Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Турбомашины и турбоустановки

Диссертационная работа:

Жученко Лариса Александровна. Разработка, апробация и реализация методов повышения надежности и восстановления ресурса элементов проточной части паровых теплофикационных турбин : Дис. ... канд. техн. наук : 05.04.12 : Екатеринбург, 2003 168 c. РГБ ОД, 61:04-5/1621

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 7

1. Состояние вопроса. Постановка задач исследования 12

  1. Состояние парка турбин. Статистика отказов из-за повреждений элементов турбин 12

  2. Основные типы повреждений элементов проточной части 17

  3. Основные факторы, влияющие на надежность и ресурс элементов проточной части." 21

1.3.1. Вибрация рабочих лопаток. 21

  1. Виды колебаний, вынуждающие силы 21

  2. Формы колебаний рабочих лопаток 28

  3. Аксиальные колебания лопаточного венца 29

  4. Вибрационная отстройка 31

  1. Параметры теплового процесса 33

  2. Качество эксплуатации 35

  3. Качество изготовления и облопачивания 37

1.4. Пути повышения надежности. Постановка задач исследования 38

2. Анализ повреждений элементов проточной части паровых
теплофикационных турбин. Создание банка данных
43

2.1. Характерные повреждения элементов проточной части и их
влияние на надежность и ресурс 43

  1. Демпферные проволочные связи 43

  2. Бандажи 48

  3. Паяная проволочная связь 49

  1. Рабочие лопатки 50

  2. Диски 53

2.2. Разработка методики сбора, анализа и обобщения информации
о повреждениях элементов проточной части. Создание банка данных

о повреждениях элементов проточной части 55

  1. Анализ повреждений регулирующих ступеней части низкого давления турбин типа Т-250/300-240 67

  2. Выводы 74

3. Вибрационная надежность рабочих лопаток 75

  1. Методика проведения вибропрочностных испытаний 75

  2. Оценка уровня допустимых динамических напряжений

в рабочих лопатках 81

3.3. Исследование аксиальных колебаний лопаточного венца

с круговыми демпферными связями 83

3.4. Вибрационные исследования рабочих лопаток 90

  1. Результаты испытаний рабочих лопаток 31-й и 40-й ступеней турбины Т-250/300-240 90

  2. Результаты испытаний рабочих лопаток 25-й ступени

турбины ПТ-135/165-130/15 97

  1. Исследование влияния конструктивных и технологических факторов на вибрационную надежность рабочих лопаток 106

  2. Выводы 120

4. Разработка методов повышения надежности элементов
проточной части
122

4.1. Разработка конструктивных методов повышения надежности
элементов проточной части 122

4.2. Разработка ремонтных технологий 129

  1. Восстановление ресурса дисков 129

  2. Восстановление ресурса рабочих лопаток 134

  1. Разработка нормативной документации, направленной на повышение надежности элементов проточной части 143

  2. Выводы 147

5. Заключение 148

Приложение 165

исок сокращений

ВТИ - Всероссийский теплотехнический институт;

ГУ - градуировочное устройство;

30 - заклепочные отверстия;

ЗФП - зона фазового перехода;

КРН - коррозионное растрескивание под напряжением;

КПД - коэффициент полезного действия;

МПД - магнитопорошковая дефектоскопия;

НЛ - направляющие лопатки;

НПО ЦКТИ - Центральный котло-турбинный институт;

ОАО ЛМЗ - Ленинградский металлический завод;

ОАО ТМЗ - Турбомоторный завод;

ОРР - относительное расширение ротора;

ПД -полотно диска;

ПРО - пароразгрузочные отверстия;

ПШП - продольный шпоночный паз;

РД - регулирующая диафрагма;

РЛ - рабочие лопатки;

РСД - ротор среднего давления;

ТР - тензорезисторы;

ТЭС - тепловая электростанция;

УЗК - ультразвуковой контроль;

УГТУ - УПИ - Уральский государственный технический университет;

ХПИ - Харьковский политехнический институт;

ХГЗ - Харьковский турбинный завод;

хх - холостой ход;

ЦБС - центробежная сила;

ЦД - цветная дефектоскопия;

ЦНИИТМАШ - Центральный научно - исследовательский институт

тяжелого машиностроения;

ЦФБ - цельнофрезерованный бандаж;

ЧСД - часть среднего давления;

ЧВД - часть высокого давления;

ЧНД - часть низкого давления;

ЭПЧ - элементы проточной части;

/*- частота колебаний, Гц;

