Истирание материала

Уплотнительные кольца при напорах до 100 м изготавливают из углеродистой стали. А при высоких напорах — из нержавеющей хромистой стали. При этом для сопряженных колец рекомендуется применять металл разной твердости с целью уменьшения вероятности их надира при задевании. Кроме того, материал колец выбирается по его износостойкости от истирания взвешенными частицами. В последнем случае щель следует выполнять гладкой.

В книге проанализированы формы и характер износа гидравлических турбин, осевых и центробежных насосов вследствие истирания взвешенными наносами и кавитации. Рассмотрены условия возникновения кавитации и механизм кавитационной эрозии, изложена теория взаимодействия наносов и рабочих поверхностей гидравлических машин. Приведен комплекс мероприятий по защите гидравлических машин от действия кавитационной эрозии и взвешенных наносов.

Износ отдельных элементов гидравлических турбин, осевых и центробежных насосов вследствие кавитации и истирания взвешенными наносами приводит к ухудшению режимов работы машин, снижению их коэффициента полезного действия и, в конечном итоге, к потерям энергии.

В настоящей книге анализируются формы и характер износа гидравлических турбин, осевых и центробежных насосов вследствие кавитации и истирания взвешенными наносами, дается технико-экономическая оценка последствий износа. Излагаются основы теории взаимодействия взвешенных наносов и рабочих поверхностей гидравлических машин, описываются условия возникновения кавитации и механизм кавитационной эрозии.

В книге рассматривается комплекс мероприятий по защите гидравлических машин от истирания взвешенными наносами и от кавитационной эрозии, включающий в себя как конструктивные решения, так и определение наиболее эффективных с точки зрения износостойкости режимов работы гидравлических машин.

§ 1. ПРИМЕРЫ ИЗНОСА ГИДРАВЛИЧЕСКИХ МАШИН ВСЛЕДСТВИЕ КАВИТАЦИИ И ИСТИРАНИЯ ВЗВЕШЕННЫМИ НАНОСАМИ

Вследствие истирания взвешенными наносами очень сильно изношена верхняя часть нижнего обода рабочего колеса. По

Технико-экономические последствия износа гидравлических машин в результате истирания взвешенными наносами и кавитации проявляются двояким образом [31]. Первое — это ухудшение энергетических показателей характеристик машин и связанное с этим уменьшение выработки или перерасход электроэнергии. Второе — необходимость проведения ремонтных работ по устранению последствий износа деталей проточной части гидромашин, требующих значительных затрат труда и материалов. При этом общие дополнительные затраты средств получаются настолько большими, что приобретают самостоятельное народнохозяйственное значение.

Ниже приводится классификация износа, разработанная Средне-Азиатским отделением института Гидропроект, которая, несмотря на ряд недостатков, заключающихся в относительности предложенных терминов, может быть использована для качественной оценки степени износа гидромашины вследствие истирания взвешенными наносами.

Интенсивность износа элементов проточной части гидравлических машин вследствие кавитации и истирания взвешенными наносами находится в прямой зависимости от режимов работы. Выбор режимов работы гидроагрегатов с учетом экономики подачи воды или производства электроэнергии и оптимальных условий для защиты от кавитационно-абразивного износа оборудования в большинстве случаев является сложной задачей. Для ее обоснованного решения в начальный период эксплуатации ГЭС или насосной станции на основе анализа конкретных условий должен быть проведен ряд мероприятий.

и истирания взвешенными наносами.........5

Несмотря на «газовую смазку» между частицами, а также между частицами и омываемыми ими поверхностями, происходит истирание материала слоя, и образую-

Мельницы. Конструкции большинства применяемых мельниц принципиально подобны мельнице, изображённой на фиг. 16. В литой коробке мельницы 1, выложенной съёмными плитами 2 из марганцовистой стали, на валу 3 вращается ротор 4 с посаженными на его периферии пластинами 5, отлитыми из марганцовистой стали. Материал через воронку 6 подаётся питателем, заключённым в коробке 7, в торцевую часть мельницы через отверстие 8 в крышке 9 (на фиг. 16 крышка 9 показана в откинутом положении). Часть материала, увлекаемого пластинами 5, заполняет нижний карман 10. При скольжении подвижной части материала о неподвижную часть, осевшую в кармане 10, присходит истирание материала в пыль, уносимую в сепаратор 11.

