Оценка ресурсных показателей ротора высокого давления турбины К-1000-60/3000 при продлении эксплуатации

Авторы

  • Olha Yu. Chernousenko Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского» (3056, Украина, г. Киев, пр. Победы, 37), Ukraine https://orcid.org/0000-0002-1427-8068
  • Vitalii A. Peshko Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского» (3056, Украина, г. Киев, пр. Победы, 37), Ukraine https://orcid.org/0000-0003-0610-1403

Ключевые слова:

атомная электростанция, продление эксплуатации, остаточный ресурс, паровая турбина, малоцикловая усталость, длительная прочность

Аннотация

Надежная работа атомных электростанций (АЭС) является условием устойчивого развития энергетического сектора Украины. На текущем этапе наработка значительной части паротурбинного оборудования АЭС приближается к своему парковому значению. Продление эксплуатации атомных электростанций свыше паркового ресурса требует проведения поверочного расчета остаточного ресурса его основных элементов. Разработана модель оценки ресурсных показателей ротора высокого давления паровой турбины К-1000-60/3000. На базе трехмерного пространственного аналога выполнен расчет теплового и напряженно-деформированного состояния ротора высокого давления для всех типичных эксплуатационных режимов работы. Установлено, что зонами концентрации напряжений являются галтельные переходы и разгрузочные отверстия первых ступеней, а также осевое отверстие турбины в области четвертой и пятой ступеней. Расчет темпов накопления циклической поврежденности в основном металле выполнен с использованием корреляционных зависимостей малоцикловой усталости, поскольку экспериментальные данные касательно сопротивляемости стали 30ХН3М1ФА, из которой изготовлен ротор, в литературе отсутствуют. Рассчитаны допустимые значения чисел циклов пуска из различных тепловых состояний и допустимое время работы при стационарных режимах эксплуатации. Для ротора высокого давления энергоблока № 3 Ровенской АЭС (РАЭС) проведена оценка уровня накопленной циклической и статической повреждаемости. Установлено, что исчерпание длительной прочности стали, как механизм разрушения, имеет доминирующее влияние на ресурсные показатели исследуемого объекта, по сравнению с малоцикловой усталостью. Статическая составляющая накопленной повреждаемости ротора высокого давления турбины К-1000-60/3000 блока № 3 РАЭС Пст=77%, циклическая Пц=11%. Индивидуальный остаточный ресурс составляет 26287 часов, что позволяет продлить срок эксплуатации ротора высокого давления на дополнительные 25 тысяч часов.

Биографии авторов

Olha Yu. Chernousenko, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского» (3056, Украина, г. Киев, пр. Победы, 37)

Доктор технических наук

Vitalii A. Peshko, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского» (3056, Украина, г. Киев, пр. Победы, 37)

Кандидат технических наук

Библиографические ссылки

Dobrovolskyi, V. Ye., Novychenok, L. M., Zavodnyi, M. A., Mukhopad, H. V., Pasternak, V. P., Horieshnik, A. D., … & Veksler, Ye. Ya. (2005). Kontrol metalu i prodovzhennia terminu ekspluatatsii osnovnykh elementiv kotliv, turbin i truboprovodiv teplovykh elektrostantsii [Metal control and extension of service life of the main elements of boilers, turbines and pipelines of thermal power plants]. Regulatory document of the Ministry of Fuel and Energy of Ukraine. Typical instruction SOU-N MPE 40.17.401:2004. Kyiv: HRIFRE, Ministry of Fuel and Energy ofUkraine, 76 p. (in Ukrainian).

Shulzhenko, M. H., Hontarovskyi, P. P., Matiukhin, Yu. I., Melezhyk, I.I., & Pozhydaiev, O. V. (2011). Vyznachennia rozrakhunkovoho resursu ta otsinka zhyvuchosti rotoriv i korpusnykh detalei turbin. [Determination of estimated resource and evaluation of rotor life and body parts of turbines: Methodological guidelines. Regulatory document SOU-N MEV 0.1–21677681–52:2011: approved by the Ministry of Energy and Coal Mining of Ukraine: effective as of 07.07.11. Kyiv: Ministry of Energy and Coal Mining ofUkraine (in Ukrainian).

(1983). Raschet temperaturnykh poley rotorov i korpusov parovykh turbin [Calculation of temperature fields of rotors and steam turbine bodies]. Technical Guidance RTM no. 108.020.16-83, introduced 29.11.1983, instead of RTM 24.020.16-73.Leningrad: NPO CKTI, 112 p. (in Russian).

(1985). Detali parovykh statsionarnykh turbin. Raschot na malotsiklovuyu ustalost [Details of steam stationary turbines. Calculation of low-cycle fatigue]. Technical Guidance RTM no. 108.021.103-85, approved and implemented at the direction of the Ministry of Power Engineering of 13.09.85, no. AZ-002/7382.Moscow, 49 p. (in Russian).

Metodicheskiye ukazaniya o poryadke provedeniya rabot pri otsenke individual'nogo resursa parovykh turbin i prodlenii sroka ikh ekspluatatsii sverkh parkovogo resursa [Procedural Guidelines for Assessment of Individual Service Life of Steam Turbines and Prolongation of Their Operational Life Beyond the Individual Service Life of Steam Turbines and Extending Their Operational Life Beyond The Equipment Service Life]: Industry Guidance Document RD 34.17.440-96.Moscow, 1996, 98 p. (in Russian).

Chernousenko, O. Yu., Ryndiuk, D. V., & Peshko, V. A. (2019). Napruzheno-deformovanyi stan rotora turbiny K-1000-60/3000 pry typovykh rezhymakh ekspluatatsii [Stress-strain state of the K-1000-60 / 3000 turbine rotor at typical operating modes]. Visnyk NTU «KhPI». Ser. Enerhetychni ta teplotekhnichni protsesy y ustatkuvannia – NTU "KhPI" Bulletin: Power and heat engineering processes and equipment, no. 3 (1328), pp. 4–10 (in Ukrainian). https://doi.org/10.20998/2078-774X.2019.03.01.

Peshko, V., Chernousenko, O., Nikulenkova, T., & Nikulenkov, A. (2016). Comprehensive rotor service life study for high & intermediate pressure cylinders of high power steam turbines. Propulsion and Power Research, vol. 5, iss. 4, pp. 302–309. https://doi.org/10.1016/j.jppr.2016.11.008.

Chernousenko, O., Butovsky, L., Rindyuk, D., Granovska, O., & Moroz, O. (2017). Analysis of residual operational resource of high-temperature elements in power and industrial equipment. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, vol. 1, no. 8 (85), pp. 20–26. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.92459.

Загрузки

Опубликован

2019-12-22

Выпуск

Том 22 № 4 (2019)

Раздел

Динамика и прочность машин

Лицензия

Copyright (c) 2019 Olha Yu. Chernousenko, Vitalii A. Peshko

Лицензия Creative Commons

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).