Диагностика рабочих лопаток турбин по частотам собственных колебаний


Применение метода частот собственных колебаний для диагности рабочего состояния лопаток регламентируют такие нормативные документы как:
  - ТУ 481981 6.00002 РД «Рабочие и направляющие лопатки компрессора к турбине агрегатов ГТК-10, ГТ-750-6, ГТ-6-750, ГТН-6, ГТН-16, ГТН-25. Порядок дефектации, ремонта и замена лопаток на КС. Порядок сдачи лопаток на ремонтные предприятия и выдачи из ремонта», МИНГАЗПРОМ, 1987 год (значения частот собственных колебаний лопаток широко распространённых агрегатов ГТК-10-4 и ГТ-750-6 в соответствии с данным документом приведены в Таблицах 1-2);
  - Инструкция "О порядке оценки работоспособности рабочих лопаток паровых турбин в процессе изготовления, эксплуатации и ремонта. СО 153-34.17.462-2003" (утв. приказом МИНЭНЕРГО РФ от 30.06.2003 N 262).

Таблица 1. Частоты собственных колебаний лопаток агрегата ГТК-10-4  

Номер ступени ротора Хорда лопатки, мм Количество Основной тон изгибных колебаний, Гц 2-й тон крутильных колебаний, Гц
I 94 29 250-258 -
II 84 33 240-255 не ниже 3500
III 110 28 430-455 -
  72 35 245-258 не ниже 3600
IV 94 29 430-455 -
  60 45 235-250 -
  72 41 321-347 -
V 76 35 450-480 не ниже 3700
VI 70 43 455-490 -
VII 70 43 560-605 -
VIII 55 56 540-590 -
IX 55 56 565-620 -
X 55 56 655-705 -

Таблица 2. Частоты собственных колебаний лопаток агрегата ГТ-750-6  

Номер ступени ротора Основной тон изгибных колебаний, Гц
0 345-415
I 440-530
II 540-640
III 660-780
IV 780-870
V 900-1020

Изготовители лопаток, в частности Невский завод им. Ленина, Щёкинский завод РТО нормируют частоты собственных колебаний выпускаемых лопаток и осуществляют их разбраковку на основе данных частот. Указанная выше Инструкция МИНЭНЕРГО №262 предписывает при изготовлении на заводе-изготовителе на каждый комплект рабочих лопаток оформлять внутренний паспорт, в который вносится заключение о соответствии собственных частот лопаток нормативным. Далее при облопачивании рабочих колёс турбин качество сборки единичных лопаток ступеней до обандаживания и установки проволоки оцениваются по частотам собственных колебаний. Разброс их не должен превышать 8%. Частоты единичных лопаток без бандажей и проволок на колесе должны быть не ниже частот единичных лопаток (за исключением елочных хвостовиков), замеренных в тисах. Допускается снижение частот отдельных лопаток не более чем на 1 Гц.

Для решения задач диагностики рабочих и направляющих лопаток турбин по частотам собственных колебаний НПП "Интерприбор" разработало прибор ИЧСК-2. Принцип действия ИЧСК-2 основан на ударном возбуждении изделий (в частности, лопаток) и регистрации их спектра частот собственных колебаний. На основе анализа частот спектра делают вывод о работоспособности изделий или наличии дефектов (трещин, коррозии и т.п.). Данный прибор эргономичен, современен, имеет малые габариты (150х76х27 мм) и массу (200 г), экономичное аккумуляторное питание, полностью автономен и позволяет производить обследование лопаток как лабораторных условиях, так и непосредственно на объектах в труднодоступных местах. Наличие в приборе памяти результатов и связи с компьютером позволяет с минимальными затратами времени документировать все проведённые измерения. Приборы ИЧСК успешно эксплуатируются в таких организациях, как Тюменьтрансгаз, Центрэнергогаз, на заводе Ротор г. Камышин.

При диагностики состояния рабочих лопаток в период эксплуатации измерение частот собственных колебаний лопаток хорошо дополняет другие методы контроля, такие как ультразвуковой, вибрационный, вихретоковый и др. Для вихретокового контроля наше предприятие выпускает сравнительно простой, но хорошо зарекомендовавший себя прибор ВДЛ-5.2. Вихретоковые дефектоскопы серии ВДЛ, выпущенные нашим предприятием, работают более 10 лет на предприятиях нефтегазового комплекса и в энергетике.