Зміни теплового та напружено-деформованого стану ротора ЦВТ потужної турбіни АЕС після пошкодження лопаток

Анотація

На практиці при експлуатації парових турбін мають місце аварійні пошкодження робочих лопаток роторів і направляючих апаратів потужних парових турбін. Головними причинами аварійних зупинок парових турбіни були вібраційна втома матеріалу лопаток, ерозійне пошкодження тіла лопаток і резонансні проблеми при роботі енергообладнання. Виходячи з цього дослідження, по’вязані з оцінкою змін теплового й напружено-деформованого стану елементів енергетичного обладнання, які на АЕС значно впливають на продовження експлуатації турбіни після її пошкодження, є досить актуальними. Розглянуто й проаналізовано зміни теплового й напружено-деформованого стану, які можуть виникнути після пошкодження ротора циліндра високого тиску (ЦВТ) турбіни К-1000-60/3000 енергоблоку ЛМЗ в умовах станції і забезпечать можливість оцінки індивідуального ресурсу й продовження роботи енергоблоку. При розрахунковій оцінці змін теплового та напружено-деформованого стану ротора ЦВТ, беручи до уваги дані технічного аудиту щодо пошкоджень, створена геометрична модель ротора. Проведені дослідження для трьох варіантів конструкцій: вихідний варіант (п’ять ступенів ротора ЦВТ), варіант без робочих лопаток останнього ступеня і варіант без п’ятого ступеня (з чотирма першими ступенями). Для проєктної конструкції при роботі на номінальних параметрах пари найбільш напруженими областями є розвантажувальні отвори 5-го ступеня (σ_i=202,8 МПа), осьовий отвір ротора в області 5-го ступеня (σ_i=195,2 МПа), а також галтель 5-го ступеня з боку кінцевих ущільнень (σ_i=200,3 МПа) і розвантажувальні отвори 4-го і 3-го ступенів з інтенсивністю напружень близько 170–185 МПа. Високі значення інтенсивності напружень в області 5-го ступеня можна пояснити суттєвим зосередженням маси як самого ступеня, так і його робочих лопаток, що провокують значні відцентрові зусилля при роботі на номінальній частоті обертання. Для ротора ЦВТ без робочих лопаток 5-го ступеня спостерігається зміщення максимумів інтенсивності напружень в область розвантажувальних отворів 4-го і 3-го ступенів, а також осьового отвору валу під цими ж ступенями. Максимальне значення напружень складає σ_i max=184,8 МПа. У той же час інтенсивність напружень в області розвантажувальних отворів 5-го ступеня зменшилася майже вдвічі, до рівня в 124 МПа.