Оцінка ресурсних показників ротора високого тиску турбіни К-1000-60/3000 при продовженні експлуатації

Автори

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

Анотація

Надійна робота атомних електростанцій (АЕС) є передумовою сталого розвитку енергетичного сектора України. На поточному етапі напрацювання значної частки паротурбінного устаткування АЕС наближається до свого паркового значення. Продовження експлуатації АЕС понад парковий ресурс потребує проведення перевірного розрахунку залишкового ресурсу його основних елементів. Розроблена модель оцінки ресурсних показників ротора високого тиску парової турбіни К-1000-60/3000. На базі тривимірного просторового аналогу виконано розрахунок теплового та напружено-деформованого стану ротора високого тиску для всіх типових експлуатаційних режимів роботи. Встановлено, що зонами концентрації напружень є галтельні скруглення та розвантажувальні отвори перших ступенів, а також осьовий отвір турбіни в області четвертого та п’ятого ступенів. Розрахунок темпів накопичення циклічного пошкодження в основному металі проведено з використанням кореляційних залежностей малоциклової втоми, оскільки експериментальні дані щодо опірності сталі 30ХН3М1ФА, з якої виготовлено ротор, в літературі відсутні. Розраховано допустимі значення чисел циклів пуску з різних теплових станів та допустимого часу роботи за стаціонарних режимів експлуатації. Для ротора високого тиску енергоблока № 3 Рівненської АЕС (РАЕС) оцінено рівень накопиченої циклічної та статичної пошкоджуваності. Встановлено, що вичерпання довготривалої міцності сталі як механізм руйнування має домінуючий вплив на ресурсні показники досліджуваного об’єкта порівняно з малоцикловою втомою. Статична складова накопиченої пошкоджуваності ротора високого тиску турбіни К-1000-60/3000 блока № 3 РАЕС П_ст=77%, циклічна П_ц=11%. Індивідуальний залишковий ресурс складає 26287 годин, що дозволяє продовжити термін експлуатації ротора високого тиску на додаткові 25 тисяч годин.

Ключові слова: атомна електростанція, продовження експлуатації, залишковий ресурс, парова турбіна, малоциклова втома, довготривала міцність.

Повний текст: Завантажити PDF

Література

1. НД МПЕ України. Контроль металу і продовження терміну експлуатації основних елементів котлів, турбін і трубопроводів теплових електростанцій. – Типова інструкція. СОУ-Н МПЕ 40.17.401:2004. Офіц. вид. К.: ГРІФРЕ: М-во палива та енергетики України, 2005. 76 с.
2. СОУ-Н МЕВ 40.1-21677681-52:2011 Визначення розрахункового ресурсу та оцінки живучості роторів та корпусних деталей турбіни: методичні вказівки / М. Г. Шульженко. Міненерговугілля України. Офіц. вид. К., 2011. 24 с.
3. РТМ 108.020.16-83. Расчет температурных полей роторов и корпусов паровых турбин. Л.: НПО Центр. котлотурбин. ин-т, 1983. 112 с.
4. РТМ 108.021.103. Детали паровых стационарных турбин. Расчёт на малоцикловую усталость. М., 1985. № АЗ–002/7382. 49 с.
5. РД 34.17.440-96. Методические указания о порядке проведения работ при оценке индивидуального ресурса паровых турбин и продлении срока их эксплуатации сверх паркового ресурса. М., 1996. 98 с.
6. 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.
7. Peshko V., Chernousenko O., Nikulenkova T., Nikulenkov A. Comprehensive rotor service life study for high & intermediate pressure cylinders of high power steam turbines. Propulsion and Power Research. China: National Laboratory for Aeronautics and Astronautics. 2016. Vol. 5. Iss. 4. P. 302–309. https://doi.org/10.1016/j.jppr.2016.11.008.
8. Chernousenko O., Butovsky L., Rindyuk D., Granovska O., Moroz O. Analysis of residual operational resource of high-temperature elements in power and industrial equipment. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies – Energy-saving technologies and equipment. 2017. Vol. 1. No. 8 (85) P. 20–26. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.92459.

Надійшла до редакції 06 листопада 2019 р.