Оценка остаточного ресурса литых корпусов регулирующих клапанов энергоблоков мощностью 200 МВт

Авторы

  • Olha Yu. Chernousenko Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского» (03056, Украина, г. Киев, пр. Победы, 37), Ukraine https://orcid.org/0000-0002-1427-8068
  • Dmytro V. Ryndiuk Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского» (03056, Украина, г. Киев, пр. Победы, 37), Ukraine https://orcid.org/0000-0001-7770-7547
  • Vitalii A. Peshko Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского» (03056, Украина, г. Киев, пр. Победы, 37), Ukraine https://orcid.org/0000-0003-0610-1403

Ключевые слова:

остаточный ресурс, длительная прочность, малоцикловая усталость, запас прочности, регулирующий клапан, литой корпус, паровая турбина

Аннотация

В нормативных документах Министерства энергетики и угольной промышленности Украины парковый ресурс высокотемпературного энергетического оборудования энергоблоков 200 МВт ограничен наработкой 220 тыс. ч и числом пусков 800. На сегодняшний день высокотемпературные литые корпуса регулирующих клапанов цилиндров высокого и среднего давления паровых турбин мощностью 200 МВт энергоблоков ДТЭК Луганская ТЭС отработали порядка 305–330 тыс. ч при общем количестве пусков от 1438 до 1704, что превысило парковые характеристики. Поэтому необходимо провести оценку остаточного ресурса корпусов регулирующих клапанов цилиндров высокого и среднего давления паровой турбины К-200-130, чтобы определить возможность их дальнейшей эксплуатации. Данные расчеты выполнены на базе исследований теплового и напряженно-деформированного состояний литого оборудования турбины, проведенных авторами ранее. В работе установлены значения приведенных к симметричному циклу нагружения амплитуд интенсивности деформаций для наиболее типовых переменных режимов работы. Используя экспериментальные кривые малоцикловой усталости стали 15Х1М1ФЛ, были установлены значения допустимого числа пусков и накопленная в основном металле циклическая поврежденность. Значение накопленной в ходе стационарных режимов работы статической поврежденности определялось согласно полученным авторами ранее экспериментальным данным о длительной прочности стали 15Х1М1ФЛ. Проведенные расчеты показали, что суммарная поврежденность корпусов регулирующих клапанов паровой турбины К-200-130 блока № 15 ДТЭК Луганская ТЭС составляет 97 и 98%. Остаточный ресурс металла регулирующих клапанов цилиндров высокого давления практически исчерпан и равен 10 тыс. ч. Остаточная наработка регулирующих клапанов цилиндров среднего давления составляет 7 тыс. ч, т.е. также практически исчерпана, при коэффициентах запаса прочности по количеству циклов и по деформациям на уровне 5 и 1,5, соответственно, а также допускаемом времени работы металла 370 тыс. ч. При увеличении допускаемого времени работы металла до 470 тыс. ч согласно экспериментальным исследованиям КПИ им. Игоря Сикорского суммарная поврежденность металла корпусов клапанов снижается до 80 %, а остаточный ресурс металла увеличивается до 79 и 75 тыс. ч часов для клапанов цилиндров высокого и среднего давления соответственно.

Биографии авторов

Olha Yu. Chernousenko, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского» (03056, Украина, г. Киев, пр. Победы, 37)

Доктор технических наук

Dmytro V. Ryndiuk, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского» (03056, Украина, г. Киев, пр. Победы, 37)

Кандидат технических наук

Vitalii A. Peshko, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского» (03056, 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).

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.

Zhang, D., Engeda, A., Hardin, J., & Aungier, R. (2004). Experimental study of steam turbine control valves. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, vol. 218, pp. 493–507. https://doi.org/10.1243/095440604323052283.

Temelkoska, B. K., Cvetanoski, R. K., Srebrenkoska, S. S., & Mirčeski, V. B. (2019). Causes for steam turbine control valves fracture. Tehnika, vol. 74, iss. 4, pp. 539–545. https://doi.org/10.5937/tehnika1904539T.

Koliadiuk, A. & Shulzhenko, M. (2019). Thermal and stress state of the steam turbine control valve casing, with the turbine operation in the stationary modes. Journal of Mechanical Engineering, vol. 22, no. 2, pp. 37–44. https://doi.org/10.15407/pmach2019.02.037.

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., Ryndiuk, D. V., Peshko, V. A. (2020). Thermal and stress-strain state of cast bodies of control valves of 200 MW power units. Journal of Mechanical Engineering, vol. 23, no. 3, pp. 8–15. https://doi.org/10.15407/pmach2020.03.008.

(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).

Chernousenko, O. & Peshko, V. (2017). Otsenka malotsiklovoy ustalosti, povrezhdennosti i ostatochnogo resursa rotora vysokogo davleniya turbiny T-100/120-130 st. No. 1 PAO «Kharkovskaya TETs-5» [Estimating the low-cycle fatigue, damageability and the residual life of the rotor of high pressure turbine T-100/120-130 of unit No. 1 of PJSC "Kharkiv CHPP-5"]. Vestnik NTU «KhPI». Seriya: Energeticheskiye i teplotekhnicheskiye protsessy i oborudovaniye – Bulletin of NTU "KhPI". Ser.: Power and Heat Engineering Processes and Equipment, no. 10 (1232), pp. 30–37 (in Russian). https://doi.org/10.20998/2078-774X.2017.10.04.

Загрузки

Опубликован

2021-01-10

Выпуск

Том 23 № 4 (2020)

Раздел

Динамика и прочность машин

Лицензия

Copyright (c) 2021 Olha Yu. Chernousenko, Dmytro V. Ryndiuk, 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).