узких пределах, но может быть различных для разных материалов слоя и конструкций колпачка. Слишком высокая скорость выхода воздуха из колпачка вызывает сильное истирание материала, слишком низкая позволяет частицам «диффундировать» под колпачок и способствует не только эрозии решетки, но и засорению отверстий колпачка. В печах отверстия колпачков забиваются пылью, зашлаковываются, заклиниваются частицами или «зарастают» окалиной и опасность быстрого засорения увеличивается при малых скоростях воздуха.

ствием интенсивности их движения. В условиях опытов [Л. 56] истирание материала ДО/0СЛ возрастало при данном живом сечении решетки с увеличением диаметра отверстий, т. е. с увеличением мощности струй. Здесь AG — массовое количество пыли, образующееся от истирания за единицу времени; Осл — масса слоя.

Истирание материала слоя 213—215

Транспорт в восходящем псевдоожиженном слое применяется иногда и при отсутствии энергетической целесообразности из-за других его преимуществ перед пневмотранспортом, таких, как меньший расход газа, меньшая эрозия транспортной линии, меньшие истирание материала и унос его. Кроме того, в самих транспортных линиях с восходящим псевдоожиженным слоем возможно проводить те или иные реакции, т. е. создать установки, имеющие реакторы в виде транспортных линий [Л. 832].

Как известно, при пневмотранспорте выгодно работать с минимальной скоростью транспортирующего агента, благодаря чему получаются наименьшие затраты энергии на транспорт, уменьшаются эрозия труб и истирание материала. Поэтому выгодно держаться поблизости от предельной минимальной скорости — скорости захлебывания. С этой целью в промышленной практике выполняют иногда пневмотранспортные линии расширяющимися кверху. Начинают работу системы при высокой скорости газа, заведомо превышающей скорость захлебывания, а затем постепенно снижают скорость транспортирующего агента, приближаясь к экономичному режиму [Л. 717]. Назначение расширения — обеспечить, чтобы скорость у верхнего конца трубы была меньше, чем внизу, несмотря на расширение транспортирующего агента (газа, паров), обусловленное падением давления вдоль трубы, а в некторых случаях и нагреванием среды. Следовательно, скорость захлебывания будет устанавливаться сначала у верхнего конца трубы. Там появятся толчки, колебания давления, а завала транс-

6 установках с псевдоожиженным слоем иногда наблюдается значительное истирание материала, особенно если он непрерывно циркулирует в системе или мно- . гие десятки и сотни часов псевдоожижается в слое периодического действия. Оказалось, однако, что это истирание происходит главным образом в пневмотранспорт-кых линиях установки, а не в самом псевдоожиженном слое. Преимущественное измельчение материала в пнев-мотранспортных линиях связано с тем, что там скорости газов и частиц относительно стенок во много раз больше, чем в псевдоожиженном слое. При хрупких частицах следует избегать линий с высокой скоростью газового потока. Не следует также устанавливать на поворотах трубопроводов решетки, предохраняющие стенки от эрозии, но увеличивающие истирание частиц. Наличие мелочи в материале ослабляет истирание частиц в псевдоожиженном слое.

Как отмечает Ребу [Л. 511], весьма большое влияние на истирание материала в псевдоожиженном слое и Других элементах систем имеет характер протекающих там химических реакций. В некоторых случаях продукты реакций резко снижают механическую прочность частиц и приводят к довольно интенсивному измельчению материала. Например, в условиях производственного процесса в слое катализатора Фишер — Тропша после 170 ч псевдоожижения содержание частиц крупнее 90 мк падало с 98,3 до 58%. Это было свяаано, однако, с перерождением материала. Плотность ег.о снижалась с 2,00 до 1,09, а содержание углерода повышалось от нуля до 24,7%. Встречается и обратный процесс укрупнения частиц в псевдоожиженном слое.

6. Сквозные отверстия или полное истирание материала.

Типичными признаками усталостного разрушения трубопровода от резонансных поперечных колебаний являются: повторяющееся разрушение по одной и той же заделке в первый период эксплуатации летательного аппарата. При этом поперечная усталостная трещина быстро развивается по окружности и происходит полный обрыв трубопровода по всему сечению; наклеп или истирание материала трубопровода в заделке; ослабление затяжки отбортовочных колодок разрушенного трубопровода.