Оценка влияния формы центральной камеры на течение пара и ползучесть корпуса регулирующего клапана турбины
Численно определяются характеристики течения пара в системе парораспределения, напряженно-деформированного состояния и ползучести корпуса клапана паровой турбины К-325 на стационарном режиме работы для двух вариантов центральной камеры клапана. Скорости, температура и давление пара на стенки корпуса...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Проблемы машиностроения |
|---|---|
| Datum: | 2015 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України
2015
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99209 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Оценка влияния формы центральной камеры на течение пара и ползучесть корпуса регулирующего клапана турбины / Н.Г. Шульженко, А.С. Колядюк // Проблемы машиностроения. — 2015. — Т. 18, № 3. — С. 45-53. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859739997899325440 |
|---|---|
| author | Шульженко, Н.Г. Колядюк, А.С. |
| author_facet | Шульженко, Н.Г. Колядюк, А.С. |
| citation_txt | Оценка влияния формы центральной камеры на течение пара и ползучесть корпуса регулирующего клапана турбины / Н.Г. Шульженко, А.С. Колядюк // Проблемы машиностроения. — 2015. — Т. 18, № 3. — С. 45-53. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы машиностроения |
| description | Численно определяются характеристики течения пара в системе парораспределения, напряженно-деформированного состояния и ползучести корпуса клапана паровой турбины К-325 на стационарном режиме работы для двух вариантов центральной камеры клапана. Скорости, температура и давление пара на стенки корпуса определяются на основе численного решения уравнений Навье-Стокса в трехмерной постановке. Применяется модель турбулентности k–w SST Ментера. Для решения совместной задачи газодинамики и теплообмена использовался программный комплекс ANSYS/CFX. Установлено что форма центральной камеры влияет на распределение расхода пара через РК1 и РК3. Уравнения ползучести интегрируются явной схемой Эйлера. Использовалась модель неявной ползучести с упрочнением, учитывающая начальную и установившуюся ползучесть. Оценено влияние формы центральной камеры на характеристики прочности корпуса регулирующего клапана. Результаты выполненных исследований свидетельствуют, что максимальная накопленная деформация ползучести не может быть причиной образования трещин после 35000 часов роботы. Решение задачи ползучести корпуса для двух вариантов центральной камеры в трехмерной постановке показало, что по прочностным характеристикам второй вариант корпуса клапана является предпочтительным, т.к. в его центральной камере максимальные деформации ползучести в 2 раза меньше, чем для первого варианта корпуса клапана.
Чисельно визначаються характеристики течії пари в системі паророзподілення, напружено-деформованого стану та повзучості корпусу клапана парової турбіни К-325 на стаціонарному режимі роботи для двох варіантів центральної камери клапана. Швидкості, температура і тиск пари на стінки корпусу визначаються на основі чисельного розв'язання рівнянь Нав'є-Стокса в тривимірній постановці. Оцінено вплив форми центральної камери на характеристики міцності корпусу і розподіл витрати пари в регулюючому клапані.
The characteristics of a current of steam are numerically calculated in system of steam distribution and the intense deformed state and creep of the hull of the valve of the K-325 steam turbine in the stationary mode for two options of the central camera of the valve. Speeds, temperature and a vapor pressure on the walls of the hull are defined on the basis of numerical solution of the equations of Navier-Stokes in three-dimensional statement. The semi empirical Menter model of turbulence was applied. A program complex ANSYS/CFX was used. It was established that the shape of the central chamber affects the distribution of the flow of steam through RK1 and
RK3. The equations are integrated creep explicit Euler scheme. We used the model of implicit creep hardening, which takes into account the initial and steady creep. The effect of the form of the central chamber on the characteristics of the control valve body strength. The results of the research indicate that the maximum cumulative creep deformation can not be the cause of cracking after 35,000 hours of robots. Solution of the problem of creep housing for two variants of the central chamber in three-dimensional statement showed that the strength
characteristics of a second embodiment of the valve body is preferred because in the central chamber maximum creep deformation in two times less than in the first embodiment of the valve body.
|
| first_indexed | 2025-12-01T16:29:48Z |
| format | Article |
| fulltext |
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 3 45
Н. Г. Шульженко,
д-р техн. наук,
А. С. Колядюк
Институт проблем машино-
строения им. А. Н. Подгор-
ного НАН Украины,
г. Харьков, e-mail:
shulzh@ipmach.kharkov.ua,
duk86@ukr.net
Ключові слова: розрахунок, течія
пари, повзучість, система паро-
розподілення, турбіна.
УДК 629.735
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ФОРМЫ ЦЕНТРАЛЬНОЙ
КАМЕРЫ НА ТЕЧЕНИЕ ПАРА И ПОЛЗУЧЕСТЬ
КОРПУСА РЕГУЛИРУЮЩЕГО КЛАПАНА
ТУРБИНЫ
Чисельно визначаються характеристики течії пари в системі паророзпо-
ділення, напружено-деформованого стану та повзучості корпусу клапана
парової турбіни К-325 на стаціонарному режимі роботи для двох варіа-
нтів центральної камери клапана. Швидкості, температура і тиск пари
на стінки корпусу визначаються на основі чисельного розв'язання рівнянь
Нав'є-Стокса в тривимірній постановці. Оцінено вплив форми централь-
ної камери на характеристики міцності корпусу і розподіл витрати пари
в регулюючому клапані.
Введение
В настоящее время важное значение имеет повышение рабочих характеристик и надежности
энергетических установок. Надежная работа системы парораспределения турбины влияет на работо-
способность всего энергоблока. Исполнительные органы систем регулирования паровых турбин
включают стопорные и регулирующие клапаны. В современной паровой турбине К-325 стопорный и
два регулирующих клапана расположены в одном общем корпусе, представляющем собой отливку
сложной конфигурации [1]. Перегретый пар под давлением 24 МПа с температурой 540 °С подводит-
ся по патрубку в центральную камеру (под стопорным клапаном) и подается далее в камеру, общую
для двух регулирующих клапанов, расположенных в том же корпусе. Как показывает опыт эксплуа-
тации, в центральной камере клапана и патрубках перед регулирующими клапанами обнаруживаются
трещины, что требует проведения значительных ремонтно-восстановительных работ. В связи с этим
актуальной является задачи оценки течения пара в трехмерной постановке и прочности корпуса регу-
лирующего клапана для оценки причин его возможных повреждений.
Клапан эксплуатируется на переходных режимах – пусках из холодного, горячего и неостыв-
шего состояний и ста-
ционарных режимах ро-
боты. Прочность корпуса
клапана на стационарных
режимах роботы опреде-
ляется его ползучестью.
В данной работе рассмат-
ривается влияние формы
центральной камеры на
рабочие и прочностные
характеристики при пол-
зучести регулирующего
клапана паровой турбины
К-325. Анализируется
влияние двух вариантов
камеры: цилиндрической
формы (рис. 1 – вариант
1) и цилиндрической с
двумя симметричными
утолщениями стенки кор-
пуса (рис. 1 – вариант 2).
Н. Г. Шульженко, А. С. Колядюк, 2015
а) б)
Рис. 1. Форма центральной камеры:
а) – первый вариант; б) – второй вариант
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 3 46
Анализ течения пара в клапане
Течение пара в системе парораспределения моделировалось на основе стандартного комплек-
са ANSYS с учетом теплопотерь через стенки корпуса и теплоизоляцию. Использовалась математи-
ческая модель потока пара, в основе которой лежат осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье-
Стокса для вязкого сжимаемого теплопроводного газа. Они представляются уравнениями неразрыв-
ности, изменения количества движения и сохранения энергии [2]
( )
( )
( ) ( ) ( ) ,
;
;0
iji
jjj
totj
j
tot
i
j
j
i
eff
ji
ji
j
i
j
j
U
xx
T
x
hU
xt
p
h
t
x
U
x
U
xx
p
UU
xt
U
U
xt
τ
∂
∂
+
∂
∂
λ
∂
∂
=ρ
∂
∂
+
∂
∂
−ρ
∂
∂
∂
∂
+
∂
∂
µ
∂
∂
+
∂
′∂
−=ρ
∂
∂
+
∂
ρ∂
=ρ
∂
∂
+
∂
ρ∂
где t – время; xi, xj – декартовы координаты; ρ – плотность; p – давление; Ui, Uj– компоненты скоро-
сти; T – температура; µeff – эффективная вязкость, µeff = µ + µt; µ, µt – коэффициенты динамической и
турбулентной вязкости; p′ – модифицированное давление,
m
m
eff
x
U
kpp
∂
∂
µ+ρ+=′
3
2
3
2
,
где k – кинетическая энергия турбулентности; htot – полная энтальпия; τ – эффективные напряжения; λ
– теплопроводность.
Для статистического моделирования влияния турбулентности и описания турбулентного по-
граничного слоя на твердых поверхностях применяется полуэмпирическая модель k–ω SST Ментера
[2, 3]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) ,
1
12
;
2
33
23
*
3
ρωβ−
ω
α+
∂
ω∂
∂
∂
ωσ
ρ−−
∂
ω∂
σ
µ
+µ
∂
∂
=ρ
∂
∂
+
∂
ρ∂
+ωρβ−
∂
∂
σ
µ
+µ
∂
∂
=ρ
∂
∂
+
∂
ρ∂
ωω
ω
k
jjj
t
j
j
j
k
j
t
j
j
j
P
kxx
k
F
xx
kU
xt
k
Pk
x
k
x
kU
xt
k
где α3, β3, σk3, σω2, σω3 – коэффициенты; ω – удельная скорость диссипации; Pk – производство турбу-
лентности.
Теплопередача в корпусе и теплоизоляции моделируется уравнением теплопроводности
( )
∂
∂
λ
∂
∂
=ρ
∂
∂
j
m
j
pm
x
T
x
Tc
t
,
где ρm – плотность; cp – теплоемкость; λm – теплопроводность.
Для двух вариантов клапана (рис. 1) выполнялись расчеты течения пара с одинаковыми гра-
ничными условиями: расход пара через клапан (задавался на входе в клапан) и давление пара за регу-
лирующими клапанами (РК1, РК3). Усложняющим обстоятельством моделирования течения пара в
клапане является учет влияния сита, которое представляет собой цилиндрическую обечайку с 3024
отверстиями. Это приводит к увеличению разностной сетки, которая состоит из 33 млн. элементов и
9 млн. узлов с пятью ячейками в пограничном слое (при решении той же задачи без сита разностная
сетка уменьшается до 2 млн. узлов и значительно упрощается построение расчетной модели). Как
показано в работах [4, 5], течение пара в системе парораспределения сложное с неравномерным мас-
совым расходом пара через сито (в аксиальном направлении) и образованием больших вихрей. Реше-
ние задачи в данной постановке позволяет учесть основные геометрические особенности конструк-
ции регулирующего клапана, неравномерность течения пара и влияние его на распределение давле-
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 3 47
ния на стенки корпуса и
температурные поля при
определении граничных
условий для решения задач
прочности.
Результаты выпол-
ненных расчетов, отве-
чающих стационарному
режиму роботы клапана
при мощности турбины
320 МВт, свидетельствуют
о несимметричном течении
пара в центральной камере
для первого варианта. При
этом имеет место увеличе-
ние скорости течения пара
со стороны РК1 до 55 м/с и
значительное падение со
стороны РК3 до 20 м/с
(рис. 2). В задней части ка-
меры течение усложняется
при резком уменьшении
скорости до 1–3м/с (рис. 3). В то же время для второго варианта течение среды симметрично относи-
тельно входного патрубка в отличие от первого варианта. В местах утолщения стенки корпуса ско-
рость течения пара достигает 60 м/с (рис. 2), а в задней части камеры образуются завихрения (рис. 3).
В верхней камере течение пара для рассмотренных вариантов сопровождается образованием
вихрей, но для первого варианта скорость достигает 35м/с, а для второго она значительно ниже (5–
10м/с), рис. 4.
За регулирующими клапанами (РК1, РК3) в двух вариантах образуется отрыв течения от
внутренних стенок выходных патрубков (рис. 5). При этом распределение пара в РК1 и РК3 различ-
ное. Для первого расчетного варианта расход пара через РК1 – 80,525 т/ч (57,44%), больше, чем для
второго – 74,605 т/ч (53,64%); соответственно через РК3 – 59,658 т/ч (42,55%) и 64,454 т/ч (46,35%),
таблица.
Расход пара через регулирующие клапана для разных центральных камер
Вид центральной камеры РК1, т/ч РК3, т/ч РК1, % РК3, %
цилиндрическая 80,525 59,658 57,44 42,55
цилиндрическая с утолщениями стенки 74,605 64,454 53,64 46,35
а) б)
Рис. 2. Распределение скоростей течения пара в сечении X:
а) – первый вариант; б) – второй вариант
а) б)
Рис. 3. Линии тока пара:
а) – первый вариант; б) – второй вариант
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 3 48
Давление пара на стенки корпуса в обоих
вариантах является близким, в том числе макси-
мальные давления в центральной камере 23 МПа.
Небольшие локальные отличия, не превышающие
1 МПа, наблюдаются на седлах регулирующих
клапанов, что объясняется разными скоростями
течения пара (рис. 6).
Прогрев стенок корпуса клапана близок к
равномерному в обоих вариантах, но для второго
варианта такая картина более равномерная
(рис. 8). Перепад температуры на стенках не пре-
вышает 4 °С (рис. 7).
Анализ ползучести корпуса клапана
На первом этапе исследования ползучести
выполнен расчет упругого напряженно-
деформированного состояния по трехмерной мо-
дели корпуса. Задача решалась методом конеч-
ных элементов с помощью стандартного ком-
плекса ANSYS. Полные деформации в точке описываются следующим уравнением [6]:
{ } { } [ ] { }
e
th
n
D σ+ε=ε
−1
,
где {σe} – вектор упругих напряжений; [D] – матрица жесткости; {εn} – вектор упругих деформаций;
Tse
z
se
y
se
x
th
T ]000[}{ ααα∆=ε – вектор температурной деформации; se
z
se
y
se
x ααα ,, – коэффициент
температурного расширения.
Установлено, что упругие напряжения наружных стенок корпуса от совместного влияния
температур и давления пара в клапане в основном не превышают 20 МПа. В то же время для второго
варианта наблюдается повышение напряжений до 60 МПа в районе верхнего перехода от входного
патрубка (рис. 9). На внутренних стенках максимальные величины упругих напряжений наблюдают-
ся в зоне патрубков перед регулирующими клапанами (σmax = 82 МПа). На нижней части центральной
камеры в районе входного патрубка напряжения достигают 55 МПа, в задней части 43 МПа (рис. 10).
а) б)
Рис. 4. Распределение скоростей
течения пара в сечении Y:
а) – первый вариант; б) – второй вариант
а) б)
Рис. 5. Распределение скоростей течения пара в сечении Z:
а) – первый вариант; б) – второй вариант
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 3 49
а) б)
Рис. 6. Давление на внутренних стенках:
а) – первый вариант; б) – второй вариант
а) б)
Рис. 7. Температура наружной поверхности корпуса клапана:
а) – первый вариант; б) – второй вариант
а) б)
Рис. 8. Температура корпуса клапана в сечении Z:
а) – первый вариант; б) – второй вариант
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 3 50
а) б)
Рис. 9. Упругие напряжения наружных поверхностей корпуса клапана:
а) – первый вариант; б) – второй вариант
а) б)
Рис. 10. Упругие напряжения в корпусе клапана:
а) – первый вариант; б) – второй вариант
а) б)
Рис. 11. Упругие напряжения в верхней части центральной камеры:
а) – первый вариант; б) – второй вариант
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 3 51
В центральной камере отличия напряжений наблюдаются в районе утолщения стенки корпу-
са: в первом варианте напряжения достигают 39 МПа, а в втором 30 МПа (рис. 10). В верхней части
камеры напряжения больше и достигают 54 МПа – для первого варианта и 42 МПа – для второго
(рис. 11). В то же время в районе входного патрубка для первого варианта напряжения достигают
63 МПа. Указанные отличия связаны с уменьшением толщины стенки корпуса в камере парового си-
та (рис. 11.).
Уравнения ползучести интегрируются по явной схеме Эйлера, что эффективно при малых
значениях накопленной деформации ползучести [6]. Общая упругая деформация определялась так:
}{}{}{}{}{ 1
cr
n
th
n
pl
nnn −ε−ε−ε−ε=ε′ ,
где }{
pl
n
ε – вектор деформации пластичности; }{
th
n
ε – вектор температурной деформации; }{ 1
cr
n−ε –
вектор деформации ползучести.
Общая эквивалентная деформация определяется соотношением
( )
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
2/1
222222
2
3
2
3
2
3
12
1
γ′+γ′+γ′+ε′−ε′+ε′−ε′+ε′−ε′
ν+
=ε
zxyzxyxzzyyxet
.
Эквивалентные упругие напряжения запишем в виде
σe = 3Gεet,
где G = E/(2(1 + ν)) – модуль сдвига; E – модуль Юнга; ν – коэффициент Пуассона.
Эквивалентная деформация ползучести находится как скалярная величина из уравнения
TCC
e
TCCC
ecr
teC
C
etC
76
432
5
3
1
1
1
−
−+
σ+
+
σ
=ε ,
где C1, …, C7 – константы модели ползучести. Используемая модель неявной ползучести с упрочне-
нием учитывает начальную и установившуюся ползучесть.
Мера приращения деформации ползучести в заданной точке интегрирования находится из
выражения Cs = ∆εcr
/εet
. Так как используется явная процедура интегрирования (все значения в урав-
нениях приращения, кроме температуры, относятся к моменту времени tn–1, устойчивость решения
определяется величиной шага по времени. Шаг выбирался так, чтобы набольшее значение Cs для всех
элементов во всех точках интегрирования не превышало 0,05, что позволило получить устойчивое
решение [6].
Приращения компонент деформации ползучести можно представить в виде полного тензора
деформаций [6]
( )
( )
( )
( )
( ) ( ) ( )
.
12
3
;
12
3
;
12
3
;;
12
2
;
12
2
xz
et
cr
cr
xzyz
et
cr
cr
yzxy
et
cr
cr
xy
cr
y
cr
x
cr
z
xzy
et
cr
cr
y
zyx
et
cr
cr
x
γ′
ν+ε
ε∆
=ε∆γ′
ν+ε
ε∆
=ε∆γ′
ν+ε
ε∆
=ε∆
ε∆−ε∆−=ε∆
ν+
ε′−ε′−ε′
ε
ε∆
=ε∆
ν+
ε′−ε′−ε′
ε
ε∆
=ε∆
Упругие деформации и суммарные деформации ползучести вычисляются по зависимостям
.)()(;)()(;)()(
;)()(;)()(;)()(
111
cr
zn
cr
zn
cr
z
cr
yn
cr
yn
cr
y
cr
xn
cr
xn
cr
x
cr
znzn
el
z
cr
ynyn
el
y
cr
xnxn
el
x
ε∆+ε=εε∆+ε=εε∆+ε=ε
ε∆−ε′=εε∆−ε′=εε∆−ε′=ε
−−−
Учитывая предельные упругие напряжения и тепловое состояние корпуса клапана для опре-
деления констант модели ползучести, использовались четыре кривые ползучести для стали
15Х1М1Ф, соответствующие температурам 550, 525 °С и напряжениям 80, 60 Мпа [8]. Расчет ползу-
чести проводился до 100 тыс. часов роботы клапана.
Расчетными исследованиями ползучести определены деформации корпуса клапана на ста-
ционарном режиме роботы в неоднородном тепловом поле. Можно отметить, что деформации ползу-
чести наблюдаются на внутренних поверхностях корпуса клапана, при этом наружные поверхности
практически не испытывают ползучести. Максимальные значения деформаций, не превышающие
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 3 52
0,1% в момент времени t = 100000 ч (рис. 12), сосредоточены в патрубках перед стопорными клапа-
нами. В центральной камере клапана деформации ползучести растут.
На рис. 13 представлено изменение деформации во времени в точках A, B, C при ползучести
(штрихованными линиями показаны значения для второго варианта). Отметим, что в центральной
камере для первого варианта ползучесть протекает в 2 раза интенсивней, чем для второго варианта
клапана. Максимальные деформации ползучести наблюдаются в верхней части (точки А) и не пре-
вышают 0,05% для первого варианта и 0,025% для второго. Из анализа полученных зависимостей де-
формаций от времени можно сказать, что установившая ползучесть имеет место после 30000 ч рабо-
ты клапана.
Как показали расчетные исследования, значения деформации ползучести в корпусе клапана
значительно меньше допустимых деформаций – около 1% с учетом запаса. Исходя из того, что на
практике в корпусе клапана обнаруживают трещины после четырех лет эксплуатации (около
35 тыс. часов), можно утверждать по полученным результатам, что ползучесть материала не является
основной причиной наличий трещинообразования при эксплуатации клапана.
Выводы
Осуществлено численное решение в трехмерной постановке задач течения пара и теплопро-
водности в системе парораспределения для двух вариантов корпуса клапана на стационарном режиме
а) б)
Рис. 12. Деформации ползучести в патрубке перед регулирующим клапаном:
а) – деформации ползучести: б) – значение максимальных деформаций ползучести от времени
а) б)
Рис. 13. Деформации ползучести в центральной камере клапана
а) –места образования трещин; б) – значение деформаций ползучести от времени в точках A, B, C
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2015, Т. 18, № 3 53
роботы турбины К-325, соответствующему мощности 320МВт. Определены граничные условия для
решения задачи прочности двух вариантов корпусов с разными центральными камерами. В результа-
те для двух вариантов выявлены отличия течения пара в центральной и верхней камерах корпуса: в
центральной камере для первого варианта течение несимметрично, а во втором варианте симметрич-
но относительно входного патрубка; в верхней камере для первого варианта максимальные скорости
близки 55 м/с, а во втором – 20 м/с. Установлено что форма центральной камеры влияет также на
расход пара через РК1 и РК3: в первом варианте расход пара через РК1 близок 57,44% от общего рас-
хода через клапан (соответственно РК3 – 42,55%), а во втором 53,64% (соответственно РК3 –
46,35%).
Решение задачи ползучести корпуса для двух вариантов центральной камеры в трехмерной
постановке показало, что по прочностным характеристикам второй вариант корпуса клапана является
предпочтительным, т.к. в его центральной камере максимальные деформации ползучести в 2 раза
меньше, чем для первого варианта корпуса клапана.
Результаты выполненных исследований свидетельствуют, что максимальная накопленная де-
формация ползучести не может быть причиной образования трещин после 35000 часов роботы, по-
скольку ее значение 0,1% значительно меньше допустимых деформаций, приблизительно равных 1%
(с учетом коэффициента запаса). Представляется целесообразным дальнейшее решение задачи проч-
ности по малоцикловой усталости на переходных режимах роботы для оценки возможности повреж-
даемости корпуса клапана за указанное время его эксплуатации.
Литература:
1. Плоткин, Е. Р. Пусковые режимы паровых турбин энергоблоков / Е. Р. Плоткин, А. Ш. Лейзерович. – М.:
Энергия, 1980. – 192 с.
2. ANSYS CFX-Solver Theory Guide. ANSYS CFX Release 11.0 / ANSYS, Inc. // Southpointe 275 Technology Drive.
– Canonsburg : PA 15317, 2006. – 312 p.
3. Menter, F. R. Eddy Viscosity Transport Equations and their Relation to k–ω the Model / F. R. Menter // NASA
Technical Memorandum 108854. – November. – 1994.
4. Колядюк, А. С. Численное моделирование течения пара в регулировочном клапане турбины / А. С. Коля-
дюк, Н. Г. Шульженко, И. Н. Бабаев // Вестн. двигателестроения. – 2011. – № 2. – С. 106–110.
5. Колядюк, А. С. Течение пара и распределение температуры в системе парораспределения турбины для раз-
личных режимов ее работы / А. С. Колядюк, Н. Г. Шульженко, С. В. Ершов // Вестн. двигателестроения. –
2012, № 2. – С. 94–101.
6. Шульженко, Н. Г. Задачи термопрочности, вибродиагностики и ресурса энергоагрегатов (модели, методы,
результаты исследований) / Н. Г. Шульженко, П. П. Гонтаровский, Б. Ф. Зайцев. —Saarbrticken, Germany:
LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co.kG, 2011. – 370 с.
7. ANSYS Analysis Guide. Element Reference. Element Library. / ANSYS, Inc. // Southpointe 275 Technology Drive.
– Canonsburg : PA 15317.
8. Колядюк, А .С. Оценка ползучести корпуса регулирующего клапана паровой турбины К-325 /
Н. Г. Шульженко, А. С. Колядюк // Вісн. НТУ «ХПІ». Сер. Енергетичні та теплотехнічні процеси й устатку-
вання. – Х.: НТУ «ХПІ», 2014. – №11. – С. 125 –131.
Поступила в редакцию 30.06.15
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99209 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0131-2928 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T16:29:48Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Шульженко, Н.Г. Колядюк, А.С. 2016-04-24T16:08:02Z 2016-04-24T16:08:02Z 2015 Оценка влияния формы центральной камеры на течение пара и ползучесть корпуса регулирующего клапана турбины / Н.Г. Шульженко, А.С. Колядюк // Проблемы машиностроения. — 2015. — Т. 18, № 3. — С. 45-53. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 0131-2928 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99209 629.735 Численно определяются характеристики течения пара в системе парораспределения, напряженно-деформированного состояния и ползучести корпуса клапана паровой турбины К-325 на стационарном режиме работы для двух вариантов центральной камеры клапана. Скорости, температура и давление пара на стенки корпуса определяются на основе численного решения уравнений Навье-Стокса в трехмерной постановке. Применяется модель турбулентности k–w SST Ментера. Для решения совместной задачи газодинамики и теплообмена использовался программный комплекс ANSYS/CFX. Установлено что форма центральной камеры влияет на распределение расхода пара через РК1 и РК3. Уравнения ползучести интегрируются явной схемой Эйлера. Использовалась модель неявной ползучести с упрочнением, учитывающая начальную и установившуюся ползучесть. Оценено влияние формы центральной камеры на характеристики прочности корпуса регулирующего клапана. Результаты выполненных исследований свидетельствуют, что максимальная накопленная деформация ползучести не может быть причиной образования трещин после 35000 часов роботы. Решение задачи ползучести корпуса для двух вариантов центральной камеры в трехмерной постановке показало, что по прочностным характеристикам второй вариант корпуса клапана является предпочтительным, т.к. в его центральной камере максимальные деформации ползучести в 2 раза меньше, чем для первого варианта корпуса клапана. Чисельно визначаються характеристики течії пари в системі паророзподілення, напружено-деформованого стану та повзучості корпусу клапана парової турбіни К-325 на стаціонарному режимі роботи для двох варіантів центральної камери клапана. Швидкості, температура і тиск пари на стінки корпусу визначаються на основі чисельного розв'язання рівнянь Нав'є-Стокса в тривимірній постановці. Оцінено вплив форми центральної камери на характеристики міцності корпусу і розподіл витрати пари в регулюючому клапані. The characteristics of a current of steam are numerically calculated in system of steam distribution and the intense deformed state and creep of the hull of the valve of the K-325 steam turbine in the stationary mode for two options of the central camera of the valve. Speeds, temperature and a vapor pressure on the walls of the hull are defined on the basis of numerical solution of the equations of Navier-Stokes in three-dimensional statement. The semi empirical Menter model of turbulence was applied. A program complex ANSYS/CFX was used. It was established that the shape of the central chamber affects the distribution of the flow of steam through RK1 and RK3. The equations are integrated creep explicit Euler scheme. We used the model of implicit creep hardening, which takes into account the initial and steady creep. The effect of the form of the central chamber on the characteristics of the control valve body strength. The results of the research indicate that the maximum cumulative creep deformation can not be the cause of cracking after 35,000 hours of robots. Solution of the problem of creep housing for two variants of the central chamber in three-dimensional statement showed that the strength characteristics of a second embodiment of the valve body is preferred because in the central chamber maximum creep deformation in two times less than in the first embodiment of the valve body. ru Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України Проблемы машиностроения Динамика и прочность машин Оценка влияния формы центральной камеры на течение пара и ползучесть корпуса регулирующего клапана турбины Assessment of influence of the form of the central camera on the current of steam and creep of the hull of the adjusting valve of the turbine Article published earlier |
| spellingShingle | Оценка влияния формы центральной камеры на течение пара и ползучесть корпуса регулирующего клапана турбины Шульженко, Н.Г. Колядюк, А.С. Динамика и прочность машин |
| title | Оценка влияния формы центральной камеры на течение пара и ползучесть корпуса регулирующего клапана турбины |
| title_alt | Assessment of influence of the form of the central camera on the current of steam and creep of the hull of the adjusting valve of the turbine |
| title_full | Оценка влияния формы центральной камеры на течение пара и ползучесть корпуса регулирующего клапана турбины |
| title_fullStr | Оценка влияния формы центральной камеры на течение пара и ползучесть корпуса регулирующего клапана турбины |
| title_full_unstemmed | Оценка влияния формы центральной камеры на течение пара и ползучесть корпуса регулирующего клапана турбины |
| title_short | Оценка влияния формы центральной камеры на течение пара и ползучесть корпуса регулирующего клапана турбины |
| title_sort | оценка влияния формы центральной камеры на течение пара и ползучесть корпуса регулирующего клапана турбины |
| topic | Динамика и прочность машин |
| topic_facet | Динамика и прочность машин |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99209 |
| work_keys_str_mv | AT šulʹženkong ocenkavliâniâformycentralʹnoikamerynatečenieparaipolzučestʹkorpusareguliruûŝegoklapanaturbiny AT kolâdûkas ocenkavliâniâformycentralʹnoikamerynatečenieparaipolzučestʹkorpusareguliruûŝegoklapanaturbiny AT šulʹženkong assessmentofinfluenceoftheformofthecentralcameraonthecurrentofsteamandcreepofthehulloftheadjustingvalveoftheturbine AT kolâdûkas assessmentofinfluenceoftheformofthecentralcameraonthecurrentofsteamandcreepofthehulloftheadjustingvalveoftheturbine |