під дією електричного поля. Зокрема, в електричному полі об’ємного заряду робочого тіла можуть бути робочі лопатки турбіни.  Як відомо, вплив електричного поля може знижувати міцність поверхневого шару металу.  Тому експериментальне дослідження впливу електричних полів, які є подібними до тих, що виникають в проточній частині турбіни, на властивості міцності поверхневого шару робочих лопаток є актуальною задачею. У статті наведені результати експериментального визначення мікротвердості поверхневого шару лопаткової сталі 15Х11МФ під впливом постійного і змінного електричного поля. Показано, що вплив постійного і змінного електричного поля суттєво зменшує мікротвердість поверхневого шару лопаткової сталі.  Оскільки міцність поверхневого шару робочих лопаток є однією з найважливіших характеристик їхньої ерозійної стійкості, вплив електричного поля об’ємного заряду парового потоку може бути одним з негативних чинників, що знижують ерозійну стійкість поверхні лопаток турбіни.  На підставі отриманих результатів можна зробити висновок про необхідність подальшого вдосконалення системи нейтралізації накопичення електричних зарядів в проточній частині, яка на цей час в основному виконує функцію заземлення ротора турбіни.

 

Ключові слова: мікротвердість, електричне поле, лопаткова сталь.

 

Література

  1. Тарелин А. А., Скляров В. П., Верес О., Сурду Н. В. Электрофизические явления в паровых турбинах. Пром. теплотехника. 1999. № 4–5. С. 98–102.
  2. Тарелин А. А., Скляров В. П., Крыженко В. П. Особенности измерения объемной плотности зарядов во влажном паровом потоке турбины. Проблемы машиностроения. Т. З. № 1. С. 11–16.
  3. Electrostatic Charge Measurements in the Turbine – Condenser Connection of Salt River Project’s Navajo Generating Station Unit 3, Electric Power Research Institute, Palo Alto, CA, 1998. EPRI WO3849-01.
  4. Тарелин А. А., Скляров В. П. Паровые турбины: электрофизические явления и неравновесные процессы. Спб: Энерготех, 2012. 292 с.
  5. Тарелин А. А., Нечаев А. В., Хиневич А. Е. Электромагнитные излучения в выхлопной части паровой турбины. Пробл. машиностроения. Т. 20. № 2. С. 18–21.
  6. Зима И. И., Нечаев А. В., Богданов Г. Ф. Роторная спектроскопия потоков больших энергий. Вестн. Харьк. политехн. ун-та. 1999. № 75. С. 93–97.
  7. Орлова Д. В., Филипьев Р. А., Данилов В. И. О возможных причинах влияния электрического потенциала на сопротивление металлов микроиндентированию. Изв. вузов. Черная металлургия. № 10. С. 66–67.
  8. Орлова Д. В., Данилов В. И., Зуев Л. Б., Колесник А. С., Дульбеева О. Н. О влиянии электростатического поля на микротвердость монокристаллов цинка. Обработка металлов. 2012. № 4 (57). С. 98–102.
  9. Зуев Л. Б, Данилов В. И., Орлова Д. В.. Характер изменения микротвердости плоскости (0001) монокристаллов Zn под действием электростатического поля и возможная причина этого эффекта. Физика твердого тела. 2013. Т. 55. № 2. С. 313–317.
  10. Зуев Л. Б., Данилов В. И., Коновалов С. В. и др. О влиянии контактной разности потенциалов и электрического потенциала на микротвердость металлов. Физика твердого тела. 2009. Т. 51. Вып. 6. С. 1077–1080.
  11. Марковец М. П. Определение механических свойств металлов по твердости. М: Машиностроение, 1979. 191 с.

 

Надійшла до редакції 29 листопада 2018 р.

Прийнята до друку