Диагностика газотурбинных установок

4) телевизионный контроль в сочетании с бороскопическим осмотром, обеспечивающий до­статочный размер и четкость изображения осматриваемого участка детали, а также фик­сацию и видеозапись результатов осмотра;

5) бесконтрольный замер радиальных зазо­ров у концов лопаток с помощью специаль­ных датчиков (емкостных, индукционных, оптических) в нескольких точках по окруж­ности.

6) измерение постоянных и переменных деформаций и усилий в рабочих условиях проволочными тензорезисторами, а также оп­тическими системами;

7) измерение параметров рабочего процесса с помощью раличных датчиков давления, температуры, оптических пирометров, индук­ционных, стробоскопиче­ских тахометров, счетчи­ков частоты вращения и т. п.);

8) анализ смазочного мас­ла с помощью фильтров — сигнализаторов наличия частиц металла, анализ химического состава вы­пускных газов;

Рисунок 2. Схема оптического метода контроля радиального зазора по концам лопаток.  1-источник света; 2-отраженные лучи; 3-износ лопатки

Сложность измерительного устрой­ства окупается в данном случае весьма высокой точ­ностью (около 0,05 мм в диапазоне  бp = 0-2,5 мм).

9) дефектоскопия с ис­пользованием токовихревых (рисунок 3) и ультра­звуковых методов неразрушающего контроля.

Рис. 3. Комбинированный щуп для осмотра и обнаружения трещин в выходных кромках рабочих лопаток газовой турбины токовихревым методом

1 — окуляр; 2 — изображение результатов токовихре­вой дефектоскопии; 3 — фиксатор с шарниром, вворачиваемый в корпус; 4 — объектив эндоскопа; 5— выходные кромки рабочих лопаток; 6—поле обзора; 7 —направляющие салазки; 8 —токовихревой насадок; 9—корпус турбины; 10— тумблер управления головкой

3. Оптический метод контроля. Бороскоп (эндоскоп).

Если размеры внутренних полостей исключают проникновение в них человека, осмотры проводят через отверстия для форсунок или горе­лок. Эффективность осмотров существенно повышается при использо­вании специальных оптических средств: зеркал с подсветкой, объекти­вов, жестких или гибких эндоскопов. В последнем случае через техно­логические или специальные дополнительные отверстия после снятия пробок или отдельных участков трубопроводов можно контролировать внутренние и внешние поверхности пламенных труб, внутренние поверхности корпуса ГТУ и узлы соединения рабочих и направляющих лопа­ток, гребни дисков и радиальные зазоры по лопаткам промежуточных ступеней турбины и компрессора, выходной диффузор и спрямляющий аппарат компрессора.

Рисунок 4. Принципиальные оптические и конструктивные схемы бороскопов: а – линзовидного прямого; б – стекловидного гибкого.  1-окуляр; 2-корпус; 3-объектив; 4-осветитель; 5-электрический или стекловолокнистый кабель; 6-блок осветителя или питателя; 7-гибкий световод; 8-призма бокового наблюдения; 9-поверхность наблюдения

Основой гибкого эндоскопа является жгут световодов, жилы и обо­лочки которых имеют разные показатели преломления. Луч света пе­редается по жиле световода с одного его конца на другой, многократ­но отражаясь от поверхности оболочки. Минимальный размер изобра­жения, которое можно передать с помощью пучка световодов, состав­ляет два диаметра волокна d, а его разрешающая способность выра­жается числом линий на 1 мм и равна l/2d. Гибкость волокон, обра­зующих световоды, расширяет поле наблюдения и позволяет передавать изображение через каналы сложной формы. При отражении от обо­лочки световода вследствие несовершенства оптической изоляции часть информации, которую несет луч, теряется, а контрастность изображения ухудшается. Это, а также обрыв отдельных волокон и мозаичность -ограничивают длину и возможности световодов.

Для обеспечения механической прочности и защиты от поврежде­ний жгут световодов помещают в шланг, изготовленный из синтетиче­ских материалов или металла.

Контролируемое изображение детали или ее участка воспринимает­ся объективом, расположенным на рабочем конце эндоскопа. Объектив согласует их излучение с параметрами световодов. Необходимая осве­щенность контролируемой детали создается внешним источником, от которого свет в зону контроля передается по осветительному световоду, «объединенному в жгуте со световодом, передающим изображение. Изо­бражение воспринимается глазом наблюдателя через окуляр, но может быть сфотографировано или перетранслировано на экран телевизора; часть информации при этом теряется.

