ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ЛОПАТОЧНОЙ СТАЛИ

image_print

 

Журнал Проблемы машиностроения
Издатель Институт проблем машиностроения им. А.Н. Подгорного Национальной академии наук Украины
ISSN 0131-2928 (Print), 2411-0779 (Online)
Выпуск Том 22, № 1, 2019 (Март)
Страницы 4–8

 

Авторы

Нечаев А. В., Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), e-mail: nechaev.an98@gmail.com, ORCID: 0000-0001-6586-4713

 

Аннотация

Известно, что во влажно-паровых турбинах поток влажного пара электризуется, проходя через проточную часть турбины. При этом происходит взаимная электризация потока капельной влаги и поверхностей проточной части. До настоящего времени специалистам в области эксплуатации паровых турбин проблема электрических явлений в проточной части была в большей степени известна в аспекте электроэрозионных явлений, связанных с накоплением электрического заряда на роторе. Явления, связанные с накоплением электрического заряда в потоке рабочего тела, были менее известны. Однако, как было показано в исследованиях ИПМаш НАН Украины, электризация потока влажного пара приводит к образованию объемного заряда в проточной части, который может иметь значительную величину (до 10-3 Кл/м3) и оказывать существенное влияние на рабочие процессы в турбине и конденсаторе. Объемный заряд в потоке пара в проточной части порождает и электрические поля, имеющие постоянную и переменную составляющие. В результате детали и узлы проточной части могут находиться под действием электрического поля. В частности, в электрическом поле объемного заряда рабочего тела могут быть рабочие лопатки турбины. Как известно, воздействие электрического поля может снижать прочность поверхностного слоя металла. Поэтому экспериментальное исследование влияния электрических полей, подобных возникающим в проточной части турбины, на прочностные свойства лопаточной стали является актуальной задачей. В статье представлены результаты экспериментального определения микротвердости поверхностного слоя лопаточной стали 15Х11МФ при воздействии постоянного и переменного электрического поля. Показано, что влияние постоянного и переменного электрического поля существенно уменьшает микротвердость поверхностного слоя лопаточной стали. Поскольку прочность поверхностного слоя рабочих лопаток является одной из важнейших характеристик их эрозионной устойчивости, воздействие электрического поля объемного заряда парового потока может быть одним из негативных факторов, снижающих эрозионную стойкость поверхности лопаток турбины. На основании полученных результатов можно сделать вывод о необходимости дальнейшего совершенствования системы нейтрализации накопления электрических зарядов в проточной части, которая в настоящее время в основном выполняет функцию заземления ротора турбины.

 

Ключевые слова: микротвердость, электрическое поле, лопаточная сталь.

 

Полный текст: загрузить PDF

 

Литература

  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. №1.2. 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.

 

Поступила в редакцию 29 ноября 2018 г.

Принята в печать