Особливості коливань лопаток з титанового сплаву з ерозійними пошкодженнями
Ключові слова:
ерозійні пошкодження, коливання, лопатка, ресурс, титановий сплавАнотація
Розглядається вплив ерозійних пошкоджень на особливості коливань робочих лопаток п'ятого ступеня циліндра низького тиску (ЦНТ) парової турбіни К-1000-60/3000 для атомної електростанції (АЕС). Лопатки виготовлені з титанового сплаву ТС5 і мають довжину 1200 мм. Помітні ерозійні пошкодження спостерігалися в лопатках п'ятого ступеня ЦНТ після відпрацювання понад 180 тис. годин на ВП «Хмельницька АЕС». Найбільша небезпека виникає за рахунок утворення кратерів і щілиноподібних пошкоджень. Такі пошкодження викликають концентрацію напружень, що веде до зниження межі утоми і залишкового ресурсу. Радіус в усті (фронті) ерозійного пошкодження помітно більше, ніж для утомної тріщини. За таких пошкоджень контакту берегів пошкоджень не спостерігається. В процесі досліджень була розроблена скінченноелементна модель лопатки, що має більш густу сітку в області пошкоджень, але менш густу в основному об’ємі лопатки. Виконано багатоваріантні чисельні дослідження коливань лопаток з різною кількістю пошкоджень, які розташовані в різних місцях по довжині лопатки в зоні локалізації напружень, що виникає за рахунок особливостей форм коливань. Виявлено особливості розподілу напружень в зонах пошкоджень. Показано, що збільшення кількості пошкоджень призводить до зростання зони підвищених напружень, але не викликає більшої їх концентрації. Розглянуто коливання лопаток під час дії навантажень умовної величини, що дозволило виявити реальні коефіцієнти концентрації вібраційних напружень в місцях пошкоджень. Це дає можливість використати досвід аналізу коливань компресорних лопаток з титанових сплавів з пошкодженнями. Виявлено ступінь зниження межі витривалості лопаток з титанових сплавів з пошкодженнями. Розроблено рекомендації щодо запобігання небезпечним режимам роботи лопаток турбін К-1000-60/3000 з пошкодженнями.Посилання
Shubenko, A. L.. Kovalskiy, A. E., Vorobyev, Yu. S., Kartmazov G. N., & Romanenko, V. N. (2010). Vliyaniye erozii na osnovnyye ekspluatatsionnyye kharakteristiki rabochey lopatki posledney stupeni tsilindra nizkogo davleniya moshchnoy parovoy turbiny [Effect of erosion on the main operational characteristics of the working blade of the last stage of a low-pressure cylinder of a powerful steam turbine]. Problemy Mashinostroyeniya – Journal of Mechanical Engineering, vol. 13, no. 1, pp. 3–10 [in Russian].
Shubenko, A. L., Kovalskiy, A. E., Vorobyev, Yu. S., Kanilo, S. P & Romanenko, V. N. (2003). Vliyaniye erozii na vibratsionnyye kharakteristiki rabochikh lopatok vlazhno-parovykh turbin [Effect of erosion on the vibration characteristics of wet-steam turbine blades]. Problemy Mashinostroyeniya – Journal of Mechanical Engineering, vol. 6, no. 1, pp. 10–26 [in Russian].
Zinkovskiy, A. P., Tokar I. G., Kruts, V. A., & Krugliy, Ya. D. (2012). Vliyaniye rasseyaniya energii v materiale na kolebaniya lopatok s neodnorodnostyami [Effect of energy dissipation in a material on oscillations of blades with inhomogeneities]. Aviats.-kosm. tekhnika i tekhnologiya − Aerospace Technic and Technology, no. 9 (96), pp. 132–137 [in Russian].
Tokar, I. G., & Zinkovskiy, A. P. (2010). Vliyaniye parametrov lokalnogo povrezhdeniya regulyarnoy sistemy na spektr sobstvennykh chastot kolebaniy i vibronapryazhennost odnotipnykh elementov [Influence of the parameters of local damage of a regular system on the spectrum of natural frequencies of vibrations and the vibration intensity of elements of the same type]. Problemy prochnosti – Strength of Materials, no. 2, pp. 55–64 [in Russian].
Borovkov, V. M., Getsov, L. B., Vorobyev, Yu. S., Kopsov, A. Ya., Petinov, S. V., Pigrova, G. D. & Rybnikov, A. I. (2008). Materialy i prochnost oborudovaniya ТЕС [Materials and strength of TPP equipment].St. Petersburg: Izd-vo Politekhn. un-ta, 612 p. [in Russian].
Vorobyev, Yu. S., Makhnenko, O. V., Ovcharova, N. Yu., Berlizova, T. Yu., & Kulakov, P. N. (2016). Problemy ispolzovaniya novykh materialov dlya lopatochnogo apparata turbomashin [Problems of the use of new materials for turbine bkade systems]. Visnyk NTU 'KhPI'. Ser.: Enerhetychnі ta teplotekhnіchnі protsesy i ustatkuvannia – Bulletin of the NTU 'KhPI'. Series: Power and Heat Engineering Processes and Equipment, no. 9 (1181), pp. 44–49 [in Russian].
Kanel, G. I., Razorenov, S. V., Utkin, A. V., & Fortov, V. E. (1996). Udarno-volnovyye yavleniya v kondensirovannykh sredakh [Shock-wave phenomena in condensed media].Moscow: Yanus-K, 408 p. [in Russian].
Krylov, N. A., Skotnikova, M. A., Tsvetkova G. V., & Ivanova, G. V. (2016). Vliyaniye struktury i fazovogo sostava materiala lopatok parovykh turbin iz titanovogo splava na ikh ustoychivost k erozionnomu razrusheniyu [Influence of the structure and phase composition of the material of steam turbine blades made of titanium alloy on their resistance to erosion destruction. Scientific-tech. statements SPbPU. Natural and engineering sciences.]. Nauch.-tekhn. vedomosti SPbPU. Estestvennyye i inzhenernyye nauki − St. Petersburg State Polytechnic University Journal of Engineering Science and Technology, iss. 3 (249), pp. 86–92 [in Russian].
Petukhov, A. N. (1993). Soprotivleniye ustalosti detaley GTD [Fatigue resistance to GTE components].Moscow: Mashinostroyeniye, 232 p. [in Russian].
TU 1-5-130-78. Prutki katanyye i kovanyye iz titanovogo splava. Marka TS5. Vved. 10.05.78 [TS 1-5-130-78. Rods rolled and forged from titanium alloy. TS5 alloy. Enacted October 5, 1978], 17 p. [in Russian]
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Yu. S. Vorobiov, N. Yu. Ovcharova, A. S. Olkhovskyi, O. V. Makhnenko, V. M. Torop, O. Ye. Hopkalo
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.
Автори, які публікуються в цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи і передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензійного договору (угоди).
- Автори мають право самостійно укладати додаткові договори (угоди) з неексклюзивного поширення роботи в тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати в складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установи або на персональних веб-сайтах) рукопису роботи як до подачі цього рукопису в редакцію, так і під час її редакційної обробки, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії і позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