Рисунок 5. Схема расположения окон (отверстий) для осмотра бороскопами: а-лопаток турбины; б – жаровой трубы камеры сгорания.  1-рабочие лопатки; 2-бороскоп; 3-окна; 4-лопатка соплового аппарата; 5-корпус жаровой трубы

         Эндоскопы выполняют с системой управления, позволяющей изме­нять положение в пространстве и фокусировку приемного объектива (дистального конца), в результате чего обеспечивается требуемое поле обзора и четкость воспринимаемого изображения. Регулировкой окуляра переданное на выходной торец световода изображение согласуется с глазом наблюдателя.

Через отверстия для эндоскопов можно вводить устройства неразрушающего контроля: это щуп (рисунок 3), используемый фирмой «Дженерал Электрик». С его помощью эндоскопический осмотр выход­ных кромок рабочих лопаток турбины дополняется поиском трещин токовихревым методом. На отечественных газотурбинных электростанциях используются выполненные на световодах гибкие и полужесткие эндоскопы типов УВО и ОД-20Э, а также жесткие эндоскопы типа ЭЛЖ-1 (АС-1), представляющие собой линзовую систему, обеспечи­вающую наблюдение под углом 90° к оси. Потери в них меньше, а изображение оказывается более четким. На рис. 4 показаны схемы бороскопов (эндоско­пов), а на рис. 5 — схемы расположения отверстий (окон) для осмотра лопаток турбины и внутренней поверхности жаровой трубы камеры сгорания. Бороскопы по конструкции являются как жесткими, так и гибкими с волоконными световодами. Основные характеристики некоторых из ннх приведены в табл. 1.

Таблица 1. Характеристики бороскопов (эндоскопов).

4.Выводы

Диагностирование состояния ГТУ производят на разных уровнях: ГТУ в целом (допустимо-недопустимо продолжение эксплуатации); крупных сборочных единиц (элементов): компрессора, турбины, каме­ры сгорания, воздухоохладителя, подогревателя сетевой воды; отдельных узлов и деталей: ротора, корпуса, диафрагм, сопловых и рабочих лопаток определенных ступеней, пламенных труб, горелок, форсунок и т. д. Увеличение объема и глубины диагностики увеличи­вает ее практическую ценность, но требует в то же время больше диф­ференцированной информации

   При вскрытии ГТУ для капитальных ремонтов проводятся тщатель­ная очистка и осмотр внутренних деталей и контроль состояния наи­более нагруженных из них с применением  ультразвуковой, магнитно-порошковой, токовихревой и люминесцентной дефектоскопии. Во всех случаях необходимо тщательно и полно фиксировать резуль­таты осмотров с указанием условий предшествовавшей эксплуатации (наработка, число пусков, режимы, топливо и т. д.) и состояния узлов с эскизами и фотографиями.

   Система отображения диагностической информации должна обеспечивать наглядность изображений численных значений па­раметров, результатов диагностирования и рекомендованных ре­шений для устранения причин возникших неисправностей. Контроль диагностических показателей на работающем двигателе дополняется результатами периодических (плановых или целе­вых — по вызову) профилактических осмотров деталей ГТУ и их соединений, в том числе сварных, зазоров, центровки, натягов крепежных деталей и их центровки, плотности соединений трубо­проводов и арматуры, состояния рабочей и контактной поверх­ностей и т. д.

   Переспективными яв­ляются методы рентгено­скопии и люминесцентной деформации, уже исполь­зуемые в авиации. Неисправность (дефект) распознается по комбинациям нескольких признаков с учетом момента ее появления (одновременности, знаков изменения контролируемого параметра и др.).

5. Список литературы

1.       Л.В.Арсеньев, В.Г.Тырышкин. «Стационарные газотурбинные установки». Справочник. 1989г.

2.       Ольховский Г.Г. «Энергетические газотурбинные установки» 1985г.

3.       Соколов В.К. «Газотурбинные установки» 1986г.

4.       Поршаков Б.П., Апостолов А.А., Никишин В.И. «Газотурбинные установки на газопроводах» 2003г.

5.       Шварц В.А., «Конструкции газотурбинных установок», 1970г.

6.       СТО 17230282.27.040.002-2008 Газотурбинные установки. Введено с 1.10.2008г.

7.       Уваров Вл.В. «Газовые турбины и газотурбинные установки», 1970г.

8.       Лекции по предмету ГТУ. Преподаватель – Матвеев Д.В.

9.       Некоторые схемы с сайта http://www.energocon.com/

10.   Поршаков Б.П., «ГТУ для транспорта скважин и бурения скважин», 1982г.

11.   Волков М.М., Михеев А.Л., Конев К.А. «Справочник работника газовой промышленности», 1989г.

16