автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.12, диссертация на тему:Оценка поврежденности роторов высокого давления паровых турбин от многоцикловой усталости для использования в системе диагностики

кандидата технических наук
Прудников, Андрей Алексеевич
город
Москва
год
2012
специальность ВАК РФ
05.04.12
цена
450 рублей
Диссертация по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению на тему «Оценка поврежденности роторов высокого давления паровых турбин от многоцикловой усталости для использования в системе диагностики»

Автореферат диссертации по теме "Оценка поврежденности роторов высокого давления паровых турбин от многоцикловой усталости для использования в системе диагностики"

На правах рукописи

005042674

Прудников Андрей Алексеевич

ОЦЕНКА ПОВРЕЖДЕННОСТИ РОТОРОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ПАРОВЫХ ТУРБИН ОТ МНОГОЦИКЛОВОЙ УСТАЛОСТИ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СИСТЕМЕ ДИАГНОСТИКИ

Специальность 05.04.12 - Турбомашины и комбинированные установки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 0 иыП 20 ¡2

Москва - 2012

005042674

Работа выполнена на кафедре паровых и газовых турбин Национального исследовательского университета «МЭИ»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Лебедева Александра Ивановна

Официальные оппоненты:

Куменко Александр Иванович, доктор технических наук, доцент, ОАО "Всероссийский теплотехнический институт", главный научный сотрудник

Кунавин Сергей Алексеевич, кандидат технических наук, доцент, ОАО НПО «Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения», главный научный сотрудник

Ведущая организация: ОАО «НПО Центральный котлотурбинный институт»

Защита состоится « 25 » мая 2012г. в 15 час._30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.157.09 при Национальном исследовательском университете «МЭИ» по адресу: 111250, г.Москва, Красноказарменная ул., д. 17, кор. «Б» в аудитории Б-407

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ. Автореферат разослан « »_2012г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доцент

_ А.И.Лебедева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Эксплуатационные режимы турбины, такие как пуски из различного состояния, сбросы нагрузки, остановы, т.е. переменные режимы работы вызывают в материале ротора переменные температурные напряжения. При этом в материале ротора накапливается поврежденность от малоцикловой усталости. Многоцикловая усталость появляется при кратковременных нерасчетных режимах работы турбины, сопровождающихся повышенной вибрацией ротора. Известны случаи появления трещин в роторах высокого давления (РВД) в зоне концентратора напряжений обусловленные сочетанием высоких растягивающих температурных напряжений и переменных механических напряжений от вибрационной нагрузки.

Наибольшую опасность представляют зоны, в которых возможно сочетание многих факторов, влияющих на надежность и выработку ресурса. Такими зонами являются области паровпуска в средней части РВД. Здесь в области концентраторов напряжений может происходить накопление повреждений и от ползучести, и от малоцикловой усталости, и от многоцикловой усталости. Поэтому задача, связанная с разработкой методик оценки надежности роторов с учетом всех перечисленных факторов остается актуальной. Методы расчета поврежденности материала роторов от малоцикловой усталости и ползучести хорошо известны и используются для оценки надежности высокотемпературных роторов. К настоящему времени нет метода оценки поврежденности роторов высокого давления от многоцикловой усталости.

Значительная часть крупных паровых турбин имеет время наработки близкое к ресурсу. Поэтому актуальной задачей является уточнение ресурса РВД за счет учета дополнительной поврежденности от многоцикловой усталости. Кроме того, расчетные оценки выработки ресурса и остаточной долговечности роторов часто проводятся на основании режимов эксплуатации, рекомендуемых инструкциями. Такие оценки проводятся при проектировании и рекомендуются руководящими техническими материалами, как правило, гарантируют высокую надежность с высокими коэффициентами запаса на весь срок эксплуатации машины. Однако, реальные режимы эксплуатации зачастую существенно отличаются от рекомендуемых и являются фактически индивидуальными не только для каждой станции, но и для каждого турбоагрегата. Это делает актуальным использовать на основе данных мониторинга работы турбины методику оценки поврежденности материала РВД с учетом всех повреждающих факторов, в том числе и дополнительной поврежденности от многоцикловой усталости.

Актуальным является разработка программы расчета поврежденности от многоцикловой усталости материала РВД, которая может быть

использована как часть системы диагностики, позволяющей оценить общую поврежденность РВД и его остаточный ресурс.

Объект исследования-роторы высокого давления паровых турбин.

Цель работы:

- На основе имеющихся данных о процессах, протекающих в металле средней части РВД при эксплуатации разработка метода расчета повреждениости от многоцикловой усталости для использования в системе диагностики

- Разработка методики оценки величины статической составляющей цикла при многоцикловой усталости высокотемпературных роторов, позволяющей учитывать комплекс геометрических и режимных факторов

- Получение зависимостей сопротивления усталости роторных сталей от температуры, масштабного фактора, концентрации напряжений и асимметрии цикла, отвечающих условиям эксплуатации РВД мощных паровых турбин и получение зависимостей для оценки параметров усталостной кривой, отвечающей долговечности до зарождения трещины, для материала РВД с учетом эксплуатационных факторов.

- На основе разработанных зависимостей оценить поврежденность материала РВД турбины К-800-23,5-5 в зависимости от условий эксплуатации и геометрии концентратора напряжений.

- Оценить поврежденность материала РВД турбины К-300-23,5 от многоцикловой усталости при участии турбины в регулировании частоты и мощности энергосистемы.

Достоверность и обоснованность результатов работы

обеспечивается использованием в методике расчета проверенных практикой математических зависимостей и алгоритмов, которые апробированы на отдельных задачах, отвечающих расчету напряжений, действующих на поверхности ротора в зоне концентратора напряжений и расчету сопротивления многоцикловой усталости; подтверждением полученных результатов данными эксплуатации РВД крупных паровых турбин

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1.На основе имеющихся данных о процессах, протекающих в металле средней части РВД при эксплуатации разработан метод расчета повреждениости от многоцикловой усталости

2.Выявлены зависимости сопротивления усталости роторных сталей от температуры, масштабного-фактора, концентрации напряжений и асимметрии цикла, отвечающие условиям эксплуатации РВД мощных паровых турбин и приведена оценка параметров усталостной кривой, отвечающей долговечности до зарождения трещины, для материала РВД с учетом эксплуатационных факторов.

