RU2768042C1 - Устройство для нанесения покрытий на лопатки турбин методом электроискрового легирования - Google Patents
Устройство для нанесения покрытий на лопатки турбин методом электроискрового легирования Download PDFInfo
- Publication number
- RU2768042C1 RU2768042C1 RU2020143845A RU2020143845A RU2768042C1 RU 2768042 C1 RU2768042 C1 RU 2768042C1 RU 2020143845 A RU2020143845 A RU 2020143845A RU 2020143845 A RU2020143845 A RU 2020143845A RU 2768042 C1 RU2768042 C1 RU 2768042C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- alloying
- turbine blades
- applying
- mechanical manipulator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D53/00—Making other particular articles
- B21D53/78—Making other particular articles propeller blades; turbine blades
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
- B23H7/26—Apparatus for moving or positioning electrode relatively to workpiece; Mounting of electrode
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/04—Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области паротурбостроения и может быть использовано, в частности, при нанесении защитного покрытия на участки лопаток паровых турбин с применением источника воздействия методом электроискрового легирования. Устройство для нанесения покрытия на лопатки турбины методом электроискрового легирования содержит аппликатор с легирующим электродом для нанесения защитного слоя на поверхность лопаток и детектор обратной связи для считывания геометрии лопаток, установленный на механическом манипуляторе на основе сервоприводов по меньшей мере с пятью степенями свободы, по меньшей мере три из которых являются поступательными, а по меньшей мере две – вращательными, при этом устройство для нанесения покрытия и механический манипулятор соединены с системой управления и установкой для электроискрового легирования. Изобретение направлено на повышение точности нанесения защитного слоя на лопатки турбины и снижение потери рабочего профиля лопаток турбин из-за возникновения в них деформаций и избыточных напряжений. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Область использования
Изобретение относится к области паротурбостроения и может быть использовано, в частности, при нанесения защитного покрытия на участки лопаток паровых турбин с применением источника воздействия методом электроискрового легирования.
Уровень техники
В процессе эксплуатации паровых турбин поверхности входных и выходных кромок рабочих лопаток подвергаются эрозии, возникающей под действием ударов капель конденсата влажного пара, а также коррозии, что может приводить к их преждевременному износу и разрушению из-за потери их рабочего профиля.
С целью восстановления рабочего профиля лопаток паровых турбин при ремонте, а также увеличения срока эксплуатации при их производстве, на основные участки их лопаток наносят эрозионностойкие и коррозионностойкие покрытия.
Из уровня техники известен принятый в качестве прототипа заявляемого изобретения способ нанесения покрытий на лопатки турбины, который осуществляется путем применения для нанесения защитного покрытия на лопатки турбины устройства для проведения процесса восстановления лопаток турбин наплавкой, содержащее: источник воздействия на поверхность лопаток для наращивания наплавленного слоя, установленный с возможностью продольного перемещения вдоль обрабатываемых лопаток; механизм перемещения лопаток, состоящий из электродвигателя, вращателя с опорами и зубчатого механизма; и пульт контроля и управления для синхронизации траектории движения источника воздействия с механизмом перемещения лопаток в одной из плоскостей; причем в качестве источника воздействия применяется источник лазерного излучения или плазменного разряда (патент RU 140965 U1, опубликовано: 20.05.2014 г. далее - [1]).
Недостатки известного из [1] способа нанесения покрытий на лопатки турбины заключаются в следующем:
- недостаточное количество степеней свободы перемещения источника воздействия снижает точность нанесения защитного слоя на лопатки турбины;
- применение в качестве источника воздействия на поверхность лопаток источника лазерного излучения или плазменного разряда, из-за которого в ходе нанесения защитного покрытия на лопатку происходит ее сильный нагрев, что может приводить к потере ее рабочего профиля из-за возникновения в ней деформаций и избыточных напряжений;
- синхронизация траектории движения источника воздействия с механизмом перемещения лопаток в одной из плоскостей является трудноосуществимой на программном уровне и также может снижать точность нанесения защитного слоя на лопатки турбины.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является повышение эффективности нанесения покрытий на лопатки турбины, а техническими результатами - повышение точности нанесения защитного слоя на лопатки турбины и снижение потери рабочего профиля лопаток турбин из-за возникновения в них деформаций и избыточных напряжений.
