Упруго-напряженное состояние элементов внутреннего корпуса цилиндра высокого давления паровой турбины

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2019.04.032
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, № 4, 2019 (декабрь)
Страницы 32-40

 

Авторы

С. А. Пальков, Акционерное общество «Турбоатом» (61037, Украина, г. Харьков, пр. Московский, 199), e-mail: sergpalkov@gmail.com, ORCID: 0000-0002-2215-0689

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

Оценивается упруго-напряженное состояние внутренних корпусов цилиндров высокого давления (ЦВД) паровых турбин мощностью 300 и 500 МВТ с использованием трехмерной расчетной модели конструкции. Внутренние литые корпуса ЦВД, имеющие сложную пространственную форму и работающие в условиях сложного силового и теплового нагружения, являются одними из наиболее ответственных и дорогостоящих элементов паровых турбин, лимитирующими их ресурс. Применявшиеся в инженерной практике упрощенные расчетные модели не позволяли оценить ряд факторов, определяющих особенности напряженного состояния. Для уточнения распределения напряжений по конструкции внутренних корпусов решается задача напряженно-деформированного состояния (НДС) в трехмерной постановке с учетом условий эксплуатации и контактного взаимодействия фланцев. Чтобы определить степень влияния отдельных факторов на НДС, их учет проводится последовательно. На данном этапе задача о НДС внутреннего корпуса решается в упругой постановке, без учета влияния температурных напряжений и деформаций. Решение контактной задачи во фланцевых соединениях внутренних корпусов основано на применении модели контактного слоя. Зоны предполагаемого контактного взаимодействия представляются контактными элементами, механическое взаимодействие поверхностей контакта определяется величиной их взаимного проникновения. Задача определения НДС внутренних корпусов ЦВД турбин К-325-23,5 и К-540-23,5 в трехмерной постановке решается с использованием метода конечных элементов, общее число элементов – 19553 и 1780141 соответственно. В созданных конечноэлементных моделях учитывается контактное взаимодействие фланцев двух половин корпуса в области горизонтального разъема. В зонах контакта осуществляется сгущение сетки. Приводятся результаты расчетной оценки напряженного состояния внутренних корпусов ЦВД паровых турбин мощностью 300 и 500 МВт при упругом деформировании с учетом влияния нагрузок, возникающих в процессе монтажа и эксплуатации турбин.

 

Ключевые слова: турбина, фланцевое соединение, горизонтальный разъем, внутренний корпус, цилиндр высокого давления, напряженное состояние, перепад давления, граничные условия, расчетная оценка, плоскость разъема.

 

Полный текст: загрузить PDF

 

Литература

  1. Денисюк С. П., Базюк Т. М. Аналіз впливу нерівномірності споживання електроенергії. Східно-європейський журнал передових технологій. 2013. Т. 4. № 8 (64). С. 9–13.
  2. Левашов В. А. Разработка метода расчета термонапряженного состояния корпусных и роторных деталей центробежных газоперекачивающих агрегатов: дис. … канд. техн. наук / Харьк. политехн. ин-т. Харьков, 1991. 211 с.
  3. ГОСТ 20700-75. Болты, шпильки, гайки и шайбы для фланцевых и анкерных соединений с температурой среды от 0º до 650º. М.: Изд-во стандартов, 1975. 22 с.
  4. Свойства сталей и сплавов, применяемых в котлотурбостроении / под ред. А. В. Станюковича. Л.: Центр. котлотурбин. ин-т, 1966. Ч. 1. 219 с.
  5. Дерягин А. А. Формообразование и анимация 3D-объектов на основе тетрагональной регулярной сетки. Прикл. информатика. 2013. № 2 (44). С. 94–101.
  6. Зенкевич О. К. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. 541 с.
  7. Спивак А. С. Механика горных пород. (Применительно к процессам разрушения при бурении скважин). М.: Недра, 1967. 192 с.
  8. Туренко А. Н., Богомолов В. А., Степченко А. С. Компьютерное проектирование и расчет на прочность деталей автомобиля: учеб. пособие. Харьков: Харьк. нац. автомоб.-дор. ун-т, 2003. 336 с.
  9. ОСТ 108.020.132-85. Турбины паровые стационарные. Нормы расчета на прочность корпусов цилиндров и клапанов. Л.: Центр. котлотурбин. ин-т, 1986. 32 с.
  10. Сафонов Л. П., Селезнев К. П., Коваленко А. Н. Тепловое состояние высокоманевренных паровых турбин. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983. 295 с.
  11. Шульженко Н. Г., Гонтаровский П. П., Зайцев Б. Ф. Задачи термопрочности, вибродиагностики и ресурса энергоагрегатов (модели, методы, результаты исследований). Saarbrücken, Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, 2011. 370 c.
  12. Швецов В. Л., Губский А. Н., Пальков И. А., Пальков С. А. Прочность высоконапряженных элементов паровой турбины. Вестн. Нац. техн. ун-та «ХПИ». 2012. № 7. С. 70–75.

 

Поступила в редакцию 18 ноября 2019 г.

Принята в печать