3.С помощью расчетно-теоретических исследований выявлены условия возникновения повреждениости от многоцикловой усталости в

материале РВД крупных паровых турбин

Практическая ценность и использование результатов работы

Полученные в работе результаты имеют важное практическое значение. С помощью разработанного метода можно рассчитать поврежденность от многоцикловой усталости в металле высокотемпературных роторов крупных паровых турбин в зависимости от геометрии концентратора напряжений и режимов эксплуатации.

Программа, написанная по данной методике, позволяет использовать ее как часть системы диагностики при оценке общей поврежденности, накопленной в материале ротора, и остаточного ресурса ротора.

На основе разработанного метода расчета проведена оценка поврежденности от многоцикловой усталости материала РВД турбины К-800-23,5-5 в зависимости от условий эксплуатации и геометрии концентратора напряжений. Для зоны задней галтели диафрагменного уплотнения первой ступени РВД получены значения предельных амплитуд напряжений в зависимости от геометрических характеристик рассматриваемого участка РВД и режима изменения параметров пара, позволяющие выявить уровень амплитуды напряжения, выше которой необходимо учитывать повреждённость от многоцикловой усталости

Для РВД турбины К-300-23,5 при участии турбины в регулировании частоты и мощности энергосистемы получено, что изменение температуры пара на поверхности ротора на величину равную или меньшую 20 °С в режиме АВРЧМ практически не вносит поврежденность от многоцикловой усталости в металл РВД.

Личный вклад автора заключается в:

- выполнении обзора и анализа литературных данных и обосновании метода решения поставленной задачи;

разработке методологии и алгоритма расчёта повреждённости от многоцикловой усталости РВД в зоне концентратора напряжений

- создании программы расчета поврежденности роторов высокого давления паровых турбин от многоцикловой усталости;

- проведении численного эксперимента по оценке поврежденности роторов высокого давления паровых турбин -К-800-240-5 и К-300-240 от многоцикловой усталости

Результаты работы докладывались^

- на 15-17 международных научно -технических конференциях студентов и аспирантов « Радиотехника, электротехника и энергетика», МЭИ, Москва, февраль 2009-11 г.г.

- на семинаре сектора прочности кафедры Паровых и газовых турбин НИУМЭИ, 03 апреля 2012 г.

- на заседании кафедры Паровых и газовых турбин НИУМЭИ, 10 апреля 2012 г.

е

Публикации. По теме диссертации было опубликовано 2 научные статьи в рецензируемых журналах и 3 доклада на международных научно-технических конференциях.

Автор защищает разработанный метод оценки поврежденности материала роторов высокого давления от многоцикловой усталости; результаты расчетно-теоретических исследований, их обобщение и рекомендации по снижению поврежденности материала РВД от многоцикловой усталости

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения по работе, перечня использованной литературы, который включает в себя 81 наименование. Работа изложена на 131 странице машинописного текста, иллюстрируется 41 рисунками, и содержит 12 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОЖЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируется цель, актуальность и научная новизна.

В первой главе представлен обобщенный анализ как дефектов, явившихся причиной отказов турбин, так и дефектов, выявленных в процессе плановых ремонтов и не вызвавших отказов. В качестве источников информации при анализе и обобщении данных использованы акты расследования технологических нарушений в работе электростанций, отчетные документы по выполнению капитальных ремонтов паротурбинных установок; проанализированы причины отказов более чем 800 турбин мощностью 100-800 МВт разных типов и разных заводов-изготовителей за 10-летний период эксплуатации.

Отмечено, что отказы паровых турбин из-за появления трещин в роторах или разрушение роторов малочисленны, но имеют самые серьезные последствия для турбины и станции в целом.

Повреждённость высокотемпературных роторов паровых турбин от малоцикловой усталости исследована в работах Трухния А.Д., Коржа Д.Д., Резинских В.Ф., Авруцкого Г.Д. Результаты оценки повреждённости высокотемпературных роторов паровых турбин от ползучести приведены в работах ЦКТИ. Анализ причин появления трещин в РВД крупных паровых турбин в зоне паровпуска из-за совместного действия температурных растягивающих напряжений и переменных механических (вибрационных) напряжений приведен в работах Куменко А.И., Коржа Д.Д., Резинских В.Ф, Авруцкого Г.Д.

Показано, что, например, режимы принудительного расхолаживания турбины с повышенными скоростями снижения температуры пара вызывают на поверхности ротора высокие растягивающие напряжения, которые в сочетании с переменными напряжениями от вибрационной нагрузки могут вызвать накопление поврежденности от многоцикловой усталости при асимметричном цикле нагружения. В связи с фактами появления трещин в роторе высокого давления по механизму многоцикловой усталости и

наличием условий многоциклового усталостного нагружения в средней части РВД крупных паровых турбин можно сделать вывод о том, что наряду с учетом поврежденности от ползучести и малоцикловой усталости, необходимо проводить оценку ресурса роторов высокого давления с учетом поврежденности и от многоцикловой усталости.

В связи с этим разработка метода оценки поврежденности РВД от многоцикловой усталости является достаточно актуальной.

Кроме того, условия работы металла РВД при участии энергоблока в регулировании частоты и мощности предполагают наличие неограниченного числа циклов переменных температурных напряжений с малыми амплитудами при асимметричном цикле нагружения. Поэтому и в этом случае актуальной является задача оценки поврежденности материала РВД от многоцикловой усталости.

В настоящее время нет метода оценки поврежденности металла в наиболее опасной зоне РВД от многоцикловой усталости. Причем этот метод должен позволять в зависимости от геометрии рассматриваемой зоны РВД и скорости снижения температуры пара при принудительном расхолаживании оценить поврежденность при имеющейся вибрационной нагрузке; скорректировать допустимое число таких режимов расхолаживания при дальнейшей эксплуатации. Это даст возможность использовать разработанный метод расчета как составную часть системы диагностики поврежденности материала РВД.

В заключительной части первой главы сформулированы цели и задачи настоящего исследования.

Вторая глава посвящена разработке метода оценки накопления поврежденности от многоцикловой усталости в металле РВД.

Анализ и обобщение данных по напряжениям, возникающим на поверхности РВД позволяют схематизировать процесс нагружения. На основании данных по снижению температуры пара у поверхности ротора можно построить изменение во времени температурных напряжений (рис.1).