GV

GV2 - -.\ - относительный объемный расход пара через ступень;

\GV)hom

к - номер гармоники вынуждающей силы, кратность колебаний;

т - число узловых диаметров;

п - частота вращения, с*;

Ne - электрическая мощность;

nz - частота импульсов от направляющих лопаток;

РК - давление в конденсаторе;

Ро - начальное давление пара;

/о - начальная температура пара;

z - количество направляющих лопаток в ступени;

а^- динамические напряжения;

ас - статические напряжения;

ст.] - предел выносливости;

5- степень открытия регулирующей диафрагмы;

Введение к работе:

Важнейшим требованием, предъявленным к турбоагрегатам наряду с экономичностью, является их надежность. Вопросы, связанные с повышением надежности затрагивают самые разнообразные области исследований, такие, как совершенствование методов расчета, совершенствование конструкций, экспериментальные исследования, разработка новых материалов и технологий.

В настоящее время в связи с сокращением потребления электрической энергии работа турбоагрегатов в большинстве регионов характеризуется ростом числа пусков и остановов, увеличением продолжительности простоев с одной стороны и уменьшением объемов ремонтов из-за недостаточного финансирования с другой стороны. Снижение за последнее десятилетие объема капитальных вложений в электроэнергетический комплекс в три раза [1] обнажило еще одну проблему - старение оборудования. В 1998 г. около 40 % энергоустановок суммарной мощностью 50 млн. кВт отработали парковый ресурс, а к 2005г. парковый ресурс исчерпают 50 % энергоустановок мощностью 65 млн. кВт [2]. В связи с этим, наряду с задачей повышения надежности, актуальными стали задачи продления и восстановления ресурса, как отдельных узлов, так и всего турбоагрегата в целом.

Одними из ответственных элементов турбины являются ЭПЧ, РЛ, диски, связи разных конструкций. Наибольшее количество повреждений ЭПЧ относится к РЛ и демпферным связям ЧНД, РЛ и дискам, работающим в ЗФП. Аварии, вызванные разрушением РЛ и дисков ведут к длительным неплановым простоям и дорогостоящим ремонтам.

Наиболее сложными по конструкции и наиболее напряженными являются РЛ большой веерности последних ступеней ЧНД. Работа этих

8 ступеней в режимах отличных от номинальных, приводит к образованию сложной пространственной структуры потока в ступенях. Такими режимами являются режимы пуска-останова, холостого хода, режимы с малой электрической нагрузкой, а для теплофикационных турбин и теплофикационные режимы.

Отсутствие общепринятых методов определения вибронапряженного состояния РЛ, связанное со сложностью оценки реальных вынуждающих сил и сил демпфирования, делают на сегодняшний день натурные испытания РЛ единственным источником получения достоверной информации о вибронапряженном состоянии РЛ. Исследование РЛ в стендовых и различных эксплуатационных условиях является одним из направлений настоящей работы.

Определению направлений в разработке мероприятий по повышению надёжности ЭПЧ в значительной степени способствует анализ статистики повреждений. Однако, только наличие достоверной и полной информации, а также анализ и обобщение информации выполненные с учётом всех возможных причин зарождения и развития повреждений могут обеспечить правильный выбор направления. Создание баз данных о повреждениях и методик анализа и обобщения имеющейся информации является необходимым звеном в решении задачи повышения надёжности ЭПЧ.

Ресурс новой турбины назначается исходя из ресурса элементов, работающих при температурах 450С и выше, при которых в металле протекают необратимые изменения структуры и свойств и происходит накопление повреждений от ползучести и малоцикловой усталости. К таким элементам относятся цельнокованые корпусные детали и роторы высокого и среднего (для турбин с промперегревом) давления. Ресурс остальных узлов и деталей не оговаривается ни в нормативной документации, ни в технических условиях на» поставку турбин, но это не означает, что он бесконечен. Существует множество факторов, в том числе случайных, которые

9 оказывают влияние на надежность элементов турбин и уменьшают их ресурс. Действие этих факторов способствует развитию повреждений и может привести к отказу оборудования в процессе эксплуатации. Отсутствие в настоящее время расчётных методик, позволяющих на стадии проектирования выполнить количественную оценку влияния этих факторов на надёжность и ресурс, делают изначальный ресурс элементов турбин неопределенным.

К основным факторам, влияющим на надежность и снижающим ресурс ЭГТЧ, относятся: вибрация РЛ, явления связанные с параметрами теплового процесса, качество эксплуатации, качество изготовления и ремонта.

