Тепловий й напружений стан корпуса регулюючого клапана парової турбіни на стаціонарних режимах роботи
Ключові слова:
течія пари, система паророзподілу, термонапружений стан, корпус клапанаАнотація
Метою даної роботи є визначення найбільш напружених зон і оцінка можливості появи пластичних деформацій корпусу регулюючого клапана в місцях появи тріщин під час експлуатації на стаціонарних режимах роботи парової турбіни К-325. Задача розв’язується в два етапи. Спочатку визначаються характеристики течії пари в системі паророзподілу та температура корпусу. Потім оцінюється пружний напружено-деформований стан корпусу одного з двох блоків клапанів (через який витрата пари завжди більша, ніж через інший) з використанням значень поля температур корпусу. Характеристики течії пари в системі паророзподілу та тепловий стан корпусу регулюючого клапана визначаються чисельно методом скінченних елементів. Швидкості, температура та тиск пари на стінці корпусу знаходяться на основі розв’язання рівняння Нав'є-Стокса в тривимірній постановці. Встановлено, що температура пари перед регулюючими клапанами турбіни практично не відрізняється від температури перед стопорним клапаном. У самому ж корпусі за регулюючими клапанами за їх часткового відкриття може відбуватися суттєве зниження температури пара через дроселювання. Значне зниження температури пари в регулюючому клапані (на 100 °С) спостерігається на малих потужностях з номінальним тиском пари за котлом. Розрахунок пружного напружено-деформованого стану корпусу блоку регулювання здійснено з використанням методу скінченних елементів на основі тривимірної математичної моделі деформування корпусу. В результаті отримано напружений стан корпусу клапана за різних режимів роботи турбіни. Показано, що відмінності в напруженнях для різних режимів пов'язані зі змінами теплового стану корпусу клапана та розподілом тиску на його стінки. Встановлено зони можливих пластичних деформацій корпусу клапана, де пружні напруження перевищують межу плинності матеріалу. З отриманих результатів випливає, що найбільш небезпечним режимом за статичної міцності корпусу регулюючого клапана є неномінальний режим роботи турбіни за потужності 320 МВт, а частковий – за 180 МВт.Посилання
Plotkin, Ye. R. & Leyzerovich, A. Sh. (1980). Puskovyye rezhimy parovykh turbin energoblokov [Start-up modes of steam turbines of power units].Moscow: Energiya, 192 p. (in Russian).
Zaryankin, A. Ye. & Simonov B. P. (2005). Reguliruyushchiye i stoporno-reguliruyushchiye klapana parovykh turbin [Regulating and stop-regulating valves of steam turbines].Moscow: Moscow Power Engineering Institute, 360 p. (in Russian).
Menter, F. R. (1997). Eddy viscosity transport equations and their relation to the k–ε model. ASME Journal of Fluids Engineering, vol. 119, no. 4, pp. 876–884. https://doi.org/10.1115/1.2819511
Kolyadyuk, A. S., Shulzhenko, N. G., & Babayev, I.N. (2011). Chislennoye modelirovaniye techeniya para v regulirovochnom klapane turbiny [Numerical simulation of steam flow in a turbine control valve]. Vestnik dvigatelestroyeniya – Engine Building Bulletin, no. 2, pp. 106–110 (in Russian).
Kolyadyuk, A. S., Shulzhenko, N. G., & Yershov, S. V. (2012). Techeniye para i raspredeleniye temperatury v sisteme paroraspredeleniya turbiny dlya razlichnykh rezhimov yeye raboty [Steam flow and temperature distribution in the steam distribution system of a turbine for various modes of its operation]. Aviatsionno-kosmicheskaya tekhnika i tekhnologiya – Aerospace Technic and Technology, no. 7, pp. 85–90 (in Russian).
Shulzhenko, N. G. & Kolyadyuk, A. S. (2014). Otsenka polzuchesti korpusa reguliruyushchego klapana parovoy turbiny K-325 [Evaluation of the creep of the control valve body of the K-325 steam turbine]. Visnyk NTU «KhPI». Seria Enerhetychni ta teplotekhnichni protsesy y ustatkuvannia – Bulletin of the NTU "KhPI": Power and Heat Engineering Processes and Equipment, no. 11, pp. 125–131 (in Russian).
PNAE G-7-002-86 (1987). Normy rascheta na prochnost oborudovaniya i truboprovodov atomnykh energeticheskikh ustanovok [Rules and regulations in the nuclear power industry PNAE G-7-002-86. Standards for strength calculation of equipment and pipelines of nuclear power plants]. USSR State Committee for Supervision of the Safety of Work in Industry and Atomic Energy. Moscow: Energoatomizdat, 525 p. (in Russian).
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Andrii S. Koliadiuk, Mykola H. Shulzhenko
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).