а б

Рисунок 1 Изменение температуры пара в камере регулирующей ступени tpc(l), мощности турбины Рэ(2) и интенсивности максимальных температурных напряжений в зоне концентратора напряжений oit (3). а - при разгрузке на ночь; б - при останове в резерв.

К температурным напряжениям на поверхности ротора, вызванным сменой режима работы турбины, добавляются окружные напряжения на поверхности ротора, вызванные центробежными силами при вращении ротора и постоянный фон остаточных температурных напряжений в концентраторе напряжений. На эти напряжения накладываются переменные механические напряжения от динамического воздействия вследствие вибрации (рис.2).

Рисунок 2. Программа циклического нагружения материала на поверхности РВД во времени при переходных режимах со снижением температуры пара у поверхности ротора.

Здесь аа - амплитуда переменных вибрационных напряжений; от -среднее напряжение цикла; 01 - температурные напряжения; ош - напряжение, обусловленное вращением ротора; аоссв- осевое напряжение, о« -интенсивность переменных растягивающих температурных напряжений, вызванных снижением температуры пара у поверхности ротора, осо-окружные напряжения на поверхности ротора вызванные центробежными силами при вращении ротора.

В процессе эксплуатации происходит изменение среднего напряжения ассиметричного цикла усталостного нагружения и амплитуды переменных вибрационных напряжений во времени. Можно представить сложный процесс нерегулярного нагружения в виде отдельных ступенек (рис. 2), на которых в запас надежности величина от постоянна при неизменной амплитуде напряжений аа.

Строго говоря, накопление поврежденности в материале от многоцикловой усталости является нелинейным процессом, но при большом

время

числе ступенек изменения нагруженности материала при нерегулярном нагружении линейное суммирование повреждений дает хорошие результаты.

Суммирование поврежденности металла от многоцикловой усталости проводится по гипотезе линейного суммирования повреждений:

Т=ЦДп/Ни), (1)

где Лпг число циклов нагружения на ¡-ой ступеньке нагружения с некоторой амплитудой напряжений Ощ при постоянном значении напряжений - число циклов до зарождения трещины по усталостной кривой (линии Френча) при неизменных значениях аа; и от| за весь процесс нагружения, отвечающее пятидесятипроцентной вероятности зарождения усталостной трещины.

Величина суммарной поврежденности от многоцикловой усталости должна быть не более 0,1-0,2, поскольку она является дополнительной к поврежденности от малоцикловой усталости и ползучести.

Для различных условий эксплуатации величина асимметрии нагружения при многоцикловой усталости материала на поверхности РВД определяется в основном величиной температурных напряжений, которая зависит от скорости изменения температуры пара на поверхности ротора и разности температур пара на поверхности ротора и начальной температуры металла ротора. Причём температурные напряжения, вызванные снижением температуры пара на поверхности ротора, прибавляются к уже существующим на данный момент температурным напряжениям в рассматриваемой зоне ротора и напряжениям от вращения ротора. Чтобы выделить ступеньки с неизменным средним напряжением цикла нагружения (рис.2), необходимо построить процесс изменения интенсивности максимальных напряжений в зоне концентратора напряжений на поверхности РВД во времени.

Поминальные температурные напряжения в роторах турбин при известных значениях температуры пара на поверхности ротора, начальной температуры металла ротора и скорости изменения температуры пара определяются по зависимости:

Л-а.-АО / \ ст.,-=--г1--4а'го/ (2). гДе

г1

1-м 1

Здесь Е - модуль упругости; о^ — коэффициент линейного расширения; ц, - коэффициент Пуассона; Т0 - температура пара около поверхности ротора; Та— начальная температура ротора; а - критерий Био;т0 - критерий Фурье; а -коэффициент теплоотдачи на поверхности ротора; А, - коэффициент теплопроводности материала; г2 - внешний радиус ротора; ^ - время изменения температуры среды; с - массовая теплоёмкость материала; р -

плотность материала, 8 - приведенные номинальные температурные напряжения

Предполагается, что температура пара на поверхности ротора меняется линейно за время ^ и достигает наибольшего значения Т0 шах, которое далее остается неизменным, а температура Та постоянна по сечению ротора.

Рассматривается канавка в роторе РВД между диафрагменным уплотнением и второй ступенью (рис.3), где в галтели с радиусом р2 появилась трещина.

вторая ступень РВД

диафрагменное уплотнение

: й-

£

2 ") . "г

Рисунок 3. Форма канавки между диафрагменным уплотнением и второй ступенью РВД.

При неравномерном поле номинальных напряжений <?,н(г) максимальные температурные осевые а2 тах и окружные сгв тах напряжения для одиночной канавки определяются по зависимостям, приведённым ниже.

где:Г] - радиус ротора по дну канавки; г2 - внешний радиус ротора до канавки; К/ - коэффициент концентрации осевых напряжений при растяжении; а2Н(г]) и а2Н(г2) - номинальные осевые напряжения о2Н в данном сечении гладкого вала на поверхности (г= г2) и на глубине Ь при г= гь соответственно.

Величина номинальных осевых напряжений агн(г2) рассчитывается по зависимости (2) при заданных значениях скорости снижения температуры пара на поверхности ротора V и величины снижения температуры пара на поверхности ротора АТ.

Зависимости для расчета величин, входящих в (3) приведены ниже.

ч0.6

где; к-г^-Гу <Р =

0.16

— + 0.16

Здесь Ь - глубина канавки; р] и р2 - радиусы галтелей Д - ширина канавки.

Для определения номинальных температурных осевых напряжений а^СгО на глубине Ь при г = гь был принят закон распределения температур по радиусу ротора в виде:

\ГП

Т(г) = Т(Г2) + АТГ' Таким образом:

ДТ

огн(г1)= сггн(г2) - Е- а-,

г~г0

{Г2~Г0)

(5), где т=2.

а-й .... , ю

Номинальные температурные напряжения на поверхности ротора ОгиСъ) определяются по (2) в зависимости от ДТ, V, а, то.

Максимальные окружные напряжения на дне канавки определяются следующей зависимостью:

ст0тах(Г1 ) = аШ (Г1)+ 1)')

К максимальным окружным температурным напряжениям добавляются максимальные окружные напряжения от вращения ротора. Номинальные окружные напряжения от вращения ротора сг@„ определяются по следующей зависимости:

„2 г /

2 |_Л I 7.

