Ⅰ. कोर: गति अंतर के कारण यांत्रिक प्रभाव (सबसे सहज ब्लेड क्षति)
सामान्य परिचालन स्थितियों के तहत, भाप टरबाइन का कार्यशील द्रव अत्यधिक गर्म सूखी भाप होता है, जिसका घनत्व बहुत कम होता है (उदाहरण के लिए, उप-क्रिटिकल इकाइयों का मुख्य भाप घनत्व लगभग 40 किग्रा/वर्ग मीटर है)। नोजल के माध्यम से त्वरित होने के बाद, यह ब्लेड के घूर्णन के समान ही गति से ब्लेड वर्किंग आर्क पर हमला करता है, और काम करने के लिए गतिज ऊर्जा को आसानी से स्थानांतरित करता है।जब ठंडा पानी/ठंडी भाप प्रवेश करती है, तो क्षति पूरी तरह उलट जाती है:
1. घनत्व अंतर हजार गुना प्रभाव बल लाता है: पानी का घनत्व 1000 किलोग्राम/वर्ग मीटर है, जो अत्यधिक गर्म भाप से 25 गुना अधिक है। समान आयतन के लिए, पानी की गति भाप की गति से 25 गुना अधिक होती है। जब उच्च गति वाले घूमने वाले ब्लेड (अंतिम चरण ब्लेड की टिप गति 600 मीटर/सेकेंड तक पहुंच सकती है) पानी की बूंदों या द्रव्यमान से टकराते हैं, तो यह एक उच्च गति वाली कार की तरह होता है जो एक चट्टान से टकराती है, जो तुरंत डिजाइन सीमा से परे प्रभाव बल उत्पन्न करती है।
2. उलटा प्रभाव कंपन क्षति को बढ़ाता है: पानी की बूंदों में भाप की तुलना में बहुत अधिक जड़ता होती है और नोजल में भाप की गति को तेज नहीं किया जा सकता है, इसलिए वे भाप की तुलना में बहुत कम गति पर ब्लेड के पीछे (गैर - काम करने वाले चाप) से टकराते हैं, बल की दिशा सामान्य परिस्थितियों के बिल्कुल विपरीत होती है। यह वैकल्पिक प्रभाव गंभीर ब्लेड कंपन को ट्रिगर कर सकता है, जिससे ब्लेड की जड़ में आसानी से थकान फ्रैक्चर हो सकता है, और टूटे हुए ब्लेड ब्लेड के बाद के चरणों को नुकसान पहुंचा सकते हैं।
Ⅱ. थर्मल शॉक और थर्मल तनाव (छिपे हुए रूप से खतरनाक, आसानी से ब्लेड में दरारें/विरूपण का कारण बन सकता है)टरबाइन ब्लेड, रोटर और सिलेंडर आमतौर पर उच्च तापमान वाली स्थिर स्थितियों (उच्च दबाव वाले सिलेंडर ब्लेड का तापमान 400-560 डिग्री) के अंतर्गत होते हैं, जिसमें समान आंतरिक धातु तापमान क्षेत्र होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप न्यूनतम थर्मल तनाव होता है।- जब ठंडा पानी (20-100 डिग्री) या कम तापमान वाली संतृप्त भाप (जैसे हीटर रिसाव से लगभग 200 डिग्री भाप) प्रवेश करती है, तो धातु की सतह कुछ ही सेकंड में ठंडी हो जाती है और तेजी से सिकुड़ती है, जबकि धातु का आंतरिक भाग गर्म रहता है, जो सतह की तुलना में बहुत धीमी गति से सिकुड़ता है।
- यह विशाल आंतरिक {{1} से - बाहरी तापमान का अंतर तन्य तनाव (सतह तनाव में, आंतरिक संपीड़न में) पैदा करता है। जब तन्य तनाव ब्लेड सामग्री की उपज सीमा से अधिक हो जाता है, तो मैक्रोस्कोपिक दरारें सीधे होती हैं; बार-बार थर्मल झटके से दरारें तेजी से फैलती हैं, जिससे अंततः ब्लेड फ्रैक्चर हो जाता है।
- साथ ही, रोटर और सिलेंडर के बीच का अंतर विस्तार अचानक सीमा से अधिक हो सकता है, जिससे गतिशील और स्थिर भागों के बीच घर्षण होता है, जिससे ब्लेड की क्षति और भी बदतर हो जाती है।
Ⅲ. अक्षीय जोर में अचानक वृद्धि (श्रृंखला प्रतिक्रिया क्षति, जोर असर जलना जिससे मशीन पूरी तरह से विफल हो गई)यह वॉटर हैमर के पीछे का सिद्धांत है जिसे अक्सर अनदेखा कर दिया जाता है लेकिन इसके सबसे बुरे परिणाम होते हैं। यह अप्रत्यक्ष रूप से ब्लेड और पूरे रोटर को विनाशकारी क्षति पहुंचा सकता है:1. सामान्य अक्षीय जोर भाप चरणों के बीच दबाव अंतर से उत्पन्न होता है और जोर असर द्वारा संतुलित होता है।
2. जल असंपीड्य है। जब यह प्रवाह पथ में प्रवेश करता है, तो यह अंतर-चरण भाप मार्गों को अवरुद्ध कर देता है, जिससे सामने के चरणों से भाप को सुचारू रूप से पीछे की ओर बहने से रोका जा सकता है। इसके कारण अंतर चरण दबाव अंतर 3-10 गुना बढ़ जाता है, और अक्षीय जोर तदनुसार बढ़ जाता है।
3. थ्रस्ट बेयरिंग ओवरलोड को संभाल नहीं सकता है और कुछ ही सेकंड में जल जाएगा, जिससे रोटर तेजी से अक्षीय रूप से शिफ्ट हो जाएगा (यहां तक कि 1 मिमी से अधिक की गति भी गंभीर गतिशील और स्थैतिक घर्षण का कारण बन सकती है)। फिर ब्लेड डायाफ्राम और सिलेंडर के साथ मजबूती से टकराते हैं, जिससे ब्लेड के पूरे चरण टूट जाते हैं, रोटर झुक जाता है और सिलेंडर विरूपण हो जाता है।
अतिरिक्त टिप्पणी- ठंडी भाप ≠ सुरक्षित: जब कम तापमान वाली संतृप्त भाप टरबाइन में प्रवेश करती है, तो विस्तार और दबाव में गिरावट के कारण बहुत सारी पानी की बूंदें बनती हैं, जो वॉटर हैमर का कारण भी बन सकती हैं। यह ठंडे पानी से भी अधिक डरपोक है (भाप मुख्य और नियंत्रण वाल्वों से आसानी से गुजर सकती है, जिससे इसका पहले से पता लगाना मुश्किल हो जाता है)।
- ब्लेड क्षति विशेषताएँ: पानी के हथौड़े से क्षतिग्रस्त ब्लेड आमतौर पर साफ टूटने के साथ भंगुर फ्रैक्चर दिखाते हैं, अक्सर एक पंक्ति में कई ब्लेड क्षतिग्रस्त होते हैं। थर्मल शॉक से दरारें ब्लेड के साथ रेडियल रूप से फैलती हैं, जड़ पर तनाव की सघनता के कारण दरार पड़ने का खतरा सबसे अधिक होता है।
