Удосконалення методів підвищення довговічності та шляхи реновації парової турбіни - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Удосконалення методів підвищення довговічності та шляхи реновації парової турбіниНа разі на українських ТЕС експлуатуються 43 конденсаційних блоки потужністю 200 МВТ з турбінами К-200-130 виробництва ЛМЗ і 42 блоки з турбінами К-300-240, виготовленими ВАТ «Турбоатом». При визначенні ресурсу служби високотемпературних вузлів парової турбіни на високі й надкритичні параметри пари виходячи з умов їх роботи перше місце серед факторів, що визначають ресурс служби, відводиться повзучості та тривалій міцності. Тема роботи повязана з дослідженнями в рамках держбюджетної НДР №48 «Розробка методів діагностування термонапруженого і вібраційного стану енергомашин на основі тривимірних моделей, їх елементів для обґрунтування продовження ресурсу» (№ ДР 0105U002640), в якій здобувач була виконавцем окремих етапів. Мета дисертаційної роботи - визначення терміну безпечної експлуатації ротора парової турбіни в умовах дії тривалих статичних і циклічних навантажень на основі аналізу параметрів напружено - деформованого стану (НДС). Наукова новизна отриманих результатів полягає у виявленні чинників, що мають превалюючий вплив на довговічність і тріщиностійкість конструкцій високотемпературних роторів парових турбін, і полягає в такому: - вперше виконано розрахунково-теоретичний аналіз впливу конструктивних параметрів ротора на оцінку його тріщиностійкості;Оскільки тривала міцність і повзучість, як і всі інші характеристики металу, визначаються дослідним шляхом, до того ж протягом тривалого часу, а на початок створення турбін з надкритичними параметрами пари дані щодо тривалих характеристик були отримані в результаті спостережень протягом лише 104 год або, рідше, 3·104 год, то прийняті показники ґрунтувалися на екстраполяції дослідних даних на скороченій базі часу. Природно, що консервативний підхід хоча й був виправданий у тій ситуації, проте мав призвести до деякого заниження значень меж тривалої міцності і повзучості, екстрапольованих на базу 105 год відповідно до прийнятого розрахункового ресурсу турбін на надкритичні параметри пари (24,0 МПА, 545 ?С), що зумовило підвищення фактичних запасів міцності. Для всебічного аналізу тривалої статичної і циклічної міцності ротора СТ з урахуванням накопиченої, в найбільш напружених зонах пошкодженості було розглянуто стан цього ротора в таких режимах: стаціонарний режим при номінальному навантаженні - «СР»; пуски з гарячого стану після нічного простою протягом 8-10 год, згідно з графіком - «ПГС»; пуски з неохолодженого стану після добового (20-40 год) і дводобового (50-60 год) зупинів - «ПНС1», «ПНС2»; пуск з холодного стану - «ПХС». З розрахунків виходить, що максимальний рівень інтенсивності пружно-пластичних деформацій ?i у дні терморозвантажувальної канавки при пуску з гарячого стану без попереднього прогрівання ротора досягає значення 0,58 % й істотно відрізняється від значення, отриманого з пружного розрахунку (?i = 0,34 %). Проведено розрахунки, з використанням методу скінченних елементів, коефіцієнтів концентрації умовно-пружних осьових напружень , інтенсивностей напруження й інтенсивностей пружно-пластичних деформацій в терморозвантажувальній канавці думісу ротора СТ турбіни К-200-130 у різних режимах роботи турбіни.У дисертаційній роботі вирішено науково-практичну задачу удосконалення методів підвищення довговічності ротора парової турбіни, визначено термін безпечної експлуатації ротора парової турбіни в умовах дії тривалих статичних і циклічних навантажень. На основі аналізу відомих випадків пошкоджень елементів роторів виявлено фактори, що визначають тривалість надійної експлуатації, виходячи з умов роботи високотемпературних деталей і вузлів, зважаючі, у першу чергу, на повзучість і тривалу міцність. Проведено серію розрахунків, що дозволили визначити зони в конструкції ротора середнього тиску турбіни К-200-130, де найбільш імовірне утворення тріщин, отримати значення параметрів НДС і термоциклічної стійкості при різних режимах експлуатації. На основі розрахунків дано оцінку довговічності роторів за наявності й відсутності терморозвантажувальних канавок, які не впливають на термін служби турбіни з погляду статичної міцності. Встановлено ресурс тривалої міцності ротора виходячи з НДС критичних зон - розточки ротора і галтелі 1-го ступеня - у разі тривалої експлуатації турбіни в базовому режимі.

Основний зміст роботи