(3 + и).[г( -(1 + 3• И\г( + (3+ц).г02

(8),

где: Г] — внешнии радиус ротора; го - радиус внутренней расточки ротора.

Максимальные напряжения Стетахопределяются по зависимости: °0тах = ао® ' °©/

где «0©= 1 +

Осевые номинальные напряжения в роторе а, вызванные осевой силой от перепада давлений на дисках Р^ и осевой силой, возникающей в рабочих лопатках Рм от аэродинамической нагрузки, определяются зависимостями:

Максимальные осевые растягивающие напряжения определяются по следующей зависимости:

„Шаа _гГ „таа п 1 ч

Величина асимметрии нагружения при многоцикловой усталости в области концентратора напряжений включает в себя осевые и окружные температурные напряжения, окружные напряжения от вращения ротора и осевые напряжения. В связи с этим рассчитывается интенсивность максимальных напряжений с учетом концентрации напряжений £т,'®и.

гшах

V2 2 aQ шах " °"©шах 'агтах + crzmax - (12)

где ^©шах °0тах + ст0тах

о- =af +crmàâ ° zmax и zmax ^ и zтах

Таким образом, интенсивность максимальных напряжений учитывает все виды напряжений, возникающих в канавке ротора.

Для того, чтобы оценить поврежденность материала РВД по зависимости (1) необходимо определить параметры усталостной кривой, позволяющие по величине амплитуды номинальных напряжений найти число циклов до зарождения усталостной трещины. В данном случае необходимо учитывать влиянии повышенной температуры, концентрации напряжений, масштабного фактора и асимметрии нагружения на сопротивление усталости. В настоящее время не существует достаточного количества экспериментальных данных по испытаниям роторных сталей, таких, например, как Р2М и ЭИ-415, на многоцикловую усталость в зависимости от факторов, указанных выше. Поэтому сопротивление усталости ротора может быть оценено лишь на основе анализа и обобщения известных данных для этих и аналогичных сталей.

Уравнение усталостной кривой для мноцикловой усталости при симметричном цикле нагружения гладких лабораторных образцов может быть представлено в виде:

Np=N0-(a.1/aa)m (13),

где Nq - среднее число циклов до разрушения, определяемое по

кривой регрессии; аа — амплитуда напряжений; а.) - предел выносливости при симметричном цикле нагружения; No - точка перегиба усталостной кривой; m — показатель наклона кривой усталости.

Численные значения параметров усталостной кривой в области многоцикловой усталости для стали Р2МА при Т=500°С представлены в таблице 1. Следует отметить, что при температуре 500°С нет выраженного значения предела выносливости и усталостная кривая имеет два наклонных

участка с показателями степени Ш] и Шг. Поэтому рассматривается ограниченный предел выносливости при заданном числе циклов.

Таблица 1. - Параметры усталостной кривой для гладких образцов при симметричном цикле нагружения для стали Р2МА при Т~500°С_

Температура Т, °С Предел выносливости ст.], МПа Число циклов в точке перегиба N0 Показатели наклона кривой усталости

ш2

500 269 1,7-107 12,24 63,7

Оценка предела выносливости реальной детали проводится с учетом влияния концентрации напряжений, масштабного фактора, шероховатости поверхности, асимметрии цикла, частоты нагружения.

Частоты нагружения роторов при многоцикловой усталости от низкочастотной вибрации практически не сказываются на величине предела выносливости.

Величина предела выносливости для ротора при наличии концентратора напряжений для симметричного цикла нагружения и заданной температуре определяется зависимостью:

о.,д=о.1/К (14),

где К- коэффициент снижения предела выносливости для реальной детали; ст.г предел выносливости образца при симметричном цикле нагружения и заданной температуре.

К=(К0/КД0)+(1/КР0)-1 (15)

где К„ - эффективный коэффициент концентрации напряжений; Кда -коэффициент, учитывающий влияние масштабного фактора; КГо -коэффициент, учитывающий влияние шероховатости.

Для задней галтели диафрагменного уплотнения первой ступени РВД теоретический коэффициент концентрации напряжений а„ при изгибе рассчитывается по зависимости:

а0=( —--2 + 5.8.[1+ ± ]. + 0.2- — ) °'3 (16)

' Ы \,Р2) Ы ^2 1^2 Рг)

где: ' = >2-г,

Учёт влияния масштабного фактора и концентрации напряжений при изгибе производится по зависимости:

И

К(/Кда=2- а0/(1+#"1') (17), где =

Л

Здесь: £ - длина окружности для рассматриваемого диаметра вала в мм; С? - относительный градиент главного напряжения, мм-1;^=| - относится к

лабораторному образцу «1=7.5 мм; V =0.2 +0.0001-ст^ (сгв вМПа).

Для оценки влияния асимметрии нагружения на величину ограниченного предела выносливости сад можно использовать следующую зависимость:

г°м

а-\А

(а- Л \т А = 1

12 {"а)

Л.^Ж (18)

где сг,„ - интенсивность максимальных напряжений, отвечающая статической составляющей цикла при усталостном нагружении.

При многоцикловой усталости число циклов до разрушения Ыр в зависимости от амплитуды напряжений ста определятся по кривой Веллера. Поскольку при высоких температурах эта кривая имеет две ниспадающие ветви с точкой перегиба при числе циклов N0, то при асимметричном цикле нагружения детали величина предела выносливости акд отвечает числу циклов N0. Уравнения для верхней и нижней ветви кривой Веллера, соответственно, имеют вид:

Ир= Н,-( оКд/ оа)т1 при ста> овд (19)

Ыр= N0- ( Овд/ ОаГ2 при а5 < Са < ОВД

где N0=1.7*107 циклов; N3 = Ю11 циклов;

Ш1=Ш1ГЛ/а0; ш2= т2гл; сз=<*вд * (Ко/Ид)1'"^;

Здесь N5 - предельное число циклов, которое может реализоваться за время эксплуатации ротора, стэ - амплитуда напряжений, отвечающая числу циклов N5. Таким образом, можно считать, что амплитуды напряжений меньшие с^ не вносят поврежденность от многоцикловой усталости в материал ротора.

