Тепловое и напряженно-деформированное состояние литых корпусов регулирующих клапанов энергоблоков мощностью 200 МВт

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2020.03.008
Журнал Проблемы машиностроения
Издатель Институт проблем машиностроения им. А.Н. Подгорного Национальной академии наук Украины
ISSN 0131-2928 (print), 2411-0779 (online)
Выпуск Том 23, № 3, 2020 (сентябрь)
Страницы 8–15

 

Авторы

О. Ю. Черноусенко, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского» (03056, Украина, г. Киев, пр. Победы, 37), e-mail: chernousenko20a@gmail.com, ORCID: 0000-0002-1427-8068

Д. В. Рындюк, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского» (03056, Украина, г. Киев, пр. Победы, 37), e-mail: rel_dv@ukr.net, ORCID: 0000-0001-7770-7547

В. А. Пешко, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского» (03056, Украина, г. Киев, пр. Победы, 37), e-mail: vapeshko@gmail.com, ORCID: 0000-0003-0610-1403

 

Аннотация

Паровые турбины мощностью 200 МВт энергоблоков ДТЭК «Луганская ТЭС» отработали порядка 305–330 тысяч часов при общем количестве пусков от 1438 до 1704 по состоянию на конец 2019 года. Срок продления эксплуатации высокотемпературного энергетического оборудования между планово-предупредительными ремонтами истек. При продлении эксплуатации корпусов цилиндров и роторов  следует уделить внимание и органам парораспределения. Особенностью повторного продления эксплуатации энергоблока мощностью 200 МВт является сверхпарковая наработка энергетического оборудования более 250 тысяч часов и работа оборудования в маневренных режимах (более 1700 пусков из различных тепловых состояний) при покрытии пиков электрической нагрузки с превышением количества пусков для отдельных типов оборудования в два–три раза. Такое значительное число переменных режимов работы негативно сказывается на долговечности работы оборудования и требует изучить влияние основных механизмов повреждаемости на металл литых деталей. В работе приведено расчетное исследование теплового и напряженно-деформированного состояния регулирующих клапанов цилиндров высокого (ЦВД) и среднего давления (ЦСД) турбины К-200-130. Расчеты проведены с использованием трехмерных геометрических моделей, а также с учетом реальных условий эксплуатации. Геометрическая модель корпусов регулирующих клапанов ЦВД построена с учетом сложной геометрии при переходе от подводящих патрубков к паровому объему клапана с последующим сужением сечения отводящего патрубка к регулирующей ступени ЦВД. Аналогично геометрическая модель корпусов регулирующих клапанов ЦСД построена с учетом сложной пространственной геометрии согласно чертежам, предоставленным эксплуатирующей организацией. Числовое исследование теплового и напряженно-деформированного состояния проведено для типовых режимов эксплуатации с использованием метода конечных элементов. Пусковые режимы исследовались в нестационарной постановке, постоянные режимы – в стационарной. Тепловое состояние регулирующих клапанов ЦВД и ЦСД рассчитывалось для трех вариантов пусковых режимов: пуск из холодного состояния при начальной температуре металла 100 °С, из неостывшего состояния при начальной температуре металла 250 °С и из горячего состояния при начальной температуре металла 410 °С. Граничные условия для расчетов теплового состояния определялись с использованием реальных и наиболее характерных пусковых графиков, предоставленных электростанцией. При расчетах теплового состояния для различных пусковых режимов рассмотрены динамики изменения градиентов температур. В ходе исследования напряженно-деформированного состояния установлены основные зоны концентрации напряжений в регулирующих клапанах паровой турбины К-200-130.

 

Ключевые слова: регулирующий клапан, паровая турбина К-200-130, тепловое состояние, градиенты температур, напряженно-деформированное состояние.

 

Полный текст:  загрузить PDF

 

Литература

  1. Сухинин В. П., Канюк Г. И., Пугачева Т. Н. и др. Анализ причин исчерпания ресурса паровой турбины Вісн. НТУ «ХПІ». Сер. Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. 2011. № 5. С. 71–75.
  2. НД МПЕ України. Контроль металу і продовження терміну експлуатації основних елементів котлів, турбін і трубопроводів теплових електростанцій: СОУ-Н МПЕ 40.17.401:2004. Офіц. вид. К.: ГРІФРЕ: М-во палива та енергетики України, 2005. 76 с.
  3. СОУ-Н МЕВ 40.1-21677681-52:2011 Визначення розрахункового ресурсу та оцінки живучості роторів та корпусних деталей турбіни: методичні вказівки / М. Г. Шульженко. Офіц. вид. Міненерговугілля України. К., 2011. 24 с.
  4. Георгиевская Е. В., Гаврилов С. Н. Особенности продления срока службы паровых турбин при наработках, значительно превышающих парковый ресурс. Вісн. НТУ «ХПІ». Сер. Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. 2013. № 12 (986). С. 107–113.
  5. Stoppato A., Mirandola A., Meneghetti G., Lo Casto E. On the operation strategy of steam power plants working at variable load: Technical and economic issues. Energy. 2012. Vol. 37. Iss. 1. P. 228–236. https://doi.org/10.1016/j.energy.2011.11.042.
  6. Mirandola A., Stoppato A., Lo Casto E. Evaluation of the effects of the operation strategy of a steam power plant on the residual life of its devices. Energy. 2010. Vol. 35. Iss. 2. Р. 1024–1032. https://doi.org/10.1016/j.energy.2009.06.024.
  7. Колядюк А. С., Шульженко Н. Г. Оценка ползучести корпуса регулирующего клапана паровой турбины К-325. Вісн. НТУ «ХПІ». Сер. Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. 2014. № 11 (1054). С. 125–131.
  8. Chernousenko O., Rindyuk D., Peshko V. Research on residual service life of automatic locking valve of turbine K-200-130. Eastern–Europ. J. Enterprise Technologies. 2017. Vol. 5. No. 8 (89). P. 39–44. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.112284.
  9. Chernousenko O., Rindyuk D., Peshko V. Re-extension of 200 MW turbine cast casing service. J. Mech. Eng. 2019. Vol. 22. No. 2. P. 14–20. https://doi.org/10.15407/pmach2019.02.014.
  10. Chernousenko O., Peshko V. Computation investigation of the thermal and stress-strain behavior of the rotor of high pressure turbine Т-100/120-130; block No. 1 operated by the PJSC Kharkiv CHPP-5. Bulletin NTU “KhPI”. Ser. Power and heat engineering processes and equipment. 2017. No. 9 (1231). P. 34–40. https://doi.org/10.20998/2078-774X.2017.09.059.

 

Поступила в редакцию 21 февраля 2020 г.