Тепловое и напряженно-деформированное состояние литых корпусов регулирующих клапанов энергоблоков мощностью 200 МВт
Ключевые слова:
регулирующий клапан, паровая турбина К-200-130, тепловое состояние, градиенты температур, напряженно-деформированное состояниеАннотация
Паровые турбины мощностью 200 МВт энергоблоков ДТЭК «Луганская ТЭС» отработали порядка 305–330 тысяч часов при общем количестве пусков от 1438 до 1704 по состоянию на конец 2019 года. Срок продления эксплуатации высокотемпературного энергетического оборудования между планово-предупредительными ремонтами истек. При продлении эксплуатации корпусов цилиндров и роторов следует уделить внимание и органам парораспределения. Особенностью повторного продления эксплуатации энергоблока мощностью 200 МВт является сверхпарковая наработка энергетического оборудования более 250 тысяч часов и работа оборудования в маневренных режимах (более 1700 пусков из различных тепловых состояний) при покрытии пиков электрической нагрузки с превышением количества пусков для отдельных типов оборудования в два–три раза. Такое значительное число переменных режимов работы негативно сказывается на долговечности работы оборудования и требует изучить влияние основных механизмов повреждаемости на металл литых деталей. В работе приведено расчетное исследование теплового и напряженно-деформированного состояния регулирующих клапанов цилиндров высокого (ЦВД) и среднего давления (ЦСД) турбины К-200-130. Расчеты проведены с использованием трехмерных геометрических моделей, а также с учетом реальных условий эксплуатации. Геометрическая модель корпусов регулирующих клапанов ЦВД построена с учетом сложной геометрии при переходе от подводящих патрубков к паровому объему клапана с последующим сужением сечения отводящего патрубка к регулирующей ступени ЦВД. Аналогично геометрическая модель корпусов регулирующих клапанов ЦСД построена с учетом сложной пространственной геометрии согласно чертежам, предоставленным эксплуатирующей организацией. Числовое исследование теплового и напряженно-деформированного состояния проведено для типовых режимов эксплуатации с использованием метода конечных элементов. Пусковые режимы исследовались в нестационарной постановке, постоянные режимы – в стационарной. Тепловое состояние регулирующих клапанов ЦВД и ЦСД рассчитывалось для трех вариантов пусковых режимов: пуск из холодного состояния при начальной температуре металла 100 °С, из неостывшего состояния при начальной температуре металла 250 °С и из горячего состояния при начальной температуре металла 410 °С. Граничные условия для расчетов теплового состояния определялись с использованием реальных и наиболее характерных пусковых графиков, предоставленных электростанцией. При расчетах теплового состояния для различных пусковых режимов рассмотрены динамики изменения градиентов температур. В ходе исследования напряженно-деформированного состояния установлены основные зоны концентрации напряжений в регулирующих клапанах паровой турбины К-200-130.
Библиографические ссылки
Sukhinin, V. P., Kanyuk, G. I., & Pugacheva, T. N. (2011). Analiz prichin ischerpaniya resursa parovoy turbiny [Analysis of the causes of exhaustion of the steam turbine resource]. Vestnik NTU «KHPI». Seriya: Energeticheskiye i teplotekhnicheskiye protsessy i oborudovaniye – NTU "KhPI" Bulletin: Power and heat engineering processes and equipment, no. 5, pp. 71–75 (in Russian).
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 of Ukraine, 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 of Ukraine (in Ukrainian).
Georgiyevskaya, Ye. V. & Gavrilov, S. N. (2013). Osobennosti prodleniya sroka sluzhby parovykh turbin pri narabotkakh, znachitelno prevyshayushchikh parkovyy resurs [Features of prolongation of the service life of steam turbines with operating time significantly exceeding beyond-design life]. Vestnik NTU «KHPI». Seriya: Energeticheskiye i teplotekhnicheskiye protsessy i oborudovaniye – NTU "KhPI" Bulletin: Power and heat engineering processes and equipment, no. 12 (986), pp. 107–113 (in Russian).
Stoppato, A., Mirandola, A., Meneghetti, G., & Lo Casto, E. (2012). On the operation strategy of steam power plants working at variable load: Technical and economic issues. Energy, vol. 37, iss. 1, pp. 228–236. https://doi.org/10.1016/j.energy.2011.11.042.
Mirandola, A., Stoppato, A., & Lo Casto, E. (2010). Evaluation of the effects of the operation strategy of a steam power plant on the residual life of its devices. Energy, vol. 35, iss. 2, pp. 1024–1032. https://doi.org/10.1016/j.energy.2009.06.024.
Kolyadyuk, A. S. & Shulzhenko, N. G. (2014). Otsenka polzuchesti korpusa reguliruyushchego klapana parovoy turbiny K-325 [Assessment of creep of the control valve body of the K-325 steam turbine]. Vestnik NTU «KHPI». Seriya: Energeticheskiye i teplotekhnicheskiye protsessy i oborudovaniye – NTU "KhPI" Bulletin: Power and heat engineering processes and equipment, no. 11 (1054), pp. 125–131 (in Russian).
Chernousenko, O., Rindyuk, D., & Peshko, V. (2017). Research on residual service life of automatic locking valve of turbine K-200-130. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, vol. 5, no. 8 (89), pp. 39–44. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.112284.
Chernousenko, O. Yu., Ryndyuk, D. V., & Peshko, V. A. (2019). Re-extension of 200 MW turbine cast casing service. Journal of Mechanical Engineering, vol. 22, no. 2, pp. 14–20. https://doi.org/10.15407/pmach2019.02.014.
Chernousenko, O. & Peshko, V. (2017). Computation investigation of the thermal and stress-strain behavior of the rotor of high pressure turbine Т-100/120-130; block No. 1 operated by the PJSC Kharkiv CHPP-5. Bulletin of NTU "KhPI". Ser. Power and heat engineering processes and equipment, no. 9 (1231), pp. 34–40. https://doi.org/10.20998/2078-774X.2017.09.059.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2020 O. Yu. Chernousenko, Dmytro V. Ryndiuk, Vitalii A. Peshko
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).