Число циклов до зарождения трещины № в зависимости от амплитуды нагружения оа определяется линией Френча. При. высоких температурах она также имеет две наклонных ветви. Предполагается, что перегиб линии Френча также отвечает числу циклов N0 и точка с координатами (о5, N5) общая для линий Френча и Веллера. Амплитуда напряжений Стщ- отвечает числу циклов N0 по линии Френча. В этом случае зависимости, описывающие два ниспадающих участка линии Френча имеют вид:

Ыр Ы0-( аяУ ста)гап при аа>стм (20)

1^= 1%( оа/ са)ш(2 при а5 < оа < см

где аи=<т3 * (К5/Н0)1/тГ2

Показатели степени в уравнении усталостной кривой (линии Френча)

rtifi и ma рассчитываются по зависимостям, предложенным в работах Ивановой B.C.

В третьей главе на основании приведенных выше зависимостей была проведена оценка поврежденности материала РВД турбины К-800-23,5-5 в зависимости от условий эксплуатации и геометрии концентратора напряжений. Рассматривался участок ротора (рис.3) в области галтели радиусом р2.

Оценка влияния средних напряжений цикла на характеристики выносливости рассматриваемого участка РВД приведена на рис.4. Многоцикловая усталость в рассматриваемом случае представляет собой асимметричное нагружение, при котором среднее напряжение цикла складывается из температурных напряжений, напряжений от центробежной силы и осевых напряжений, а амплитуда переменных напряжений определяется вибрационной нагрузкой.

aim, МПА

Рисунок 4. Зависимость ограниченных пределов выносливости ствд, <ум и а5 от величины интенсивности среднего напряжения цикла а1т

В зависимости от величины асимметрии усталостного нагружения, определяемой геометрией концентратора напряжений и режимом снижения температура пара на поверхности ротора, можно оценить (рис. 4) величины амплитуд вибрационной нагрузки аа<, которые не вносят поврежденности от многоцикловой усталости в материал ротора.

На рисунке 5 показаны усталостные кривые, отвечающие зарождению трещины в зависимости от значений асимметрии цикла усталостного нагружения. Таким образом, можно оценить число циклов до зарождения трещины при различных значениях асимметрии цикла усталостного нагружения.

Рисунок 5. Усталостные кривые (линии Френча) при различных значениях интенсивности среднего напряжения цикла и коэффициенте концентрации напряжений аст =2,738 при а.]=300,4МПа. 1-<У1Ш=0; 2- с!т=100 МПа; 3- сг;т=150 МПа; 4- а(т=200 МПа; 5-ст™=250МПа; 6-о1т=300 МПа; 7- с,„,=350 МПа; 8- а1[П=400 МПа; 9- а)ГП=450 МПа;

На рисунке 6 приведены зависимости ограниченного предела выносливости от величины и скорости снижения температуры для геометрии реально существующей канавки при р2= 6 мм.

О 20 40 60 80 100 120

ат; с

Рисунок 6. Зависимость ограниченного предела выносливости а5 от величины и скорости снижения температуры при р2= 6 мм (аа = 2,738 , К,р=2,824).

Зависимости предельной амплитуды ст3 от режимов снижения температуры пара на поверхности ротора позволяют оценить для данного участка ротора уровень безопасных амплитуд вибрационных напряжений.

Влияние величины коэффициента концентрации напряжений а0 на ограниченный предел выносливости аз для различных вариантов снижения температуры пара приведено на рисунках 7 и 8,

ас

Рисунок 7. Зависимость ограниченного предела выносливости от коэффициента концентрации а0 при скорости снижения температуры пара У=-1 °С/мин и различных значениях ДТ.

аа

Рисунок 8. Зависимость ограниченного предела выносливости о5 от коэффициента концентрации а„ при скорости снижения температуры пара У=-3 С/мин и различных значениях ДТ.

Зависимости ограниченного предела выносливости о5 от коэффициента концентрации а0, т.е. геометрии концентратора напряжений в рассматриваемой зоне ротора, при различных скоростях снижения температуры пара и различных значениях ДТ позволяют оптимальным образом выбрать радиусы галтелей при реализуемых эксплуатационных режимах работы РВД.

На основании разработанного метода расчета была проведена оценка повреждённости от многоцикловой усталости РВД турбины К-800-23,5-5 в зоне задней галтели диафрагменного уплотнения первой ступени при снижении температуры пара у поверхности ротора на 100 С и скоростях снижения У= 1-3 С/мин (табл. 2).

Было получено, что амплитуда переменных напряжений от прогиба ротора и действия поперечной силы ст^ = 16 МПа не вносит повреждённости от многоциюювой усталости.

Амплитуда переменных напряжений от НЧВ аю = 38 МПа для отдельных режимов снижения температуры пара у поверхности ротора может приводить к поврежденности от многоцикловой усталости. При скорости снижения температуры пара у поверхности ротора У=1 С/мин, отвечающей инструкции по эксплуатации, поврежденность от многоцикловой усталости в рассматриваемой зоне РВД накапливаться не будет. При повышенных скоростях снижения температуры пара следует учитывать поврежденность от многоцикловой усталости.

Таблица 2 - Оценка повреждённости от многоцикловой усталости для различных режимов снижения температуры пара у поверхности ротора и аю=38МПа _____ .._:_

ДТ=100иС

V—1 "С/мин У=-2 иС/мин У=-3 С/мин

аЩ ,МПа /ш ах 142.5 288.94 362.8

окд, МПа 51.4 37.3 29.59

ом, МПа 49.6 35.7 28.17

а5, МПа 44.9 32.5 25.82

циклы N(>N3 1.122*10' 2.096*106

]^йоп= N^2.5, циклы 4.486*10° 0.838*10"

¥-,=Лп,/МГллп 0 0.00167 0.00895

К=\|/Мнцу/^ при Ч'мнцу=0,2 120 22

Величина наибольшей поврежденности от многоцикловой усталости за весь срок эксплуатации умнцу принята равной 0,2, т.к. данная поврежденность является дополнительной к поврежденности от малоцикловой усталости и ползучести. При этом можно получит допустимое число ступенек К при таком типе нагружености в рассматриваемой зоне РВД.

В четвёртой главе приведены результаты оценки повреждённости материала РВД турбины К-300-23,5 от многоцикловой усталости при участии турбины в регулировании частоты и мощности.

Проведенная оценка представляет практический интерес, поскольку в последнее время достаточно много внимания уделяется обеспечению эффективного участия энергоблоков большой мощности в режимах нормированного первичного регулирования частоты (НПРЧ) и автоматического вторичного регулирования частоты и перетоков мощности (АВРЧМ).

