Условия работы узлов и деталей ГТУ и ГПА. Причины возникновения и развития дефектов

Наиболее распространен занос проточной части мелкими аэрозолями вследствие отсутствия или неэффективной работы фильтров тонкой очистки. При этом возникает эрозионный износ профильной части лопаток и вершин рабочих лопаток крупными аэрозолями. Особенно большой вред наносит увеличение радиальных зазоров над рабочими лопатками. Этому может способствовать и коробление статорных деталей вследствие их недостаточной жесткости. Такие дефекты приводят к падению давления за компрессором, повышению приведенной температуры за ним при той же приведенной частоте вращения. Из-за этого снижается КПД. На это же влияет и повреждение лопаток посторонними предметами. Увеличение радиальных зазоров диагностируют на остановленном агрегате с помощью механических и оптических устройств. Неисправности, влияющие на надежность: 1) Задевание в проточной части.

2) Трещины в лопатках. 3) Обрыв рабочих лопаток вследствие высоких вибронапряжений.

Эрозия лопаток приводит: 1) К ослаблению сечений пера. 2) Появление концентраторов напряжений в виде механических выемок (подрезов). 3) Частотные характеристики лопаток меняются, следовательно, может быть виброполомка. 4) Так же иногда возникает неравномерный вредный наклеп, снижающий пластичность материалов.

Компрессор.

Диагностика рабочих лопаток компрессора осуществляется с помощью эндоскопов. Заедание поворотных направляющих лопаток компрессора может привести к помпажу или поломке рабочих лопаток. Обледенение входного тракта компрессора приближает рабочую линию к границе устойчивости, а обледенение ВНА грозит поломкой лопаток первой ступени. Диагностика обледенения предполагает увеличение разряжения перед ВНА, заметно повышение вибраций двухкомпрессорных ГТД и ГТУ. Важный диагностический признак – снижение эффективности рабочей части, из-за изменения скольжения роторов.

Турбина.

На КПД турбины влияет: 1) Образование отложений на профильной части лопаток. 2) Увеличение радиальных зазоров над рабочими и сопловыми лопатками. Коробление статорных деталей турбины при плохой конструкции системы охлаждения может вызвать нарастание радиальных зазоров. Износ лабиринтных уплотнений так же увеличивает вредные протечки.

Дефекты турбины: 1) Термоусталостные трещины в выходных кромках сопловых и рабочих лопаток, неохлаждаемых первых венцов. 2) Прогары выходных кромок СЛ и РЛ. При нарушении в системе охлаждения или большой неравномерности температурного поля КС возможно выкрашивание кромок лопаток. 3) Отслаивание жаростойкого или термобарьерного покрытия на лопатках, имеющих таковое. 4) Абезлигирвоание поверхностного слоя неохлаждаемых лопаток без покрытий. 5) Укрупнение зерен и снижение длительной прочности материала лопаток и сплава на никелевой основе. 6) Коробление полок тонкостенных охлаждаемых лопаток вследствие неравномерного нагрева и градиентов температур. 7) Для рабочих лопаток опасно неравномерность температурного поля по радиусу. Для сопловых лопаток первой ступени и по радиусу и по окружности.

Вследствие перегрева возможны вытяжки рабочих лопаток, а при вибрации возможен и обрыв. Поверхностный слой лопаток подвергается тепловым ударам, особенно при погасании факела КС. Это приводит к снижению прочностных свойств, к появлению и росту трещин и окалин. Нарушение работы системы охлаждения для дисков и роторов может возникать при заносе пылью и продуктами коррозии каналов для прохода охлаждающего воздуха. В охлаждаемых статорных деталях турбины возникает коробление. При повышенной вибрации лопаток и высокой их вибропрочности могут возникать трещины в елочных пазах двигателя.

Усталостное напряжение: Это наиболее распространенная причина разрушения рабочих лопаток. Сначала образуются микротрещины, затем они становятся более заметными. Перед поломкой изменяется частота вибрации лопатки. Изменяется положение торцевой поверхности лопатки по отношению к статору.

Камера сгорания.

1) Нарушение неравномерностей поля температур по окружности и радиусу на входе в СА, а так же повышение содержания NOx и CO. Диагностируют с помощью термопар за последней ступенью турбины.

2) Коксование горелочных устройств, вследствие плотной концентрации или попадания частиц масла и тяжелых углеводородов в КС.

3) Топливный тракт. Сильное искривление поля температур за КС. Перегревы, пережоги, прогары.

Центробежный нагнетатель.

При постоянной очистке технологического газа возникает эрозионный износ лопаток рабочего колеса и диффузоров. На входной части лопаток могут возникнуть подрезы лопаток в рабочих колесах, за которыми следуют лопаточные диффузоры или спиральная улитка. Наблюдается вибрационные трещины на периферийных участках покрывающего и основного дисков. Возможны повреждения уплотнения масло-газ, вызванные повышенной вибрацией ротора центробежного нагнетателя. На литых или сварно-литых корпусах могут возникать свищи или трещины. Это происходит в результате некачественного изготовления деталей. Диагностический признак данного вида дефекта – повышенная загазованность помещения.

Радиальные и осевые подшипники.

Износ баббитового слоя при частом и длительном использовании тихоходного вала поворотного устройства без образования масляного клина в подшипниках. Диагностический признак - изменение характера и уровня вибраций. Повреждение баббитового слоя в виде растрескивания, сколов баббита. Выкрашивания крупной риски от попадания посторонних частиц. Диагностический признак – повышенный нагрев масла, металла вкладышей подшипников и повышение уровня вибрации подшипников. Колодки подшипников, выполненные из оловянной бронзы, могут не иметь баббитовой наплавки. В этом случае появление рисок на их поверхностях еще более не допустимы. Диагностический признак появления данного вида вибраций – изменение характера шума.