Изучение влияния этих факторов, а также их количественная оценка способствуют развитию таких направлений как, разработка новых конструктивных решений, создание новых более прочных и более стойких материалов, разработка новых технологий изготовления и упрочнения, а также совершенствование методов контроля.

Одним из узловых направлений данной работы является разработка конструктивных методов повышения надёжности ЭГТЧ и методик восстановления ресурса ЭГТЧ. На основании выполненных исследований и анализа статистики повреждений разработан ряд конструктивных мероприятий. Разработаны методики и определены критерии восстановления ресурса дисков, работающих в ЗФП, и РЛ ЧНД, имеющих эрозионный износ.

Работа состоит из четырех глав, заключения и приложения.

В первой главе проведен анализ показателей надёжности, причин отказов и наиболее повреждаемых элементов турбин отечественных и зарубежных заводов - изготовителей.

Рассмотрены основные факторы, определяющие надёжность и ресурс ЭГТЧ и основные типы повреждений ЭГТЧ, определены пути повышения надёжности, сформулированы задачи исследования.

Вторая глава посвящена анализу повреждаемости ЭПЧ и разработке методики сбора, анализа и обобщения информации о повреждениях ЭПЧ.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям влияния различных факторов на вибронапряженное состояние РЛ.

Четвертая глава посвящена разработке конструктивных методов повышения надёжности, созданию методик восстановления ресурса РЛ, имеющих эрозионный износ и дисков, работающих в ЗФП.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы по работе.

Приложение содержит акты и заключения о реализации результатов работы.

Диссертационная работа выполнена в ОАО ТМЗ и на кафедре «Турбины и Двигатели» УГТУ - УПИ.

Вибропрочностные исследования РЛ в лабораторных, стендовых и эксплуатационных условиях были выполнены в отделе вибрации и прочности, руководимом в разное время И.Я. Магиным, Е.В. Урьевым, В.В. Ермолаевым. Значительный вклад на разных этапах проведения исследований внесли Э.Н. Ефименко, Л.Н. Масленников, В.В. Беляков, И.И. Гольдберг, Я. И. Евсеев.

При создании базы данных о повреждениях ЭПЧ большую помощь оказали А.Я. Наталуха, Н.К. Блаженко, О.В. Уфимцева, Н. И. Чернова.

Автор благодарен организациям ОАО «Теплоэнергосервис-ЭК», АО «Уралэнергоремонт» и Центральному ремонтно-механическому заводу ОАО «Мосэнерго» за предоставленную информацию о повреждениях ЭПЧ.

Разработка конструктивных мероприятий по повышению надёжности и методик восстановления ресурса проводилась под руководством В.В. Кортенко, Г.Д. Баринберга, Ю.А. Сахнина.

Автор выражает благодарность коллегам с ОАО ЛМЗ
(ф К.И. Баришанскому и А.Ю. Кондакову за консультации по вопросам

вибрации РЛ.

#

Подобные работы
Васин Олег Евгеньевич
Разработка, апробация и реализация методов совершенствования газоперекачивающих агрегатов, эксплуатируемых в условиях многониточной газотранспортной системы
Шкляров Михаил Иванович
Разработка и внедрение методов повышения динамической надежности и снижения вибрации турбоагрегатов на стадиях проектирования, доводки и эксплуатации
Ивановский Александр Александрович
Моделирование теплового и термонапряженного состояния критических узлов высокотемпературной части теплофикационных паровых турбин с целью повышения их надежности и маневренности
Комаров Олег Вячеславович
Исследования и одномерная оптимизация проточной части свободных силовых турбин с регулируемой первой ступенью приводных ГТУ и ГТД
Лунин Игорь Александрович
Исследование функционирования сетевых подогревателей теплофикационных турбин Т-250/300-240 и разработка системы их технической диагностики
Недошивина Татьяна Анатольевна
Разработка и совершенствование методов уравновешивания гибких роторов турбин на балансировочных станках
Фичоряк Ольга Михайловна
Исследование и разработка способов повышения эффективности работы мощных теплофикационных турбин
Хает Станислав Иосифович
Разработка и реализация элементов диагностического модуля для мониторинга состояния конденсационной установки паровой турбины
Готовцев Андрей Михайлович
Разработка и исследование систем стабилизации течения пара в выхлопных патрубках и выносных регулирующих клапанах паровых турбин
Россихин Сергей Юрьевич
Разработка и исследование перфорированных экранов и их влияние на надежность и экономичность последних ступеней цилиндров низкого давления паровых турбин

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net