ТЕПЛОВИЙ Й НАПРУЖЕНИЙ СТАН КОРПУСА РЕГУЛЮЮЧОГО КЛАПАНА ПАРОВОЇ ТУРБІНИ НА СТАЦІОНАРНИХ РЕЖИМАХ РОБОТИ

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2019.02.037
Журнал Проблеми машинобудування
Видавець Інститут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного Національної академії наук України
ISSN 0131-2928 (Print), 2411-0779 (Online)
Випуск Том 22, № 2, 2019 (Червень)
Сторінки 37–44

 

Автори

А. С. Колядюк, ДП «Державний науково-інженерний центр систем контролю та аварійного реагування» (04213, м. Київ, пр. Героїв Сталінграду, 64/56), e-mail: duk86@outlook.com, ORCID: 0000-0003-2946-272X

М. Г. Шульженко, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), e-mail: mklshulzhenko@gmail.com, ORCID: 0000-0002-1386-0988

 

Анотація

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.

 

Ключові слова: течія пари, система паророзподілу, термонапружений стан, корпус клапана.

 

Література

  1. Плоткин Е. Р., Лейзерович А.Ш. Пусковые режимы паровых турбин энергоблоков. М.: Энергия, 1980. 192 с.
  2. Зарянкин А. Е., Симонов Б.П. Регулирующие и стопорно-регулирующие клапана паровых турбин. М.: Моск. энерг. ин-т, 2005. 360 с.
  3. Menter, F. R. Eddy Viscosity Transport Equations and their Relation to the k–ε Model. ASME J. Fluids Eng. 1997. 119. Iss. 4. P. 876–884. https://doi.org/10.1115/1.2819511
  4. Колядюк А. С., Шульженко Н. Г., Бабаев И. Н. Численное моделирование течения пара в регулировочном клапане турбины. Вестн. двигателестроения. № 2. С. 106–110.
  5. Колядюк А. С., Шульженко Н. Г., Ершов С.В. Течение пара и распределение температуры в системе парораспределения турбины для различных режимов ее работы. Авиац.-косм. техника и технология. № 7. С. 85–90.
  6. Шульженко Н. Г., Колядюк А. С. Оценка ползучести корпуса регулирующего клапана паровой турбины К-325. Вісн. НТУ «ХПІ». Сер. Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. 2014. №11. С. 125–131.
  7. ПНАЭ Г-7-002-86. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок / Госатомэнергонадзор СССР. М.: Энергоатомиздат, 1989. 525 с.

 

Надійшла до редакції 27 березня 2019 р.

Прийнята до друку