Термонапружений стан замкового з’єднання робочих лопаток першого ступеня турбіни К-500-240
Ключові слова:
турбіна, замкове з'єднання, робоча лопатка, напружений стан, контактний тиск, температурне поле, жорсткість контактуАнотація
Досліджується вплив температурного поля на напружений стан елементів замкового з'єднання лопаток турбіни, де спостерігалися поломки. З'єднання робочих лопаток турбін при підводі тепла від парового потоку знаходиться в умовах нерівномірного нагрівання. За таких умов змінюються фізико-механічні властивості матеріалів і спостерігаються градієнти температури, що викликає неоднакове теплове розширення окремих частин конструкції. Це призводить до температурних напружень, які в поєднанні з механічними напруженнями від зовнішніх навантажень можуть викликати істотну пластичну деформація конструкції, породжувати тріщини або пошкодження конструкцій. Для уточнення розподілу напружень по конструкції замкового з'єднання розв'язується задача з урахуванням температурного поля. Розв’язання задачі здійснюється в термоконтактній постановці з урахуванням впливу теплообміну на передачу зусиль в замковому з'єднанні. Задача контактної взаємодії є істотно нелінійною, і зв'язок температурної задачі із задачею механіки здійснюється через заздалегідь невідомі граничні умови в контакті. Напружений стан і характер контактної взаємодії залежать від розподілу температури, що визначається умовами взаємодії. Розв’язок термоконтактної задачі в замковому з'єднанні базується на застосуванні моделі контактного шару. Зони передбачуваної контактної взаємодії визначаються контактними елементами. Механічна взаємодія поверхонь контакту визначається величиною їхнього взаємного проникнення. Задача розв’язується з використанням методу скінченних елементів, загальне число елементів - 371498. У розглянутій моделі є кілька зон контактної взаємодії: а саме, область дотику штифтів з диском, а також із замковою лопаткою і призамковими лопатками; область дотику опорних площадок хвоста призамкової лопатки і хвостовика диска. У зонах контакту здійснюється згущення сітки. Наведені результати розрахунку у вигляді розподілу температури по замковому з'єднанню. Показано, що має місце перепад температури по радіусу і ширині диска. Температура 533 °С з боку входу пари падає до рівня 525 °С з боку виходу пари. Наводяться результати попередньої оцінки напруженого стану замкового з'єднання робочих лопаток першого ступеня циліндра середнього тиску парової турбіни, які свідчать про значні напруження, здатні викликати пластичну деформацію.Посилання
Shvetsov, V. L., Gubskiy, A. N., Palkov, I. A., & Palkov, S. A. (2012). Prochnost vysokonapryazhennykh elementov parovoy turbiny [Strength of high-stressed elements of a steam turbine]. Vestn. NTU «KhPI». Ser. Energeticheskiye i teplotekhnicheskiye protsessy i oborudovaniye – Bulletin of NTU "KhPI". Series: Power and Heat Engineering Processes and Equipment, no. 7, pp. 70–75 (in Russian).
Shulzhenko, N. G., Grishin, N. N., & Palkov I.A. (2013). Napryazhennoye sostoyaniye zamkovogo soyedineniya rabochikh lopatok turbiny [Stressed state of the lock joint of turbine blades]. Problemy mashinostroyeniya – Journal of Mechanical Engineering, vol. 16, no. 3, pp. 37–45 (in Russian).
Shvetsov, V. L., Litovka, V. A., Palkov I. A., & Palkov S. A. (2012). Issledovaniye napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya zamkovogo soyedineniya rabochikh lopatok [Investigation of the stress-strain state of the lock joint of rotor blades]. Problemy mashinostroyeniya – Journal of Mechanical Engineering, vol. 15, no. 2, pp. 31–36 (in Russian).
Podgornyy, A. N., Marchenko, G. A., Gontarovskiy, P. P., & Kirkach, B. N. (1984). Resheniye prikladnykh kontaktnykh zadach metodom konechnykh elementov [Solution of applied contact problems by the finite element method].Kharkov: IPMash ANUSSR, 64 p. (in Russian).
(2002). Metodicheskiye ukazaniya po rassledovaniyu prichin povrezhdeniy detaley rotorov parovykh turbin elektrostantsiy [Guidelines for investigating the causes of damage to rotor parts of steam turbines of power plants]: Regulatory document RD 153-34.1-17.424-2001.Moscow: All-Russia Thermal Engineering Institute (JSC "VTI"), 82 p. (in Russian).
Shulzhenko, N. G., Gontarovskiy, P. P., & Zaytsev, B. F. (2011). Zadachi termoprochnosti, vibrodiagnostiki i resursa energoagregatov (modeli, metody, rezultaty issledovaniy). [Problems of thermal strength, vibrodiagnostics and resource of power units (models, methods, results of research)].Saarbrücken,Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, 370 p. (in Russian).
Liberman, L. Ya. & Peysikhis M. I. (1997). Svoystva staley i splavov, primenyayemykh v kotloturbostroyenii (spravochnik): v 3-kh t. [Properties of steels and alloys used in boiler turbine construction (reference book): in 3 vols.]. Leningrad: JSC I. I. Polzunov Scientific and Development Association on the Research and Design of Power Equipment (in Russian).
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Ihor A. Palkov, 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).
