Використання комп’ютерних технологій при модернізації кришок гідротурбін типу ПЛ 20-В-500

image_print
Журнал Проблеми машинобудування
Видавець Інститут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного Національної академії наук України
ISSN 0131-2928 (Print), 2411-0779 (Online)
Випуск Том 21, № 1, 2018 (Березень)
Сторінки 35–44

Автори

О. О. Стрельнікова, Інститут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного Національної академії наук України, м. Харків, Україна
Т. Ф. Медведовська, «Харківтурбоінжиніринг», м. Харків, Україна, e-mail: khte@online.kharkov.ua
К. Л. Медведєва, «Харківтурбоінжиніринг», м. Харків, Україна, e-mail: khte@online.kharkov.ua
О. В. Ліннік, ПАТ «Турбоатом», м. Харків, Україна, е-mail: lynnyk@turboatom.com.ua
O. М. Зеленська, ПАТ «Турбоатом», м. Харків, Україна, е-mail: lynnyk@turboatom.com.ua

Анотація

Описані методики, що розроблені для дослідження динамічного напружено-деформованого стану кришки гідротурбіни, застосування яких обґрунтовано нормативним документом «Розрахунок залишкового ресурсу елементів проточної части гідротурбін ГЕС та ГАЕС. Методичні вказівки» СОУ-Н МЕВ 40.1 -21677681-51:2011. Вперше в тривимірній постановці враховано вплив приєднаних мас води конструкції із застосуванням математичних моделей, що грунтуються на гіперсингулярних рівняннях і поєднанні методів скінченних  та граничних елементів. Отримано чисельні результати, що дозволяють оцінити з урахуванням впливу води, динамічний напружено-деформований стан литої чавунної кришки гідротурбіни ПЛ 20 В-500, а також розробленої для її заміни конструкції сталевої зварної кришки. Виконано аналіз чисельного дослідження та надано рекомендації для проектування зварної кришки, динамічні характеристики якої дозволяють виключити резонансні явища та забезпечити експлуатаційну надійність.

Ключові слова: кришка; гідротурбіна; модернізація; метод скінченних елементів; метод граничних елементів; динамічний напружено-деформований стан

Повний текст: завантажити PDF

Література

  1. Kantor B., Strelnikova O., Medvedovska T., Rzhevska I., Yeseleva O., Lynnyk O., Zelenska O. (2011). Calculation of the Residual Resource of the Elements of the Flowing Section of HPS and HPSPP Hydro-Turbines. Methodological guidelines: normative document. SOU-N MEV 40.1 -21677681-51: 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).
  2. Eigenson, S. N., Titov, V. B. (1978). Experimental Study of the Stressed State of Ribs of Hydro-turbine Head Covers by the Polarization-Optical Method. Power-plant Eng., No 11, pp. 11–14 (in Russian).
  3. Veremeienko, I., Zelenska, O. (1999). Estimation of the Residual Resource of the Head Covers of Hydro-Turbines. Eng. Sci., No 12, pp. 3–8 (in Ukrainian).
  4. Veremeenko, I., Zelenskaya, O., Linnik, A. (2000, September).Finite-element Analysis of Strength and Dynamic Characteristics of Large-Sized Supporting Structures of Hydraulic Turbines. Perfection of Turbo-Units by Methods of Mathematical and Physical Modeling: Tr. Intern. Scientific-Techn. Conf. (pp. 502–508), Kharkov (in Russian).
  5. Medvedovskaya, T., Strelnikova, E., Medvedyeva, K. (2015). Free Hydroelastic Vibrations of Hydroturbine Head Covers. Intern. J. Eng. and Advanced Research Technology (IJEART), Vol. 1, No 1, pp. 45–50 (in Russian). DOI 10.13140/RG.2.1.3527.4961
  6. Degtyarev, K., Glushich, P., Gnitko, V., Strelnikova, E. (2015). Numerical Simulation of Free Liquid-Induced Vibrations in Elastic Shells. Intern. J. Morern Physics and Appl., Vol. 1, No 4, pp. 159–168.
    DOI 10.13140/RG.2.1.1857.5209
  7. Gnitko, V., Naumenko, V., Rozova, L., Strelnikova, E. (2016). Multi-domain Boundary Element Method for Liquid Sloshing Analysis of Tanks with Baffles. J. Basic and Appl. Research Intern. – Vol. 17, No 1, pp. 75–87.
  8. Avramov, K. V., Strelnikova, E. A. (2014). Chaotic Oscillations of Plates During Their Two-Way Interaction with the Flow of a Moving Fluid. Appl. Mech., Vol. 50. No 3, pp. 86–93. DOI: 10.1007 / s10778-014-0633
  9. V. V., Strelnikova, H. A. (2002). Singular Integral Accuracy of Calculations in Two-Dimensional problems. Eng. analysis with boundary elements, No 26, pp. 95–98 (in Russian).
    DOI 10.1016 / S0955-7997 (01) 00041-8
  10. Veremeyenko, I. S., Kantor, B. Ya., Medvedovskaya. T. F., Rzhevskaya, I. E., Andryushchenko, S. A. (2005). Strength, Dynamics of the Bearing Structures and Impellers of Radial-Axial Hydro-Turbines. Aerospace Eng. and Techn., No 9/25, pp. 97–101 (in Russian).
  11. Troshchenko, V. T., Lebedev, A. A, Strizhalo, V. A, Stepanov, G. V, Krivenyuk, V. V. (2000). Mechanical Behavior of Materials Under Various Types of Loading. Kiev: Logos (in Russian).
  12. Birger, I. A., Shorr, V. F., Iosilevich, G. B. (1979). Strength Design of Machine Components. Reference book. Moscow: Mech. Eng. (in Russian).
  13. Troshchenko, V. T., Sosnovsky, L. A. (1987,). Fatigue Resistance in Metals and Alloys. Reference book: in 2 parts. Kyiv: Nauk. Dumka (in Russian).
  14. Medvedovskaya, T. F., Medvedeva, E .L., Linnik A. V., Zelenskaya, O. N. (2017). Analysis of the Static and Dynamic Strength of the Head Cover of a Reversible Hydraulic Machine. Electrical Energy Industry and Electrical Eng: PROMELEKTRO, No 1, pp. 22–26 (in Russian).
  15. Bate, K., Wilson, E. (1982). Numerical Analysis Methods and the Finite Element Method. Moscow: Stroyizdat (in Russian).

