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;
• 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).

Значения частот собственных колебаний лопаток широко распространённых агрегатов ГТК-10-4 и ГТ-750-6 в соответствии с указанными выше ТУ 481981 6.00002 РД приведены в Таблицах 1-2.

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.). К достоинствам прибора относятся:

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.