Оценка остаточного ресурса литых корпусов регулирующих клапанов энергоблоков мощностью 200 МВт

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2020.04.022
Журнал Проблемы машиностроения
Издатель Институт проблем машиностроения им. А.Н. Подгорного Национальной академии наук Украины
ISSN 2709-2984 (print), 2709-2992 (online)
Выпуск Том 23, № 4, 2020 (декабрь)
Страницы 22–28

 

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

В нормативных документах Министерства энергетики и угольной промышленности Украины парковый ресурс высокотемпературного энергетического оборудования энергоблоков 200 МВт ограничен наработкой 220 тыс. ч и числом пусков 800. На сегодняшний день высокотемпературные литые корпуса регулирующих клапанов цилиндров высокого и среднего давления паровых турбин мощностью 200 МВт энергоблоков ДТЭК Луганская ТЭС отработали порядка 305–330 тыс. ч при общем количестве пусков от 1438 до 1704, что превысило парковые характеристики. Поэтому необходимо провести оценку остаточного ресурса корпусов регулирующих клапанов цилиндров высокого и среднего давления паровой турбины К-200-130, чтобы определить возможность их дальнейшей эксплуатации. Данные расчеты выполнены на базе исследований теплового и напряженно-деформированного состояний литого оборудования турбины, проведенных авторами ранее. В работе установлены значения приведенных к симметричному циклу нагружения амплитуд интенсивности деформаций для наиболее типовых переменных режимов работы. Используя экспериментальные кривые малоцикловой усталости стали 15Х1М1ФЛ, были установлены значения допустимого числа пусков и накопленная в основном металле циклическая поврежденность. Значение накопленной в ходе стационарных режимов работы статической поврежденности определялось согласно полученным авторами ранее экспериментальным данным о длительной прочности стали 15Х1М1ФЛ. Проведенные расчеты показали, что суммарная поврежденность корпусов регулирующих клапанов паровой турбины К-200-130 блока № 15 ДТЭК Луганская ТЭС составляет 97 и 98%. Остаточный ресурс металла регулирующих клапанов цилиндров высокого давления практически исчерпан и равен 10 тыс. ч. Остаточная наработка регулирующих клапанов цилиндров среднего давления составляет 7 тыс. ч, т.е. также практически исчерпана, при коэффициентах запаса прочности по количеству циклов и по деформациям на уровне 5 и 1,5, соответственно, а также допускаемом времени работы металла 370 тыс. ч. При увеличении допускаемого времени работы металла до 470 тыс. ч согласно экспериментальным исследованиям КПИ им. Игоря Сикорского суммарная поврежденность металла корпусов клапанов снижается до 80 %, а остаточный ресурс металла увеличивается до 79 и 75 тыс. ч часов для клапанов цилиндров высокого и среднего давления соответственно.

 

Ключевые слова: остаточный ресурс, длительная прочность, малоцикловая усталость, запас прочности, регулирующий клапан, литой корпус, паровая турбина.

 

Полный текст: загрузить PDF

 

Литература

  1. 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.
  2. 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. P. 1024–1032. https://doi.org/10.1016/j.energy.2009.06.024.
  3. Zhang D., Engeda A., Hardin J., Aungier R. Experimental study of steam turbine control valves. Proc. of the Institution of Mechanical Engineers Part C: J. Mech. Eng. Sci. 2004. Vol. 218. P. 493–507. https://doi.org/10.1243/095440604323052283.
  4. Temelkoska B. K., Cvetanoski R. K., Srebrenkoska S. S., Mirčeski V. B. Causes for steam turbine control valves fracture. Tehnika. 2019. Vol. 74. Iss. 4. P. 539–545. https://doi.org/10.5937/tehnika1904539T.
  5. Koliadiuk A., Shulzhenko M. Thermal and stress state of the steam turbine control valve casing, with the turbine operation in the stationary modes. J. Mech. Eng. 2019. Vol. 22. No. 2. P. 37–44. https://doi.org/10.15407/pmach2019.02.037.
  6. Chernousenko O., Rindyuk D., Peshko V. Research on residual service life of automatic locking valve of turbine K-200-130. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2017. Vol. 5. No. 8(89). P. 39–44. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.112284.
  7. Chernousenko O. Yu., Ryndiuk D. V., Peshko V. A. Thermal and stress-strain state of cast bodies of control valves of 200 MW power units. J. Mech. Eng. 2020. Vol. 23. No. 3. P. 8–15. https://doi.org/10.15407/pmach2020.03.008.
  8. РТМ 108.021.103. Детали паровых стационарных турбин. Расчёт на малоцикловую усталость. М., 1985. № АЗ–002/7382. 49 с.
  9. Черноусенко О. Ю., Пешко В. А. Оценка малоцикловой усталости, поврежденности и остаточного ресурса ротора высокого давления турбины Т-100/120-130 ст. № 1 ПАО «Харьковская ТЭЦ-5». Вестн. НТУ «ХПИ». Сер.: Энергетические и теплотехнические процессы и оборудование. 2017. № 10 (1232). С. 30–37. https://doi.org/10.20998/2078-774X.2017.10.04.

 

Поступила в редакцию 23 марта 2020 г.