Тепловий і напружено-деформований стан литих корпусів регулюючих клапанів енергоблоків потужністю 200 МВт
Ключові слова:
регулюючий клапан, парова турбіна К-200-130, тепловий стан, градієнти температур, напружено-деформований станАнотація
Парові турбіни потужністю 200 МВт енергоблоків ДТЕК «Луганська ТЕС» відпрацювали близько 305–330 тисяч годин за загального числа пусків від 1438 до 1704 станом на кінець 2019 року. Термін продовження експлуатації високотемпературного енергетичного обладнання між планово-попереджувальними ремонтами закінчився. Продовжуючи експлуатацію корпусів циліндрів і роторів, слід приділити увагу й органам паророзподілу. Особливістю повторного продовження експлуатації енергоблоку потужністю 200 МВт є понадпаркове напрацювання енергетичного обладнання більше 250 тисяч годин і робота обладнання в маневрених режимах (понад 1700 пусків з різних теплових станів) під час покриття піків електричного навантаження з перевищенням кількості пусків для окремих типів обладнання в два-три рази. Таке значне число змінних режимів роботи негативно впливає на довговічність роботи обладнання і вимагає вивчення впливу основних механізмів пошкоджуваності на метал литих деталей. В роботі наведено розрахункове дослідження теплового і напружено-деформованого стану регулюючих клапанів циліндрів високого (ЦВТ) і середнього тиску (ЦСТ) турбіни К-200-130. Розрахунки проведені з використанням тривимірних геометричних моделей, а також з урахуванням реальних умов експлуатації. Геометрична модель корпусів регулюючих клапанів ЦВТ побудована з урахуванням складної геометрії під час переходу від підвідних патрубків до парового об’єму клапана з подальшим звуженням перерізу відвідного патрубка до регулюючого ступеня ЦВТ. Аналогічно геометрична модель корпусів регулюючих клапанів ЦСТ побудована з урахуванням складної просторової геометрії згідно з кресленнями, наданими експлуатуючою організацією. Чисельне дослідження теплового і напружено-деформованого стану проведено для типових режимів експлуатації з використанням методу скінченних елементів. Пускові режими досліджувалися в нестаціонарній постановці, постійні режими – в стаціонарній. Тепловий стан регулюючих клапанів ЦВТ і ЦСТ розраховувався для трьох варіантів пускових режимів: пуск з холодного стану за початкової температури металу 100 °С, з неостиглого стану за початкової температури металу 250 °С і з гарячого стану за початкової температури металу 410 °С. Граничні умови для розрахунку теплового стану визначалися з використанням реальних і найбільш характерних пускових графіків, наданих електростанцією. За розрахунків теплового стану для різних пускових режимів розглянуто динаміку зміни градієнтів температур. В ході дослідження напружено-деформованого стану встановлено основні зони концентрації напружень в регулюючих клапанах парової турбіни К-200-130.Посилання
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.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 O. Yu. Chernousenko, Dmytro V. Ryndiuk, Vitalii A. Peshko
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).
