Упруго-напряженное состояние элементов внутреннего корпуса цилиндра высокого давления паровой турбины
Ключевые слова:
турбина, фланцевое соединение, горизонтальный разъем, внутренний корпус, цилиндр высокого давления, напряженное состояние, перепад давления, граничные условия, расчетная оценка, плоскость разъемаАннотация
Оценивается упруго-напряженное состояние внутренних корпусов цилиндров высокого давления (ЦВД) паровых турбин мощностью 300 и 500 МВТ с использованием трехмерной расчетной модели конструкции. Внутренние литые корпуса ЦВД, имеющие сложную пространственную форму и работающие в условиях сложного силового и теплового нагружения, являются одними из наиболее ответственных и дорогостоящих элементов паровых турбин, лимитирующими их ресурс. Применявшиеся в инженерной практике упрощенные расчетные модели не позволяли оценить ряд факторов, определяющих особенности напряженного состояния. Для уточнения распределения напряжений по конструкции внутренних корпусов решается задача напряженно-деформированного состояния (НДС) в трехмерной постановке с учетом условий эксплуатации и контактного взаимодействия фланцев. Чтобы определить степень влияния отдельных факторов на НДС, их учет проводится последовательно. На данном этапе задача о НДС внутреннего корпуса решается в упругой постановке, без учета влияния температурных напряжений и деформаций. Решение контактной задачи во фланцевых соединениях внутренних корпусов основано на применении модели контактного слоя. Зоны предполагаемого контактного взаимодействия представляются контактными элементами, механическое взаимодействие поверхностей контакта определяется величиной их взаимного проникновения. Задача определения НДС внутренних корпусов ЦВД турбин К-325-23,5 и К-540-23,5 в трехмерной постановке решается с использованием метода конечных элементов, общее число элементов – 19553 и 1780141 соответственно. В созданных конечноэлементных моделях учитывается контактное взаимодействие фланцев двух половин корпуса в области горизонтального разъема. В зонах контакта осуществляется сгущение сетки. Приводятся результаты расчетной оценки напряженного состояния внутренних корпусов ЦВД паровых турбин мощностью 300 и 500 МВт при упругом деформировании с учетом влияния нагрузок, возникающих в процессе монтажа и эксплуатации турбин.Библиографические ссылки
Denysiuk, S. P. & Baziuk, T. M. (2013). Analiz vplyvu nerivnomirnosti spozhyvannia elektroenerhii [Analysis of the influence of uneven electricity consumption]. Skhidno-yevropeiskyi zhurnal peredovykh tekhnolohii – Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, vol. 4, no. 8 (64), pp. 9–13 (in Ukrainian).
Levashov, V. A. (1991). Razrabotka metoda rascheta termonapryazhennogo sostoyaniya korpusnykh i rotornykh detaley tsentrobezhnykh gazoperekachivayushchikh agregatov [Development of a method for calculating the thermally stressed state of body and rotor parts of centrifugal gas-pumping units]: thesis … Cand. Sci. (Engineering), Kharkov, Kharkov Polytechnic Institute, 211 p. (in Russian).
(1975).GOST 20700-75 Bolty, shpilki, gayki i shayby dlya flantsevykh i ankernykh soyedineniy s temperaturoy sredy ot 0º do 650º [Bolts, studs, nuts and washers for flange and anchor joints with a medium temperature from 0º to 650º].Moscow: Izdatelstvo standartov, 22 p. (in Russian).
Stanyukovich, A. V. (eds.) (1966). Svoystva staley i splavov, primenyayemykh v kotloturbostroyenii [Properties of steels and alloys used in boiler turbine construction].Leningrad: Tsentralnyy kotloturbinnyy institut, 2019 p. (in Russian).
Deryagin, A. A. (2013). Formoobrazovaniye i animatsiya 3D-obyektov na osnove tetragonalnoy regulyarnoy setki [Formation and animation of 3D objects based on a tetragonal regular mesh]. Prikladnaya informatika – Journal of Applied Informatics, vol. 44, no. 2, pp. 94–101 (in Russian).
Zenkevich, O. K. (1975). Metod konechnykh elementov v tekhnike [Finite Element Method in Engineering].Moscow: Mir, 541 p. (in Russian).
Spivak, A. S. (1967). Mekhanika gornykh porod. (Primenitelno k protsessam razrusheniya pri burenii skvazhin) [Rock Mechanics. (In relation to the processes of destruction during well drilling)].Moscow: Nedra, 192 p. (in Russian).
Turenko, A. N., Bogomolov, V. A., & Stepchenko, A. S. (2003). Kompyuternoye proyektirovaniye i raschet na prochnost detaley avtomobilya: uchebnoye posobiye [Computer design and strength analysis of car parts: Tutorial].Kharkov:Kharkov National Automobile andHighwayUniversity, 336 p. (in Russian).
(1986). Turbiny parovyye statsionarnyye. Normy rascheta na prochnost' korpusov tsilindrov i klapanov [Stationary steam turbines. Strength calculation standards for cylinder bodies and valves]: Industry Standard OST 108.020.132-85.Moscow: Ministry of Power Engineering, 32 p. (in Russian).
Safonov, L. P., Seleznev, K. P., & Kovalenko, A. N. (1983). Teplovoye sostoyaniye vysokomanevrennykh parovykh turbin [Thermal state of highly maneuverable steam turbines]. Leningrad: Mashinostroyeniye, 295 p. (in Russian).
Shulzhenko, N. G., Gontarovskiy, P. P., & Zaytsev, B. F. (2011). Zadachi termoprochnosti, vibrodiagnostiki i resursa energoagregatov (modeli, metody, rezultaty issledovaniy). [Problems of thermal strength, vibrodiagnostics and resource of power units (models, methods, results of research)].Saarbrücken,Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, 370 p. (in Russian).
Shvetsov, V. L., Gubskiy, A. N., Palkov, I. A., & Palkov, S. A. (2012). Prochnost vysokonapryazhennykh elementov parovoy turbiny [Strength of high-stressed elements of a steam turbine]. Vestn. NTU «KhPI». Ser. Energeticheskiye i teplotekhnicheskiye protsessy i oborudovaniye – Bulletin of NTU "KhPI". Series: Power and Heat Engineering Processes and Equipment, no. 7, pp. 70–75 (in Russian).
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2019 Serhii A. Palkov, 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).