Результаты расчета по разработанной методике показали, что изменение температуры пара на поверхности ротора на величину равную или меньшую 20 °С в режиме АВРЧМ при наличии статической составляющей напряжений в зоне концентрации напряжений не сказывается на поврежденности металла ротора от многоцикловой усталости.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

1. На основе имеющихся данных о процессах, протекающих в металле средней части РВД при эксплуатации разработан метод расчета поврежденности от многоцикловой усталости, который может быть использован в системе диагностики остаточного ресурса РВД.

2. Предложена методика оценки величины статической составляющей цикла при многоцикловой усталости высокотемпературных роторов, учитывающая комплекс геометрических и режимных факторов, в том числе, величину снижения температуры пара у поверхности ротора и скорость ее снижения при принудительном захолаживании и других аналогичных режимах.

3. Выявлены зависимости сопротивления усталости роторных сталей от температуры, масштабного фактора, концентрации напряжений и асимметрии цикла, отвечающие условиям эксплуатации РВД мощных паровых турбин и проведена оценка параметров усталостной кривой, отвечающей долговечности до зарождения трещины, для материала РВД с учетом эксплуатационных факторов.

4.На основе разработанных зависимостей проведена оценка поврежденности от многоцикловой усталости материала РВД турбины К-800-23,5-5 в зависимости от условий эксплуатации и геометрии концентратора напряжений. Выявлены режимы эксплуатации, при которых возможна поврежденность от многоцикловой усталости в зоне задней галтели диафрагменного уплотнения первой ступени.

5.Для РВД турбины К-300-23,5 оценка поврежденности от многоцикловой усталости при участии турбины в регулировании частоты и мощности энергосистемы показала, что для реальных условий эксплуатации ротора изменение температуры пара на поверхности ротора на величину равную или меньшую 20 С в режиме АВРЧМ практически не вносит поврежденность от многоцикловой усталости в металл РВД.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Прудников A.A., Лебедева А.И. Оценка поврежденности от многоцикловой усталости роторов высокого давления паровых турбип.// Тяжелое машиностроение, 2011 ,№1, с. 22-27.

2. Лебедева А.И., Зорченко Н.В., Прудников А.А.О влиянии на состояние металла турбины К-300-23,5 многоцикловой усталости при участии энергоблока в регулировании частоты и мощности энергосистемы// Электрические станции, 2011, №4, С. 7-10

3. Прудников A.A., Лебедева А.И. Анализ поврежденности роторов высокого давления паровых турбин. //Радиотехника, электротехника и энергетика: сб. тезисов докладов 15-й международной научно — технической конференции студентов и аспирантов, т.З,-М. МЭИ, 2009

4. Прудников A.A., Лебедева А.И. Оценка влияния поврежденности от многоцикловой усталости на ресурс высокотемпературных роторов паровых турбин. //Радиотехника, электротехника и энергетика: сб. тезисов докладов 16-й международной научно - технической конференции студентов и аспирантов, т.З,-М. МЭИ, 2010

5. Прудников A.A., Лебедева А.И. Оценка поврежденности роторов турбины К-300-23,5 от многоцикловой усталости при участии энергоблока в регулировании частоты и мощности энергосистемы. //Радиотехника, электротехника и энергетика: сб. тезисов докладов 17-й международной научно - технической конференции студентов и аспирантов, т.З,-М. МЭИ, 2011

Подписано в печать /<Г, ХоШ'. Зак. № Тир. Полиграфический центр МЭИ Красноказарменная ул., д. 13

Текст работы Прудников, Андрей Алексеевич, диссертация по теме Турбомашины и комбинированные турбоустановки

61 12-5/2584

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Национальный исследовательский университет «МЭИ»

На правах рукописи

Прудников Андрей Алексеевич

Оценка поврежденности роторов высокого давления паровых турбин от многоцикловой усталости для использования в системе диагностики.

05.04.12 - Турбомашины и комбинированные турбоустановки

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: к.т.н., доцент Лебедева А.И.

Москва - 2012

Содержание Стр.

Введение.....................................................................................4

1. Поврежденность металла высокотемпературных роторов в эксплуатационных условиях............................................................9

1.1 Причины поврежденности паровых турбин....................................9

1.2 Поврежденность высокотемпературных роторов паровых

турбин.......................................................................................

1.3 Условия работы металла высокотемпературных роторов паровых

9?

турбин.......................................................................................^

1.3.1 Переменные температурные напряжения. Усталость металла

высокотемпературных роторов паровых турбин................................22

1.3.2 Ползучесть металла высокотемпературных роторов паровых турбин......................................................................................42

1.3.3 Вибрационные нагрузки высокотемпературных роторов паровых турбин.......................................................................................45

1.4 Выводы и постановка задачи.....................................................61

2. Оценка накопления поврежденности от многоцикловой усталости в

64

металле ротора высокого давления..................................................

2.1 Схематизация процесса изменения напряжений в металле ротора

высокого давления и метод оценки усталостной поврежденности при

64

нерегулярном нагружении............................................................

2.2 Оценка величины статической составляющей цикла при многоцикловой усталости высокотемпературных роторов......................68

2.3 Зависимость сопротивления усталости роторных сталей от температуры, масштабного фактора, концентрации напряжений и

асимметрии цикла..........................................................................^8

2.3.1 Влияние температуры на характеристики многоцикловой

81

усталости роторных сталей.............................................................01

2.3.2 Влияние концентрации напряжений, масштабного фактора,

асимметрии цикла и частоты нагружения на сопротивление усталости.....88

2

2.4 Оценка параметров усталостной кривой, отвечающей долговечности до зарождения трещины, для материала РВД с учетом эксплуатационных факторов...................................................................................93

2.5 Оценка поврежденности от многоцикловой усталости металла РВД с учетом эксплуатационных факторов...............................................97

3. Оценка поврежденности материала РВД турбины К-800-23,5-5 в зависимости от условий эксплуатации и геометрии концентратора напряжений..............................................................................ЮЗ

3.1 Оценка влияния средних напряжений цикла на характеристики выносливости............................................................................ЮЗ

3.2 Оценка влияния параметров снижения температуры пара и геометрии концентратора напряжений на предельную амплитуду а8..................107

3.3 Пример оценки поврежденности от многоцикловой усталости РВД турбины К-800-23,5-5 в зоне задней галтели диафрагменного уплотнения

первой ступени..........................................................................ИЗ

4. Оценка поврежденности материала РВД от многоцикловой усталости при

участии турбины в регулировании частоты и мощности

117

энергосистемы...........................................................................117

Выводы.....................................................................................

Список литературы......................................................................123

ВВЕДЕНИЕ

Одним из наиболее важных элементов паровых турбин, определяющих их надёжность, являются роторы высокого давления (РВД). Они находятся в условиях воздействия комплекса нагрузок различного вида. В первую очередь, это центробежные нагрузки, температурные напряжения при пусковых и переходных режимах, изгибающие напряжения от прогибов и

вибрационные нагрузки.

Эксплуатационные режимы турбины, такие как пуски из различного состояния, сбросы нагрузки, остановы, т.е. переменные режимы работы вызывают в материале ротора температурные напряжения. Величины этих переменных напряжений отвечают достаточно широкому диапазону значений. При этом в материале ротора накапливается поврежденность не только от малоцикловой, но и от многоцикловой усталости. Многоцикловая усталость может проявляться и при кратковременных нерасчетных режимах работы турбины, сопровождающихся повышенной вибрацией ротора.

Известны случаи появления трещин в средней части РВД турбин К-800-240-5 на Сургутской ГРЭС-2 (аварии были трижды) и в РВД такой же турбины на Рязанской ГРЭС (дважды устраняли трещины). Причем анализ излома ротора на Сургутской ГРЭС-2, сделанный ВТИ, указывает на возможное сочетание высоких растягивающих температурных напряжений и переменных изгибных механических напряжений. Известны усталостные поломки РВД паровых турбин ТМЗ, основной причиной которых была повышенная концентрация напряжений в средней части РВД, то есть наличие повышенных локальных температурных и переменных механических изгибных (вибрационных) напряжений.

Наибольшую опасность представляют зоны, в которых возможно

сочетание многих факторов, влияющих на надежность или выработку

ресурса. Такими зонами могут быть области паровпуска в средней части

РВД. Здесь в области концентраторов напряжений может происходить

накопление повреждений и от ползучести, и от малоцикловой усталости, и от

4

многоцикловой усталости. Поэтому задача, связанная с разработкой методик оценки надежности роторов с учетом всех перечисленных факторов остается актуальной. Методы расчета поврежденности материала роторов от малоцикловой усталости и ползучести хорошо известны и используются для оценки надежности высокотемпературных роторов. К настоящему времени нет метода оценки поврежденности роторов высокого давления от многоцикловой усталости. Такой метод позволит оценить возможность появления поврежденности материала роторов высокого давления от многоцикловой усталости и выявить режимы работы турбины, при которых

это будет происходить.

Повреждённость высокотемпературных роторов паровых турбин от малоцикловой усталости исследована в работах Трухния А.Д., Коржа Д.Д., Резинских В.Ф., Авруцкого Г.Д. . Результаты оценки поврежденности высокотемпературных роторов паровых турбин от ползучести приведены в работах ЦКТИ. Оценке остаточного ресурса паровых турбин с учетом ползучести материала посвящены работы Гаврилова С.Н., Георгиевской Е.В.,

Левченко А.И., Федоровой Л.В.

Поврежденность от многоцикловой усталости возможна лишь при сочетании высоких растягивающих температурных напряжений и переменных изгибных (вибрационных напряжений). Растягивающие температурные напряжения в материале РВД возникают при снижении температуры пара у поверхности ротора при изменении режима работы турбины. Одновременно с этим возможно появление низкочастотной вибрации, возникновение поперечной силы, действующей всредней части РВД при частичной нагрузке турбины. Так, например, для РВД турбины К-800-240-5 наибольшая поперечная сила в регулирующей ступени возникает

при снижении мощности до 500-600 МВт.

В связи с этим очень важны работы, посвященные оценке величины амплитуд изгибных напряжений от поперечной силы, низкочастотной вибрации, прогиба ротора.

Следует отметить, что работы по исследованию вибраций турбоагрегатов проводятся многими организациями. В частности работы по снижению вибраций турбоагрегата К-800-240-5 проводились в 1995-1999 г.г. Костюком А.Г., Куменко А.И,, и Некрасовым A.J1.

Оценка величины переменных изгибных напряжений в средней части РВД турбины К-800-240-5 на Сургутской ГРЭС-2 проводилась Куменко А.И. в 1999-2000г.г. Вместе с тем задача выявления структуры переменных изгибных напряжений при сочетании прогиба ротора, низкочастотной вибрации или поперечной силы является достаточно сложной и к настоящему времени нет работ в этой области.

Для оценки поврежденности от многоцикловой усталости наряду с данными по изменению температурных напряжений во времени и переменных изгибных механических напряжений необходимо иметь усталостную кривую, построенную с учетом асимметрии нагружения, концентрации напряжений, температуры, масштабного фактора. Причем асимметрия нагружения при рассматриваемой многоцикловой усталости представляет собой интенсивность напряжений и учитывает температурные напряжения, напряжения от вращения ротора и осевые напряжения.

Многоцикловой усталости роторных сталей до настоящего времени не уделялось достаточного внимания. Есть отдельные результаты усталостных испытаний, проведенных в ВТИ на образцах вырезанных из различных зон ротора.

В работе Трухния А.Д., Коржа Д.Д., Лебедевой А.И. на основании

расчетных зависимостей и экспериментальных данных для различных

легированных сталей и сталей близких по химсоставу и механическим

свойствам стали Р2МА приведены параметры усталостных кривых для

роторной стали Р2МА для гладких лабораторных образцов при различных

температурах. Эти данные получены на основании анализа литературных

данных. Но этого не достаточно для построения усталостных кривых для

реальной зоны РВД. Поэтому необходима методика расчета усталостных

6

кривых, учитывающая комплекс факторов, определяющих сопротивление усталости РВД в опасной зоне.

Значительная часть крупных паровых турбин имеет время наработки близкое к ресурсу. Поэтому актуальной задачей является уточнение ресурса РВД за счет учета дополнительной поврежденности от многоцикловой усталости.

Кроме того, расчетные оценки выработки ресурса и остаточной долговечности роторов часто проводятся на основании режимов эксплуатации, рекомендуемых инструкциями. Такие оценки проводятся при проектировании и рекомендуются руководящими техническими материалами (РТМ), и, как правило, гарантируют высокую надежность с высокими коэффициентами запаса на весь срок эксплуатации машины. Однако, реальные режимы эксплуатации зачастую существенно отличаются от рекомендуемых и являются фактически индивидуальными не только для каждой станции, но и для каждого турбоагрегата. Это делает актуальным использовать на основе данных мониторинга работы турбины методику оценки поврежденности материала РВД с учетом всех повреждающих факторов, в том числе и дополнительной поврежденности от многоцикловой усталости. Такие оценки эксплуатационной надежности или выработки ресурса необходимо проводить для наиболее критических зон, в которых на основании эксплуатационной практики периодически выявляются видимые

повреждения в виде трещин.

В последнее время достаточно много внимания уделяется обеспечению эффективного участия тепловых энергоблоков в режимах нормированного первичного регулирования частоты (НПРЧ) и автоматического вторичного регулирования частоты и перетоков мощности (АВРЧМ). При работе тепловых энергоблоков в АВРЧМ происходят дополнительные отклонения температуры пара на поверхности ротора в зоне паровпуска, обусловленные изменением активной мощности в диапазоне ± 5 % от номинальной

мощности согласно заданию от центральной системы автоматического регулирования частоты и перетоков мощности.

Изменение мощности при работе в АВРЧМ может привести к переменным температурным напряжениям на поверхности ротора высокого давления в зоне паровпуска, которые не вызывают поврежденности от малоцикловой усталости, но могут привести к поврежденности материала ротора от многоцикловой усталости при асимметричном цикле нагружения.

В настоящей работе приведен метод оценки поврежденности от многоцикловой усталости материала РВД в зоне концентратора напряжений при нерегулярном нагружении. Данная поврежденность является дополнительной к поврежденности от малоцикловой усталости и ползучести. Оценка поврежденности от многоцикловой усталости проведена для РВД паровой турбины К-800-23,5-5 для различных условий работы, а также проведена оценка влияния многоцикловой усталости на поврежденность материала роторов на примере паровой турбины К-300-23,5 от переменных напряжений, возникающих при участии энергоблока в регулировании частоты и мощности энергосистемы.

1. ПОВРЕЖДЕННОСТЬ МЕТАЛЛА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ РОТОРОВ В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ УСЛОВИЯХ

1.1 Причины поврежденности паровых турбин.

При проведении ремонта оборудования на ТЭС по фактическому состоянию в соответствии с нормативными документы [1,2] выполняется комплекс мероприятий по оценке текущего состояния оборудования в условиях эксплуатации, а также выявлению развивающихся дефектов и причин их появления. В соответствии с [3] на электростанциях должны создаваться информационно-экспертные системы по основным и повторяющимся дефектам и отказам. Данная информация используется в системах мониторинга (диагностики) состояния оборудования. Кроме того, эти данные необходимы при проектировании новых паровых турбин, особенно с точки зрения обеспечения заданного ресурса.

Несомненно важным является создание банка данных по дефектам, являющихся причинами отказов и повреждений основных узлов турбин. Эти данные позволяют оценить время до ремонта или замены отдельных деталей турбины, оценить ресурс основных узлов турбины, выявить наиболее повреждаемые детали турбины и провести работы по повышению их

работоспособности.

Использование банка данных по отказам, повреждениям и дефектам позволяет провести анализ надежности оборудования [4, 5]. При этом учитывается степень серьезности последствий от появления того или иного дефекта. Именно обобщение и анализ отказов позволяет выявить наиболее повреждаемые узлы данного типа турбин и повысить их надежность.

Системы диагностики, используя банки данных по дефектам, особенно тем, которые могут привести к серьезным авариям, могут предотвратить

аварийную ситуацию.

Далее приведен анализ широкого спектра отказов паровых турбин. Как

будет показано ниже доля отказов из-за повреждения роторов паровых

9

турбин достаточно мала, но, учитывая серьезные последствия таких отказов необходимо повысить точность оценки накопления поврежденности в материале роторов, чтобы принять меры для предотвращения аварийных ситуаций.

В работах [6-9] приведены причины отказов более чем 800 турбин мощностью 100 - 800 МВт различных типов и различных заводов-изготовителей за 10-летний период эксплуатации.

Анализ, проведенный в указанных выше работах, выполнен согласно принятой в энергетике методике [10-12]. Отказы турбоустановок классифицируются в соответствии с их причинами по следующим группам узлов:

• проточная часть турбин;

• узлы системы парораспределения турбин;

• узлы системы регулирования турбин;

• подшипники турбин;

• элементы маслосистем;

• вспомогательное оборудование, трубопроводы и арматура.

Результаты обработки статистических данных, приведенные в работе [6], проводилась для выборок по каждому типу турбин, представленных в таблице 1.1. Необходимо отметить, что среди однотипных турбин, входящих в каждую анализируемую группу, имелись турбины разных модификаций с различной наработкой; кроме того, они несколько отличались друг от друга качеством изготовления, сборки, ремонта и условиями эксплуатации (износ оборудования, количество пусков, качество используемой воды и др.). В связи с этим результаты данного анализа дают лишь качественную оценку надежности групп и отдельных элементов оборудования. Хотя и эти данные позволяют в целом оценить наиболее повреждаемые узлы рассмотренных паровых турбин.

Для турбин каждого типа общее число отказов за период было принято

за 100 %, и затем на основе этих данных определена доля отказов, вызванных

ю

дефектами деталей узлов турбины в соответствии с принятой классификацией.

Выявлено, что доли отказов из-за дефектов элементов каждого узла практически для всех типов турбин, представленных в таблице 1.1, имеют близкие значения. При этом наибольшее число отказов приходится на элементы системы регулирования и подшипники турбин.

Причинами отказов турбин из-за элементов системы регулирования наиболее часто являются: повреждения регулятора скорости, повреждения золотников и сервомоторов высокого давления и промперегрева, повреждения трубопроводов системы регулирования. Отказы турбин из-за подшипников в равной мере происходят из-за опорных и из-за упорных (упорно- опорных) подшипников. При этом причиной отказов, как правило, являются: дефекты баббитовой заливки (подплавление, выкрашивание, натиры); подплавление, выплавление, механическое повреждение или износ

уп