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.


 

FUL TEXT