Тепловое и напряженное состояние корпуса регулирующего клапана паровой турбины на стационарных режимах работы
Ключевые слова:
течение пара, система парораспределения, термонапряженное состояние, корпус клапанаАннотация
Целью данной работы является определение наиболее напряженных зон и оценка возможности появления пластических деформаций корпуса регулирующего клапана в местах появления трещин при эксплуатации на стационарных режимах работы паровой турбины К-325. Задача решается в два этапа. Вначале определяются характеристики течения пара в системе парораспределения и температура корпуса. Затем оценивается упругое напряженно-деформированное состояние корпуса одного из двух блоков клапанов (через который расход пара всегда больше, чем через другой) с использованием значений поля температур корпуса. Характеристики течения пара в системе парораспределения и тепловое состояние корпуса регулирующего клапана определяются численно методом конечных элементов. Скорости, температура и давление пара на стенке корпуса находятся на основе решения уравнения Навье-Стокса в трехмерной постановке. Установлено, что температура пара перед регулирующими клапанами турбины практически не отличается от температуры перед стопорным клапаном. В самом же корпусе за регулирующими клапанами при их частичном открытии может происходить существенное понижение температуры пара из-за дросселирования. Значительное снижение температуры пара в регулирующем клапане (на 100 °С) наблюдается на малых мощностях с номинальным давлением пара за котлом. Расчет упругого напряженно-деформированного состояния корпуса блока регулирования осуществлен с использованием метода конечных элементов на основе трехмерной математической модели деформирования корпуса. В результате получено напряженное состояние корпуса клапана при различных режимах работы турбины. Показано, что отличия в напряжениях для разных режимов связаны с изменениями теплового состояния корпуса клапана и распределением давления на его стенки. Установлены зоны возможных пластических деформаций корпуса клапана, где упругие напряжения превышают предел текучести материала. Из полученных результатов следует, что наиболее опасным режимом по статической прочности корпуса регулирующего клапана является не номинальный режим работы турбины при мощности 320 МВт, а частичный – при 180 МВт.Библиографические ссылки
Plotkin, Ye. R. & Leyzerovich, A. Sh. (1980). Puskovyye rezhimy parovykh turbin energoblokov [Start-up modes of steam turbines of power units].Moscow: Energiya, 192 p. (in Russian).
Zaryankin, A. Ye. & Simonov B. P. (2005). Reguliruyushchiye i stoporno-reguliruyushchiye klapana parovykh turbin [Regulating and stop-regulating valves of steam turbines].Moscow: Moscow Power Engineering Institute, 360 p. (in Russian).
Menter, F. R. (1997). Eddy viscosity transport equations and their relation to the k–ε model. ASME Journal of Fluids Engineering, vol. 119, no. 4, pp. 876–884. https://doi.org/10.1115/1.2819511
Kolyadyuk, A. S., Shulzhenko, N. G., & Babayev, I.N. (2011). Chislennoye modelirovaniye techeniya para v regulirovochnom klapane turbiny [Numerical simulation of steam flow in a turbine control valve]. Vestnik dvigatelestroyeniya – Engine Building Bulletin, no. 2, pp. 106–110 (in Russian).
Kolyadyuk, A. S., Shulzhenko, N. G., & Yershov, S. V. (2012). Techeniye para i raspredeleniye temperatury v sisteme paroraspredeleniya turbiny dlya razlichnykh rezhimov yeye raboty [Steam flow and temperature distribution in the steam distribution system of a turbine for various modes of its operation]. Aviatsionno-kosmicheskaya tekhnika i tekhnologiya – Aerospace Technic and Technology, no. 7, pp. 85–90 (in Russian).
Shulzhenko, N. G. & Kolyadyuk, A. S. (2014). Otsenka polzuchesti korpusa reguliruyushchego klapana parovoy turbiny K-325 [Evaluation of the creep of the control valve body of the K-325 steam turbine]. Visnyk NTU «KhPI». Seria Enerhetychni ta teplotekhnichni protsesy y ustatkuvannia – Bulletin of the NTU "KhPI": Power and Heat Engineering Processes and Equipment, no. 11, pp. 125–131 (in Russian).
PNAE G-7-002-86 (1987). Normy rascheta na prochnost oborudovaniya i truboprovodov atomnykh energeticheskikh ustanovok [Rules and regulations in the nuclear power industry PNAE G-7-002-86. Standards for strength calculation of equipment and pipelines of nuclear power plants]. USSR State Committee for Supervision of the Safety of Work in Industry and Atomic Energy. Moscow: Energoatomizdat, 525 p. (in Russian).
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2019 Andrii S. Koliadiuk, Mykola H. Shulzhenko
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NoDerivatives» («Атрибуция — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
Авторы, публикующиеся в этом журнале, соглашаются со следующими условиями:
- Авторы оставляют за собой право на авторство своей работы и передают журналу право первой публикации этой работы на условиях лицензионного договора (соглашения).
- Авторы имеют право заключать самостоятельно дополнительные договора (соглашения) о неэксклюзивном распространении работы в том виде, в котором она была опубликована этим журналом (например, размещать работу в электронном хранилище учреждения или публиковать в составе монографии), при условии сохранения ссылки на первую публикацию работы в этом журнале.
- Политика журнала позволяет размещение авторами в сети Интернет (например, в хранилищах учреждения или на персональных веб-сайтах) рукописи работы, как до подачи этой рукописи в редакцию, так и во время ее редакционной обработки, поскольку это способствует возникновению продуктивной научной дискуссии и позитивно отражается на оперативности и динамике цитирования опубликованной работы (см. The Effect of Open Access).