Решение указанной задачи путем достижения указанных технических результатов обеспечивается тем, что способ нанесения покрытий на лопатки турбины осуществляется путем применения устройства для нанесения покрытий, выполненного в виде аппликатора с легирующим электродом для нанесения защитного слоя на поверхность лопаток и детектора обратной связи для считывания геометрии лопаток, которое установлено на механическом манипуляторе на основе сервоприводов с как минимум пятью степенями свободы, как минимум три из которых являются поступательными и как минимум две -вращательными. При этом устройство для нанесения покрытий и механический манипулятор подключены к системе управления и установке для электроискрового легирования, а для перемещения ротора с лопатками используется мостовой кран с автономным пультом управления. Причем в качестве детектора обратной связи используется лазерный светодальномер, содержащий приемную и передающую оптические системы.
Причинно-следственная связь между вышеуказанными техническими результатами и совокупностью существенных признаков формулы заявляемого изобретения заключается в следующем:
- применение устройства для нанесения покрытий, выполненного в виде аппликатора с легирующим электродом для нанесения защитного слоя на поверхность лопаток и лазерного светодальномера, содержащего приемную и передающую оптические системы, для считывания геометрии лопаток, которое установлено на механическом манипуляторе на основе сервоприводов с как минимум пятью степенями свободы, как минимум три из которых являются поступательными и как минимум две - вращательными, повышает точность нанесения защитного слоя на лопатки турбины за счет обеспечения возможности более точного позиционирования электрода над поверхностью обрабатываемой лопатки;
- использование в качестве устройства для перемещения ротора с лопатками мостового крана с автономным пультом управления повышает точность нанесения защитного слоя на лопатки турбины за счет отсутствия необходимости синхронизации траектории движения легирующего электрода с механизмом перемещения лопаток на программном уровне, которая является трудноосуществимой и может снижать точность нанесения защитного слоя на лопатки турбины;
- применение устройства для нанесения покрытий, выполненного в виде аппликатора с легирующим электродом для нанесения защитного слоя на поверхность лопаток и подключенного к системе управления и установке для электроискрового легирования, снижает потери рабочего профиля лопаток турбин из-за возникновения деформаций и избыточных напряжений в них за счет того, что электроискровое легирование проводится при меньшей температуре, чем лазерное излучение или плазменный разряд, из-за которых в ходе нанесения защитного покрытия происходит слишком сильный нагрев лопаток, который может приводить к возникновению деформаций и избыточных напряжений в них.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 изображено устройство для нанесения покрытий, установленное на механическом манипуляторе, с системой управления и установкой для электроискрового легирования. На фиг. 2 показаны степени свободы механического манипулятора. На фиг. 3 изображена установка для электроискрового легирования. На фиг. 4 изображена схема перемещения ротора турбины с помощью мостового крана.
Описание позиций чертежей
1 - механический манипулятор;
2 - детектор обратной связи;
3 - аппликатор с легирующим электродом;
4 - система управления;
5 - сетевой кабель;
6 - установка для электроискрового легирования;
7 - шланг для подачи сжатого воздуха;
8 - индикатор питания;
9 - рубильник;
10 - крюк мостового крана;
11, 12 - стропы;
13 - траверса;
14, 15 - стропы;
16 - ротор турбины с лопатками.
Осуществление изобретения
Ниже приведен частный пример осуществления способа нанесения покрытий на лопатки турбины.
Для нанесения покрытий на лопатки турбины применяется устройство для нанесения покрытий, выполненное в виде аппликатора с легирующим электродом 3 для нанесения защитного слоя на поверхность лопаток и детектора обратной связи 2 для считывания геометрии лопаток, которое установлено на механическом манипуляторе 1 на основе сервоприводов с пятью степенями свободы, три из которых являются поступательными и две - вращательными (фиг. 1, 2). В качестве механического манипулятора 1 может применяться манипулятор фирмы Fanuc, имеющий возможность соединения с другими устройствами на программном уровне. При этом в качестве детектора обратной связи 2 используется лазерный светодальномер, содержащий приемную и передающую оптические системы. Лазерный светодальномер способен оценивать расстояние до лопатки, кривизну ее поверхности и корректировать поведение механического манипулятора 1. Поверхность, на которую нанесено легирующее покрытие, имеет высокие светоотражающие характеристики, за счет чего лазерный светодальномер может контролировать равномерность покрытия. В качестве лазерного светодальномера может быть использовано устройство, описанное в патенте RU 2610514 С2 опубликовано: 13.20.2017 г. [2].
Устройство для нанесения покрытий и механический манипулятор 1 подключены к системе управления 4 и установке для электроискрового легирования 6 с помощью сетевого кабеля 5. На установке для электроискрового легирования 6 имеется индикатор питания 8 и рубильник 9 для ее включения/выключения. Установка для электроискрового легирования 6 также соединена с устройством для нанесения покрытий и механическим манипулятором 1, с помощью шланга для подачи сжатого воздуха 7 (фиг. 1, 3). Система управления 4 содержит информацию о режимах работы установки электроискрового легирования 6 и модель поверхности лопаток, а также контролирует подачу сжатого воздуха на аппликатор с легирующим электродом 3 в зависимости от режимов работы. Геометрия поверхности лопаток задается отдельно, в формате координат, полученных на основе чертежа или в результате 3д сканирования. При этом в качестве установки для электроискрового легирования 6 может быть использована установка, описанная в патенте RU 2623539 С1, опубликовано: 27.06.2017 г. [3].
Для перемещения ротора турбины с лопатками 16 используется мостовой кран с автономным пультом управления (на фиг. не показан). Крюк мостового крана 10 соединен с помощью строп 11, 12 с траверсой 13, на которой закреплены стропы 14, 15, в петлях которых находится ротор турбины с лопатками 16 (фиг. 4). С помощью автономного пульта управления ротор турбины с лопатками 16 выставляется мостовым краном на нужном расстоянии от механического манипулятора 1, на котором установлен легирующий электрод и лазерный светодальномер, и затем с помощью системы управления 4 запускается процесс нанесения покрытия на лопатки турбины.
Применение механического манипулятора 1 на основе сервоприводов с пятью степенями свободы, три из которых являются поступательными и две - вращательными, и лазерного светодальномера, способного оценивать расстояние до лопатки, кривизну ее поверхности и корректировать поведение механического манипулятора 1, повышает точность нанесения защитного слоя на лопатки турбины за счет обеспечения возможности более точного позиционирования электрода над поверхностью обрабатываемой лопатки.
Использование в качестве устройства для перемещения ротора с лопатками мостового крана с автономным пультом управления повышает точность нанесения защитного слоя на лопатки турбины за счет отсутствия необходимости синхронизации траектории движения механического манипулятора 1, на котором установлен аппликатор с легирующим электродом 3, с механизмом перемещения лопаток на программном уровне, которая является трудноосуществимой и может снижать точность нанесения защитного слоя на лопатки турбины.
Нанесение защитного слоя на поверхность лопаток методом электроискрового легирования, снижает потери рабочего профиля лопаток турбин из-за возникновения деформаций и избыточных напряжений на них за счет того, что электроискровое легирование проводится при меньшей температуре, чем лазерное излучение или плазменный разряд, из-за которых в ходе нанесения защитного покрытия происходит слишком сильный нагрев лопаток, который может приводить к возникновению деформаций и избыточных напряжений в них.
Промышленная применимость
Способ нанесения покрытий на лопатки турбины согласно патентуемому изобретению отвечает условию «промышленная применимость». Сущность технического решения раскрыта в формуле, описании и чертежах достаточно ясно для понимания и промышленной реализации соответствующими специалистами на основании современного уровня техники в области паротурбостроения.
Claims (3)
1. Устройство для нанесения покрытия на лопатки турбины методом электроискрового легирования, отличающееся тем, что оно содержит аппликатор с легирующим электродом для нанесения защитного слоя на поверхность лопаток и детектор обратной связи для считывания геометрии лопаток, установленный на механическом манипуляторе на основе сервоприводов по меньшей мере с пятью степенями свободы, по меньшей мере три из которых являются поступательными, а по меньшей мере две – вращательными, при этом устройство для нанесения покрытия и механический манипулятор соединены с системой управления и установкой для электроискрового легирования.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве детектора обратной связи оно содержит лазерный светодальномер, содержащий приемную и передающую оптические системы.
3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью перемещения ротора с лопатками с помощью мостового крана с автономным пультом управления.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020143845A RU2768042C1 (ru) | 2020-12-29 | 2020-12-29 | Устройство для нанесения покрытий на лопатки турбин методом электроискрового легирования |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020143845A RU2768042C1 (ru) | 2020-12-29 | 2020-12-29 | Устройство для нанесения покрытий на лопатки турбин методом электроискрового легирования |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2768042C1 true RU2768042C1 (ru) | 2022-03-23 |
Family
ID=80819210
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020143845A RU2768042C1 (ru) | 2020-12-29 | 2020-12-29 | Устройство для нанесения покрытий на лопатки турбин методом электроискрового легирования |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2768042C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2520689A1 (en) * | 2011-05-03 | 2012-11-07 | United Technologies Corporation | Coating methods and apparatus |
RU130534U1 (ru) * | 2013-04-18 | 2013-07-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" | Установка для нанесения электроискровых покрытий с раздельными высоковольтным и низковольтным блоками электропитания |
RU140965U1 (ru) * | 2013-05-16 | 2014-05-20 | Фонд поддержки научной, научно-технической и инновационной деятельности "Энергия без границ" (Фонд "Энергия без границ") | Устройство автоматизированного проведения процесса восстановления лопаток энергетического оборудования |
RU161576U1 (ru) * | 2015-12-30 | 2016-04-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" | Аппликатор с антиимпульсным светодиодным освещением для установки электроискрового легирования |
RU2018100780A (ru) * | 2017-01-12 | 2019-07-11 | Алд Вакуум Текнолоджис Гмбх | Устройство и способ для нанесения покрытий на детали |
-
2020
- 2020-12-29 RU RU2020143845A patent/RU2768042C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2520689A1 (en) * | 2011-05-03 | 2012-11-07 | United Technologies Corporation | Coating methods and apparatus |
RU130534U1 (ru) * | 2013-04-18 | 2013-07-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" | Установка для нанесения электроискровых покрытий с раздельными высоковольтным и низковольтным блоками электропитания |
RU140965U1 (ru) * | 2013-05-16 | 2014-05-20 | Фонд поддержки научной, научно-технической и инновационной деятельности "Энергия без границ" (Фонд "Энергия без границ") | Устройство автоматизированного проведения процесса восстановления лопаток энергетического оборудования |
RU161576U1 (ru) * | 2015-12-30 | 2016-04-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" | Аппликатор с антиимпульсным светодиодным освещением для установки электроискрового легирования |
RU2018100780A (ru) * | 2017-01-12 | 2019-07-11 | Алд Вакуум Текнолоджис Гмбх | Устройство и способ для нанесения покрытий на детали |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2562600C (en) | Method for operation of a wind energy installation | |
CN102424971B (zh) | 一种铝合金导向叶片缺陷的激光快速修复方法和设备 | |
US8046101B2 (en) | Cleaning robot system and method of controlling same | |
CN104043617A (zh) | 金属表面油污激光清洗设备 | |
CN105385839A (zh) | 一种激光冲击强化自动化控制系统和方法 | |
CN110314980B (zh) | 一种金属薄板的线型光斑激光弯曲成形方法 | |
CN102151984A (zh) | 一种适用于复杂曲面的激光加工方法及装置 | |
CN103753098A (zh) | 涡轮发动机叶片自动化修复设备及其修复方法 | |
US11103964B2 (en) | Service apparatus for use with rotary machines | |
WO2018005107A1 (en) | Turbine assembly maintenance methods | |
RU2768042C1 (ru) | Устройство для нанесения покрытий на лопатки турбин методом электроискрового легирования | |
CN105880849A (zh) | 激光复合喷射液束的微纳加工方法及装置 | |
KR20140061977A (ko) | 방전 가공(edm) 금형조각 디바이스 및 관련 동작 방법 | |
CN109857153A (zh) | 塔式太阳能发电站定日镜调度方法 | |
CN111058911A (zh) | 基于环境湿球温度的火力发电机组冷端背压实时控制方法 | |
CN103831224A (zh) | 一种涡轮导向叶片自动化喷涂工艺 | |
GB2543412A (en) | Feedforward control with intermittent re-initialization based on estimated state information | |
CN107354417B (zh) | 一种机械手自动热喷涂制备导向叶片组件涂层的方法 | |
CN113847199B (zh) | 一种基于机载雷达在线偏航系统的偏航优化控制方法 | |
CN104874536A (zh) | 一种双机器人对导向叶片组件进行自动喷涂的方法 | |
EP2777822B1 (en) | Universal plasma extension gun | |
US20180044771A1 (en) | Aluminum Fan Blade Tip Prepared for Thermal Spray Deposition of Abrasive by Laser Ablation | |
RU140965U1 (ru) | Устройство автоматизированного проведения процесса восстановления лопаток энергетического оборудования | |
Ghigo et al. | Development of a large ion beam figuring facility for correction of optics up to 1.7 m diameter | |
US11790081B2 (en) | Systems and methods for controlling an industrial asset in the presence of a cyber-attack |