Experimental Study of the Effects of a Constant and Variable Electric Fields on the Strength Properties of the Blade Steel Surface Layer
It is known that in wet steam turbines the wet steam flow is electrified when passing through the turbine flow path. In this, the mutual electrification of the condensed moisture flow and flow path surfaces occurs. Until now, experts in the field of steam turbine operation have been aware of the pro...
Збережено в:
| Дата: | 2019 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Russian |
| Опубліковано: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2019
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/160066 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Energy Technologies & Resource Saving |
Репозитарії
Energy Technologies & Resource Saving| id |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-160066 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Energy Technologies & Resource Saving |
| collection |
OJS |
| language |
English Russian |
| topic |
microhardness electric field blade steel UDC 621.165 микротвердость электрическое поле лопаточная сталь УДК 621.165 мікротвердість електричне поле лопаткова сталь УДК 621.165 |
| spellingShingle |
microhardness electric field blade steel UDC 621.165 микротвердость электрическое поле лопаточная сталь УДК 621.165 мікротвердість електричне поле лопаткова сталь УДК 621.165 Nechaev, A. V. Experimental Study of the Effects of a Constant and Variable Electric Fields on the Strength Properties of the Blade Steel Surface Layer |
| topic_facet |
microhardness electric field blade steel UDC 621.165 микротвердость электрическое поле лопаточная сталь УДК 621.165 мікротвердість електричне поле лопаткова сталь УДК 621.165 |
| format |
Article |
| author |
Nechaev, A. V. |
| author_facet |
Nechaev, A. V. |
| author_sort |
Nechaev, A. V. |
| title |
Experimental Study of the Effects of a Constant and Variable Electric Fields on the Strength Properties of the Blade Steel Surface Layer |
| title_short |
Experimental Study of the Effects of a Constant and Variable Electric Fields on the Strength Properties of the Blade Steel Surface Layer |
| title_full |
Experimental Study of the Effects of a Constant and Variable Electric Fields on the Strength Properties of the Blade Steel Surface Layer |
| title_fullStr |
Experimental Study of the Effects of a Constant and Variable Electric Fields on the Strength Properties of the Blade Steel Surface Layer |
| title_full_unstemmed |
Experimental Study of the Effects of a Constant and Variable Electric Fields on the Strength Properties of the Blade Steel Surface Layer |
| title_sort |
experimental study of the effects of a constant and variable electric fields on the strength properties of the blade steel surface layer |
| title_alt |
Экспериментальное исследование влияния постоянного и переменного электрического поля на прочностные свойства поверхностного слоя лопаточной стали Експериментальне дослідження впливу постійного й змінного електричного поля на міцнісні властивості поверхневого шару лопаткової сталі |
| description |
It is known that in wet steam turbines the wet steam flow is electrified when passing through the turbine flow path. In this, the mutual electrification of the condensed moisture flow and flow path surfaces occurs. Until now, experts in the field of steam turbine operation have been aware of the problem of electrical phenomena in flow paths in terms of electroerosion phenomena associated with the accumulation of electric charges on the rotors. Similar phenomena in the working fluid flow are less known. As a result of the research conducted at IPMash NAS of Ukraine, it has been established that the electrification of the wet steam flow leads to the formation of a volume charge in the flow path, which can have a significant value (up to 10–3 C/m3) and exert a significant effect on the working processes in the turbine and condenser. The volume charge of the steam flow in the flow path also generates electric fields with constant and variable components. As a result, parts and assemblies of the flow path may be under the action of an electric field. In particular, turbine blades may be in the electric field of the volume charge of the working fluid. As is known, the impact of an electric field can reduce the strength of the metal surface layer. Therefore, an experimental study of the effect of electric fields, similar to those occurring in the turbine flow path, on the strength properties of blade steel is an important task. The article presents the results of the experimental determination of the microhardness of the 15H11MF blade steel surface layer exposed to a constant or variable electric field. It is shown that its effect significantly reduces the microhardness of the blade steel surface layer. Since the strength of the surface layers of the working blades is one of the most important characteristics of their erosion resistance, the effect of the electric field of the steam flow volume charge can be one of the negative factors that reduce the erosion resistance of turbine blade surfaces. Based on the obtained results, it can be concluded that it is necessary to further improve the system for neutralizing the accumulation of electric charges in the flow path, which currently mainly performs the function of turbine rotor grounding. