Лопатка – самая уязвимая часть турбины, поэтому обрыв лопатки – неприятная аварийная ситуация и её ликвидацией занимаются самые квалифицированные специалисты, как в «Русь-Турбо». Согласно ГОСТу эта ситуация проектная, то есть при обрыве одной лопатки разрушается большое количество других лопаток, потому что скорость вращения очень высокая, но эта авария не приводит к человеческим жертвам – турбина проектируется так, чтобы в случае обрыва весь металл оставался внутри, не затрагивая персонал, который обслуживает оборудование. По итогам такого события проводится расследование о том, когда это началось, по каким причинам и т.д. Часто причина банальна – металл лопатки не выдержал нагрузок, которые к нему были применены. Но это лишь корневая причина, за ней множество разных подпунктов о том, почему металл не выдержал, какие нагрузки применялись и т.д.
Почему не выдержал металл?
Допустим, если лопатку установили совсем недавно и произошел её обрыв, то речь идет об ошибке проектирования (случается редко) или (чаще всего) о браке производства (использовался металл не того свойства или термически обрабатывался не теми температурами, которые должны быть).
Обрыв лопатки может быть спровоцирован любым другим предметом, часто это термопары, например, стоящие в стопорном клапане или после него. Термопары при обрыве «выносят» первую лопатку, а за ней все остальные. Эта ситуация называется силовым изломом, когда одним ударом происходит значительное разрушение. Причинами могут быть части парового сита, когда обрывается один кусок и отлетают лопатки, шпонка самого аппарата, которая при обрыве «уносит» с собой лопатки.
Существует также усталостное разрушение лопатки. Именно поэтому мы подчёркиваем важность того, чтобы при ремонте лопаток и контроле дефектов определялось наличие или отсутствие развивающихся трещин: если специалист пропустил начало образования трещины, то она непременно разовьётся позже и приведёт к усталостному излому.
Отметим, что специалисты «Русь-Турбо» легко отличают силовой и усталостный изломы по характерным признакам металлографии, именно поэтому нас часто приглашают в качестве экспертов для выявления истинной причины аварии, произошедшей с лопаткой.
Причиной обрыва лопаток может быть также их задевание за статорную часть, часто это происходит из-за нарушения теплового режима турбины: либо слишком быстрый пуск, либо слишком быстрое охлаждение, так называемый заброс холодного пара или холодной воды в паровую турбину, в этом случае ротор быстро охлаждается и сокращается, а более массивный цилиндр не успевает сократиться и происходит «наезд» ротора на неподвижные части, например, лопатки статора.
Как мы уже упомянули, бывают ошибки проектирования и ошибки изготовления. Каждая лопатка при вращении имеет постоянные возбуждающие усилия, пересекая поток рабочей среды, создаваемый каждым каналом направляющих лопаток, рабочая лопатка получает изгибные усилия – в среднем около 100 циклов за один оборот. Поскольку турбина вращается с частотой 3000 оборотов в минуту, то лопатка испытывает вибрационные воздействия с частотой в пять тысяч Герц. Именно поэтому заводы и институты проводят вибрационные исследования и отстройку лопаток для того, чтобы избежать вероятности разрушения.
В числе распространенных причин, с которыми «Русь-Турбо» сталкивается в своей практике, есть такие, как влажная эрозия, которой подвержены периферийные части лопатки, промывы заклепок, обрывы бандажей лопаток. Мы работаем со всевозможными причинами обрыва лопаток, каждый раз разбираясь в каждой конкретной ситуации индивидуально.