 

  1. Кантор Б., Стрельнікова О., Медведовська Т., Ржевська І., Єселева О., Линник О., Зеленська О. Розрахунок залишкового ресурсу елементів проточної частини гідротурбін ГЕС та ГАЕС. Метод. вказівки: норматив. док. СОУ-Н МЕВ 40.1 –21677681–51: 2011: затв. Мін-вом енергетики та вугільної пром-сті України: набув чинності 07.07.11. К., 76 с.
  2. Эйгенсон С. Н., Титов В. Б. Экспериментальное исследование напряженного состояния ребер крышек гидротурбин поляризационно-оптическим методом. Энергомашиностроение. №11. С. 11–14.
  3. Веремеєнко І., Зеленська О. Оцінка залишкового ресурсу кришок гідротурбін. Машинознавство. № 12. С. 3–8.
  4. Веремеенко И., Зеленская О. Конечноэлементный анализ прочностных и динамических характеристик крупногабаритных несущих конструкций гидротурбин. Совершенствование турбоустановок методами математического и физического моделирования: Тр. междунар. науч.-техн. конф. (Харьков, 2000). Харьков, 2000. С. 502–508.
  5. Medvedovskaya T., Strelnikova E., Medvedyeva K. Free Hydroelastic Vibrations of Hydroturbine Head Covers. Intern. Eng. and Advanced Research Techn/ (IJEART). 2015. Vol.1. No 1. P. 45–50.
    DOI 10.13140/RG.2.1.3527.4961
  6. Degtyarev K., Glushich P., Gnitko V., Strelnikova E. Numerical Simulation of Free Liquid-Induced Vibrations in Elastic Shells. Intern. J. of Morern Physics and Appl. 2015. Vol. 1. N 4. P. 159–168.
  7. Gnitko V., Naumenko V., Rozova, L., Strelnikova E. Multi-domain boundary element method for liquid sloshing analysis of tanks with baffles. of Basic and Appl. Research Intern. 2016. Vol. 17. N 1. P. 75–87.
  8. Аврамов К. В., Стрельникова Е. А. Хаотические колебания пластинок при их двустороннем взаимодействии с потоком движущейся жидкости. Прикл. механика. Т. 50. №3. С. 86–93.
  9. Naumenko V. V., Strelnikova H. A. Singular integral accuracy of calculations in two-dimensional problems using boundary element Eng. analysis with boundaryelements. 2002. №26. P. 95–98.
  10. .Веремеенко И. С, Кантор Б. Я., Медведовская Т. Ф., Ржевская И. Е.,. Андрющенко С. А. Прочность, динамика несущих конструкций и рабочих колес радиально-осевых гидротурбин. Авиац.-косм. техника и технология. № 9/25. С. 97–101.
  11. Трощенко В. Т., Лебедев А. А., Стрижало В. А, Степанов Г. В., Кривенюк В. В. Механическое поведение материалов при различных видах нагружния. Киев: Логос, 2000. 571 с.
  12. Биргер И. А., Шорр В. Ф., Иосилевич Г. Б. Расчет на прочность деталей машин. Справ. М.: Машиностроение, 1979. 702 с.
  13. Трощенко В. Т., Сосновский Л. А. Сопротивление усталости металлов и сплавов. Справ: в 2-х ч. Киев: Наук. думка, 1987. Ч.1. 504 с.; Ч.2. 1302 с.
  14. Медведовская Т. Ф., Медведева Е. Л., Линник А. В., Зеленская О. Н. Анализ статической и динамической прочности крышки обратимой гидромашины. Пром.електроенергетика та електротехніка: наук.-техн. виробн.-практ. інформ. зб. «ПРОМЕЛЕКТРО». 2017. № 1. С. 22–26.
  15. Бате К., Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов. М.: Стройиздат, 1982. 448 с.

Надійшла до редакції: 20 листопада 2017 р.

Прийнята до друку