ТЕПЛОВОЕ И НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ КОРПУСА РЕГУЛИРУЮЩЕГО КЛАПАНА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ НА СТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2019.02.037
Журнал Проблемы машиностроения
Издатель Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного Национальной академии наук Украины
ISSN 0131-2928 (print), 2411-0779 (online)
Выпуск Том 22, № 2, 2019 (июнь)
Страницы 37–44

 

Авторы

А. С. Колядюк, ГП «Государственный научно-инженерный центр систем контроля и аварийного реагирования» (04213, Украина, г. Киев, пр. Героев Сталинграда, 64/56), e-mail: duk86@outlook.com, ORCID: 0000-0003-2946-272X

Н Г. Шульженко, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), e-mail: mklshulzhenko@gmail.com, ORCID: 0000-0002-1386-0988

 

Аннотация

Целью данной работы является определение наиболее напряженных зон и оценка возможности появления пластических деформаций корпуса регулирующего клапана в местах появления трещин при эксплуатации на стационарных режимах работы паровой турбины К-325. Задача решается в два этапа. Вначале определяются характеристики течения пара в системе парораспределения и температура корпуса. Затем оценивается упругое напряженно-деформированное состояние корпуса одного из двух блоков клапанов (через который расход пара всегда больше, чем через другой) с использованием значений поля температур корпуса. Характеристики течения пара в системе парораспределения и тепловое состояние корпуса регулирующего клапана определяются численно методом конечных элементов. Скорости, температура и давление пара на стенке корпуса находятся на основе решения уравнения Навье-Стокса в трехмерной постановке. Установлено, что температура пара перед регулирующими клапанами турбины практически не отличается от температуры перед стопорным клапаном. В самом же корпусе за регулирующими клапанами при их частичном открытии может происходить существенное понижение температуры пара из-за дросселирования. Значительное снижение температуры пара в регулирующем клапане (на 100 °С) наблюдается на малых мощностях с номинальным давлением пара за котлом. Расчет упругого напряженно-деформированного состояния корпуса блока регулирования осуществлен с использованием метода конечных элементов на основе трехмерной математической модели деформирования корпуса. В результате получено напряженное состояние корпуса клапана при различных режимах работы турбины. Показано, что отличия в напряжениях для разных режимов связаны с изменениями теплового состояния корпуса клапана и распределением давления на его стенки. Установлены зоны возможных пластических деформаций корпуса клапана, где упругие напряжения превышают предел текучести материала. Из полученных результатов следует, что наиболее опасным режимом по статической прочности корпуса регулирующего клапана является не номинальный режим работы турбины при мощности 320 МВт, а частичный – при 180 МВт.

 

Ключевые слова: течение пара, система парораспределения, термонапряженное состояние, корпус клапана.

 

Полный текст: загрузить PDF

 

Литература

  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. Vol. 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.

 

Поступила в редакцию 27 марта 2019 г.

Принята в печать