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2019 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/160066 |
| work_keys_str_mv |
AT nechaevav experimentalstudyoftheeffectsofaconstantandvariableelectricfieldsonthestrengthpropertiesofthebladesteelsurfacelayer AT nechaevav éksperimentalʹnoeissledovanievliâniâpostoânnogoiperemennogoélektričeskogopolânapročnostnyesvojstvapoverhnostnogosloâlopatočnojstali AT nechaevav eksperimentalʹnedoslídžennâvplivupostíjnogojzmínnogoelektričnogopolânamícnísnívlastivostípoverhnevogošarulopatkovoístalí |
| first_indexed |
2024-09-01T17:37:07Z |
| last_indexed |
2024-09-01T17:37:07Z |
| _version_ |
1809016137087713280 |
| spelling |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-1600662019-04-03T19:19:45Z Experimental Study of the Effects of a Constant and Variable Electric Fields on the Strength Properties of the Blade Steel Surface Layer Экспериментальное исследование влияния постоянного и переменного электрического поля на прочностные свойства поверхностного слоя лопаточной стали Експериментальне дослідження впливу постійного й змінного електричного поля на міцнісні властивості поверхневого шару лопаткової сталі Nechaev, A. V. microhardness electric field blade steel UDC 621.165 микротвердость электрическое поле лопаточная сталь УДК 621.165 мікротвердість електричне поле лопаткова сталь УДК 621.165 It is known that in wet steam turbines the wet steam flow is electrified when passing through the turbine flow path. In this, the mutual electrification of the condensed moisture flow and flow path surfaces occurs. Until now, experts in the field of steam turbine operation have been aware of the problem of electrical phenomena in flow paths in terms of electroerosion phenomena associated with the accumulation of electric charges on the rotors. Similar phenomena in the working fluid flow are less known. As a result of the research conducted at IPMash NAS of Ukraine, it has been established that the electrification of the wet steam flow leads to the formation of a volume charge in the flow path, which can have a significant value (up to 10–3 C/m3) and exert a significant effect on the working processes in the turbine and condenser. The volume charge of the steam flow in the flow path also generates electric fields with constant and variable components. As a result, parts and assemblies of the flow path may be under the action of an electric field. In particular, turbine blades may be in the electric field of the volume charge of the working fluid. As is known, the impact of an electric field can reduce the strength of the metal surface layer. Therefore, an experimental study of the effect of electric fields, similar to those occurring in the turbine flow path, on the strength properties of blade steel is an important task. The article presents the results of the experimental determination of the microhardness of the 15H11MF blade steel surface layer exposed to a constant or variable electric field. It is shown that its effect significantly reduces the microhardness of the blade steel surface layer. Since the strength of the surface layers of the working blades is one of the most important characteristics of their erosion resistance, the effect of the electric field of the steam flow volume charge can be one of the negative factors that reduce the erosion resistance of turbine blade surfaces. Based on the obtained results, it can be concluded that it is necessary to further improve the system for neutralizing the accumulation of electric charges in the flow path, which currently mainly performs the function of turbine rotor grounding. Известно, что во влажно-паровых турбинах поток влажного пара электризуется, проходя через проточную часть турбины. При этом происходит взаимная электризация потока капельной влаги и поверхностей проточной части. До настоящего времени специалистам в области эксплуатации паровых турбин проблема электрических явлений в проточной части была в большей степени известна в