Procena veka lopatica prvog stepena gasne turbine visokog pritiska
Yasmina Assoul,
Samira Benbelaid,
Vera Šijački - Žeravčić,
Gordana Bakić,
Miloš Đukić,
Posle pojave
prevremenih lomova koji su se javili kod lopatica prvog stepena
turbine visokog pritiska određenog tipa turboreaktora u jednoj
lokalnoj avio kompaniji, usledila su istraživanja u cilju
određivanja njihovog sigurnog (pouzdanog) radnog veka. Lopatice
prvog stepena turbine visokog pritiska su tokom rada izložene
simultanom delovanju pritiska gasa iz komore za sagorevanje,
centrifugalne sile u slučaju rotorskih lopatica, velikim
temperaturnim promenama, kao i agresivnoj radnoj sredini.
Kombinacija svih navedenih činilaca izaziva vrlo kompleksno naponsko
stanje lopatica kao i mogućnost pojave višestrukih mehanizama
oštećivanja: zamora izazvanog fluktuacijama u mehaničkom naponu,
termo-mehaničkog zamora usled temperaturnih promena i korozije
naponski opterećenih delova. Da bi se odredio radni vek u navedenim
uslovima, neophodno je proceniti napone kojima su lopatice izložene
uzimajući u obzir nekoliko promenljivih koje se u radu tretiraju
deterministički. Razmatran je prenos toplote između sagorelih gasova
i metala lopatica turbine. Izračunat je ukupni napon na dve vrste
lopatica imajući u vidu termičke efekte i mehaničko opterećenje.
Naponski ciklus je zatim izračunat za različite faze rada
turboreaktora uz varijacije termičkih i mehaničkih osobina. Procena
sigurnog radnog veka je izvršena primenom dva pristupa: inicijalnog
modela i pristupa sa tolerancijom oštećenja uzimajući u obzir
mehanički rast oštećenja i rast korozionog pita. Proračun je
primenjen i na statorske i na rotorske lopatice turbine visokog
pritiska turboreaktora koje su izrađene od čelika NI 738. Nađeno je
da su ovo komponente visokog rizika, tako da je procenjen i rizik sa
aspekta potencijalnih posledica od loma.
Dobijeni rezultati su razmatrani u cilju rešavanja problema i
donošenja sigurne odluke sa aspekta procedure održavanja ali i
konstrukcijeskog rešenja.
Ključne reči: turbina, gasna turbina, lopatice turbine, zamor materijala, puzanje, piting korozija, radni vek, prognoziranje pouzdanosti.