Продовження безпечної експлуатації турбоустановки К-1000-60/3000 після пошкодження ротора ЦВТ

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2024.01.015
Журнал Проблеми машинобудування
Видавець Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
ISSN 2709-2984 (print), 2709-2992 (online)
Випуск Том 27, № 1, 2024 (березень)
Сторінки 15–25

 

Автори

О. Ю. Черноусенко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» (03056, Україна, м. Київ-56, пр. Перемоги, 37), e-mail: chernousenko20a@gmail.com, ORCID: 0000-0002-1427-8068

В. А. Пешко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» (03056, Україна, м. Київ-56, пр. Перемоги, 37), e-mail: vapeshko@gmail.com, ORCID: 0000-0003-0610-1403

О. П. Усатий, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» (61002, Україна, м. Харків, вул. Кирпичова, 2), e-mail: alpaus@ukr.net, ORCID: 0000-0002-8568-5007

 

Анотація

Нині, коли на території України ведуться широкомасштабні бойові дії, включення вітчизняної енергосистеми до європейської є надійною складовою забезпечення електричною енергією енергетичного ринку країни. Проте передумовою сталої роботи енергетичного сектору України, на переконання фахівців, все-таки вважається безперебійна й безпечна робота атомних електростанцій. Мета публікації полягає в оцінці пошкоджуваності, індивідуального ресурсу ротора циліндра високого тиску (ЦВТ) турбіни К-1000-60/3000 енергоблоку ЛМЗ після пошкодження лопаток для подовження експлуатації енергоблоку в умовах напруженого стану роботи енергосистеми. Одним із найбільш ефективних шляхів часткового вирішення проблеми заміщення генеруючих потужностей є продовження строків експлуатації енергоблоків АЕС після завершення проєктного строку експлуатації за умови виконання норм ядерної та радіаційної безпеки. Перегляд раніше встановлених строків служби енергетичного обладнання енергоблоків АЕС передбачає оцінку залишкового ресурсу енергетичного обладнання згідно з нормативними документами. Після аварійного пошкодження робочих лопаток останнього ступеня ротора ЦВТ турбіни К-1000-60/3000 енергоблоку ЛМЗ виникла необхідність у вивченні циклічної та статичної пошкоджуваності, індивідуального залишкового ресурсу ротора ЦВТ. У процесі досягнення поставленої мети були 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). Проведений розрахунок ресурсних показників ротора у виконанні ЦВТ без робочих лопаток 5-го ступеня показує, що накопичене в основному металі статичне пошкодження складає 52%, циклічне пошкодження – це 5% при застосуванні нормативних запасів міцності по числу циклів і по деформаціях на рівні nN=10 і nε=1,5 згідно з рекомендаціями СОУ-Н МЕВ 40.1-21677681-52:2011. Таким чином, сумарне пошкодження основного металу складає 57%, що встановлює залишковий ресурс ротора ЦВТ на рівні 88,4 тисяч годин. Проведений розрахунок ресурсних показників ротора у виконанні ЦВТ без всього 5-го ступеня показує, що накопичене в основному металі статичне пошкодження становить 52%, циклічне пошкодження – 6% при застосуванні нормативних запасів міцності по числу циклів та по деформаціях на вищезазначеному рівні. Сумарне пошкодження основного металу складає 58%, що визначає залишковий ресурс ротора ЦВТ на рівні 85,6 тисяч годин.

 

Ключові слова: атомна електростанція, парова турбіна, К-1000-60/3000, циліндр високого тиску, ротор циліндра високого тиску, потужність, тиск, температура, втрата, парковий ресурс, нестаціонарна теплопровідність, тепловий стан, напружено-деформований стан, малоциклова втома, довготривала міцність, залишковий ресурс, допустиме число пусків.

 

Повний текст: завантажити PDF

 

Література

  1. Черноусенко О. Ю., Риндюк Д. В., Пешко В. А. Оцінка залишкового ресурсу та подовження експлуатації парових турбін великої потужності (частина 3): монографія для науковців та докторів філософії за спеціальністю 144 «Теплоенергетика». Київ: НТУУ «КПІ імені Ігоря Сікорського», 2020. 297 с.
  2. ГКД 34.20.507-2003 Технічна експлуатація електричних станцій і мереж. Правила (ПТЕ) (в редакції наказу Міністерства енергетики та вугільної промисловості України від 21.06.2019 № 271): галузевий керівний документ. Київ: ГРІФРЕ, 2003. 599 с.
  3. СОУ-Н МПЕ 40.17.401:2021. Контроль металу і продовження терміну експлуатації основних елементів котлів, турбін і трубопроводів теплових електростанцій. Типова інструкція. Офіц. вид. Київ: ГРІФРЕ: Міністерство палива та енергетики України, 2021. 214 с.
  4. Визначення розрахункового ресурсу та оцінка живучості роторів і корпусних деталей турбін. Методичні вказівки: СОУ- Н МЕВ 40.1–21677681– 52:2011 / М. Г. Шульженко, П. П. Гонтаровський, Ю. І. Матюхін, І. І. Мележик, О. В. Пожидаєв. Київ: ОЕП «ГРІФРЕ»: М-во енергетики та вугільної пром-сті України, 2011. 42 с.
  5. Металографічні методи дослідження елементів теплоенергетичного устаткування. Положення: СОУ-Н ЕЕ 20.321:2009. Офіц. вид. Київ: ГРІФРЕ: М-во палива та енергетики України, 2009. 69 с.
  6. Peshko V., Chernousenko O., Nikulenkova T., Nikulenkov А. Comprehensive rotor service life study for high & intermediate pressure cylinders of high power steam turbines. Propulsion and Power Research. 2016. Vol. 5. Iss. 4. Р. 302–309. https://doi.org/10.1016/j.jppr.2016.11.008.
  7. Chernousenko O., Butovsky L., Rindyuk D., Granovska O., Moroz O. Аnalysis of residual operational resource of high-temperature elements in power and industrial equipment. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies – Еnergy-saving technologies and equipment. 2017. Vol. 1. No. 8 (85). P. 20–26. http://dx.doi.org/10.15587/1729-4061.2017.92459.
  8. Черноусенко О. Ю., Риндюк Д. В., Пешко В. А. Напружено-деформований стан ротора турбіни К-1000-60/3000 при типових режимах експлуатації. Вісник НТУ «ХПІ». Сер.: Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. 2019. № 3 (1328). С. 4–10. https://doi.org/10.20998/2078-774X.2019.03.01.
  9. Chernousenko O. Yu., Peshko V. A. Assessment of resource parameters of the extended operation high-pressure rotor of the K-1000-60/3000 turbine. Journal of Mechanical Engineering – Problemy Mashynobuduvannia. 2019. Vol. 22. No. 4. P. 41–47. https://doi.org/10.15407/pmach2019.04.041.14.
  10. Chernousenko O., Nikulenkova T., Peshko V., Nikulenkov A. Approach to impact assessment of the rated power uprate of NPP unit on the service life of the turbine critical elements. Rocznik Ochrona Środowiska. 2021. Vol. 22. No. 1. P. 105–116.

 

Надійшла до редакції 14.08.2023