аспекте электроэрозионных явлений, связанных с накоплением электрического заряда на роторе. Явления, связанные с накоплением электрического заряда в потоке рабочего тела, были менее известны. Однако, как было показано в исследованиях ИПМаш НАН Украины, электризация потока влажного пара приводит к образованию объемного заряда в проточной части, который может иметь значительную величину (до 10-3 Кл/м3) и оказывать существенное влияние на рабочие процессы в турбине и конденсаторе. Объемный заряд в потоке пара в проточной части порождает и электрические поля, имеющие постоянную и переменную составляющие. В результате детали и узлы проточной части могут находиться под действием электрического поля. В частности, в электрическом поле объемного заряда рабочего тела могут быть рабочие лопатки турбины. Как известно, воздействие электрического поля может снижать прочность поверхностного слоя металла. Поэтому экспериментальное исследование влияния электрических полей, подобных возникающим в проточной части турбины, на прочностные свойства лопаточной стали является актуальной задачей. В статье представлены результаты экспериментального определения микротвердости поверхностного слоя лопаточной стали 15Х11МФ при воздействии постоянного и переменного электрического поля. Показано, что влияние постоянного и переменного электрического поля существенно уменьшает микротвердость поверхностного слоя лопаточной стали. Поскольку прочность поверхностного слоя рабочих лопаток является одной из важнейших характеристик их эрозионной устойчивости, воздействие электрического поля объемного заряда парового потока может быть одним из негативных факторов, снижающих эрозионную стойкость поверхности лопаток турбины. На основании полученных результатов можно сделать вывод о необходимости дальнейшего совершенствования системы нейтрализации накопления электрических зарядов в проточной части, которая в настоящее время в основном выполняет функцию заземления ротора турбины. Відомо, що у вологопарових турбінах потік вологої пари електризується, проходячи через проточну частину турбіни. Водночас відбувається взаємна електризація потоку крапельної вологи та поверхонь проточної частини. До цього часу фахівцям в галузі експлуатації парових турбін проблема електричних явищ в проточній частині була більшою мірою відома в аспекті електроерозійних явищ, пов'язаних з накопиченням електричного заряду на роторі. Явища, пов'язані з накопиченням електричного заряду в потоці робочого тіла, були менш відомі. Однак, як було показано в дослідженнях ІПМаш НАН України, електризація потоку вологої пари приводить до утворення об'ємного заряду в проточній частині, який може мати значну величину (до 10-3 Кл/м3) та чинити істотний вплив на робочі процеси в турбіні і конденсаторі. Також об'ємний заряд в потоці пари в проточній частині породжує електричні поля, що мають постійну і змінну складові. Через це деталі і вузли проточної частини можуть знаходитися під дією електричного поля. Зокрема, в електричному полі об'ємного заряду робочого тіла можуть бути робочі лопатки турбіни. Як відомо, вплив електричного поля може знижувати міцність поверхневого шару металу. Тому експериментальне дослідження впливу електричних полів, які є подібними до тих, що виникають в проточній частині турбіни, на властивості міцності поверхневого шару робочих лопаток є актуальною задачею. У статті наведені результати експериментального визначення мікротвердості поверхневого шару лопаткової сталі 15Х11МФ під впливом постійного і змінного електричного поля. Показано, що вплив постійного і змінного електричного поля суттєво зменшує мікротвердість поверхневого шару лопаткової сталі. Оскільки міцність поверхневого шару робочих лопаток є однією з найважливіших характеристик їхньої ерозійної стійкості, вплив електричного поля об'ємного заряду парового потоку може бути одним з негативних чинників, що знижують ерозійну стійкість поверхні лопаток турбіни. На підставі отриманих результатів можна зробити висновок про необхідність подальшого вдосконалення системи нейтралізації накопичення електричних зарядів в проточній частині, яка на цей час в основному виконує функцію заземлення ротора турбіни. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2019-03-18 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/160066 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 22 No. 1 (2019); 4-8 Проблемы машиностроения; Том 22 № 1 (2019); 4-8 Проблеми машинобудування; Том 22 № 1 (2019); 4-8 2709-2992 2709-2984 en ru https://journals.uran.ua/jme/article/view/160066/161317 https://journals.uran.ua/jme/article/view/160066/161318 Copyright (c) 2019 A. V. Nechayev https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |