RU2768042C1 - Устройство для нанесения покрытий на лопатки турбин методом электроискрового легирования - Google Patents

Устройство для нанесения покрытий на лопатки турбин методом электроискрового легирования Download PDF

Info

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
Application number
RU2020143845A
Other languages
English (en)
Inventor
Вячеслав Владимирович Мартынов
Дмитрий Вадимович Тарадай
Анатолий Васильевич Беляков
Даниил Михайлович Попов
Алексей Николаевич Горбачев
Светлана Анатольевна Амбражак
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" (ОАО "ВТИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" (ОАО "ВТИ") filed Critical Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" (ОАО "ВТИ")
Priority to RU2020143845A priority Critical patent/RU2768042C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2768042C1 publication Critical patent/RU2768042C1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00Making other particular articles
    • B21D53/78Making other particular articles propeller blades; turbine blades
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING 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
    • B23H7/00Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/26Apparatus for moving or positioning electrode relatively to workpiece; Mounting of electrode
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/04Welding 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.
RU2020143845A 2020-12-29 2020-12-29 Устройство для нанесения покрытий на лопатки турбин методом электроискрового легирования RU2768042C1 (ru)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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