Что такое турбинные лопатки и их особенности

Лопатка является рабочим и функциональным элементом турбинного ротора. Происходит надежная фиксация ступени. При этом используется оптимальный угол наклона. Каждый элемент в процессе работы принимают высокие нагрузки, поэтому к конструкциям предъявляются максимально строгие правила касательно уровня качества, длительности эксплуатации и надежности.

Где используется и классификация механизмов

На сегодняшний день классификацией предусмотрено два вида турбинных лопастей:

1. Рабочего типа. Располагается на валах вращающегося типа. Конструкции начинают передавать полезную мощность на генератор и другие виды механизмов. Изменений в рабочем давлении не происходит, так как направляющего вида лопатки преобразуют разницу в показателях в энергию тока.
2. Направляющего типа. Этот вид фиксируется на турбинном корпусе. Такие конструкции зачастую отвечают за преобразование тока. За счет этого вращающиеся колеса получают тангенциальное усилие. Главное, чтобы разница энтальпий была пониженной за счет уменьшенного количества ступеней. Если в машине будет присутствовать слишком много лопаток, то турбина начнет работать с ускоренным потоком.

Механизмы такого типа широко используются в различных видах техники. Основным местом их использования, как правило, являются компрессоры и турбины. Последние представляют собой вращающиеся двигатели, оснащенные специальными лопатками, расположенными по всему диаметру. Внутри корпуса находятся все конструкционные элементы, принимающие форму сопла или нагнетательного патрубка. Рабочая среда направляется на лопатки, что вызывает вращение ротора. В результате происходит преобразование кинетической энергии в механическую.

Какие способы производства используются

Преимущественно используются в изготовлении лопаток литье. Выплавляются специальное детали, для которых подбирается только высококачественный металл. Допускается использование штампованных заготовок в виде полос и квадратов. Чаще всего такой подход применяется на масштабных производствах, поскольку применение металла достаточно высокое, а трудовые затраты сводятся к минимуму.

Лопастные турбины в обязательном порядке должны проходить высокотемпературную обработку. Чтобы в будущем избежать появления и распространения коррозии, для поверхности применяются специальные защитные составы. Они помогают увеличить прочность рабочих конструкций при высокотемпературных условиях. При применении механических методов обработки, сплавы с включением никеля не используются. По этой причине в производстве не используется штамповка.

Благодаря использованию современных инновационных технологий, появился новый метод изготовления турбинных конструкций – направленная кристаллизация. Это позволяет получать рабочие элементы с максимально прочной структурой, которая способна вынести даже критические нагрузки. В результате получается монокристальная лопасть, для которой используется один кристалл.

Как осуществляется производство

Производственный процесс происходит поэтапно. На каждом шаге используются несколько видов обработки:

• Литье и поковка. Первый дает возможность получать высококачественные конструкции. Второй вариант используется только под специальный заказ.
• Обработка механического типа. Чаще всего для такой обработки применяются специальные токарные станки японского производства, а также автоматизированная техника, которая изготавливается в Швейцарии.
• Завершающий этап предполагает шлифовку.

Благодаря разработанной специальной технологии, получаются высококачественные турбинные лопасти.

Какие материалы используются и утвержденные стандарты

Такие конструкции преимущественно применяются в агрессивных условиях. Преимущественно это критические значения высокой температуры. Все элементы испытывают высокое напряжение н растяжение. Поэтому появляются высокие усилия деформации, которые приводят к растяжению лопаток. Постепенно детали начинают соприкасаться с турбинным корпусом, поэтому происходит блокировка оборудования.

Это объясняется эксплуатацией высококачественных материалом в производственном процессе. В результате конструкции могут переносить высокие нагрузки при крутящемся моменте, при повышенном давлении и температурном режиме. От уровня качества данного элемента зависит общий показатель прочности и надежности оборудования. Высокий температурный режим необходим для того, чтобы увеличить КПД оборудования.

Турбинная лопатка относится к категории основных механизмов, который отвечает за надежную и длительную работу оборудования. Важно обратить внимание на рабочие показатели нагрузки:

• Если появляется высокотемпературный режим в потоке газа или пара, начинает увеличиваться окружная скорость, растягивающая лопатки.
• Начинают появляться напряжения нескольких видов: динамические, статические и вибрационные нагрузки.

Такие показатели определяют использование лучших маркировок нержавеющей стали, которые можно задействовать при высокотемпературных условиях. Также применяются различные сплавы, в составе которых находится до 65% концентрации никеля. Функцию легирующего элемента могут выполнять разные компоненты. Самым популярным считается алюминий.

Получающиеся конструкции отличаются высокой теплостойкостью. Для достижения такого результата специально изготавливаются сложные многоканальные каналы с охлаждением и выходными отверстиям, обеспечивающим образование специальной защитной пленки на поверхности. Раскаленный газ не контактирует с лопастью, поэтому нагрев фактически отсутствует. Хотя газ сохраняет температуру. В свою очередь это позволяет увеличить уровень КПД. Для формирования охлаждающих каналов применяются специальные стержни, изготовленные из керамики. Температура плавления составляет до 2050 градусов.