Re-Extension of 200 MW Turbine Cast Casing Service
To date, the fleet service life of a significant number of DTEK Energy power units is ex-ceeded. In particular, this relates to the structural components of the K-200-130-3 steam turbine of the power unit No. 9 of DTEK Luganskaya TPP. There is a need to make a decision on the admissibility of furthe...
Збережено в:
| Видавець: | Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
|---|---|
| Дата: | 2019 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Russian |
| Опубліковано: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2019
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/170923 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
Репозиторії
Energy Technologies & Resource Saving| id |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-170923 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Energy Technologies & Resource Saving |
| collection |
OJS |
| language |
English Russian |
| topic |
steam turbine high-pressure cylinder casing intermediate-pressure cylinder casing damage safety factor low-cycle fatigue long-term strength residual life UDC 621.165.62-192 парова турбіна корпус високого тиску корпус середнього тиску пошкодженість запас міцності малоциклова втома тривала міцність залишковий ресурс. УДК 621.165.62-192 паровая турбина корпус высокого давления корпус среднего давления поврежденность запас прочности малоцикловая усталость длительная прочность остаточный ресурс УДК 621.165.62-192 |
| spellingShingle |
steam turbine high-pressure cylinder casing intermediate-pressure cylinder casing damage safety factor low-cycle fatigue long-term strength residual life UDC 621.165.62-192 парова турбіна корпус високого тиску корпус середнього тиску пошкодженість запас міцності малоциклова втома тривала міцність залишковий ресурс. УДК 621.165.62-192 паровая турбина корпус высокого давления корпус среднего давления поврежденность запас прочности малоцикловая усталость длительная прочность остаточный ресурс УДК 621.165.62-192 Chernousenko, O. Yu. Ryndyuk, Dmitriy V. Peshko, Vitaliy A. Re-Extension of 200 MW Turbine Cast Casing Service |
| topic_facet |
steam turbine high-pressure cylinder casing intermediate-pressure cylinder casing damage safety factor low-cycle fatigue long-term strength residual life UDC 621.165.62-192 парова турбіна корпус високого тиску корпус середнього тиску пошкодженість запас міцності малоциклова втома тривала міцність залишковий ресурс. УДК 621.165.62-192 паровая турбина корпус высокого давления корпус среднего давления поврежденность запас прочности малоцикловая усталость длительная прочность остаточный ресурс УДК 621.165.62-192 |
| format |
Article |
| author |
Chernousenko, O. Yu. Ryndyuk, Dmitriy V. Peshko, Vitaliy A. |
| author_facet |
Chernousenko, O. Yu. Ryndyuk, Dmitriy V. Peshko, Vitaliy A. |
| author_sort |
Chernousenko, O. Yu. |
| title |
Re-Extension of 200 MW Turbine Cast Casing Service |
| title_short |
Re-Extension of 200 MW Turbine Cast Casing Service |
| title_full |
Re-Extension of 200 MW Turbine Cast Casing Service |
| title_fullStr |
Re-Extension of 200 MW Turbine Cast Casing Service |
| title_full_unstemmed |
Re-Extension of 200 MW Turbine Cast Casing Service |
| title_sort |
re-extension of 200 mw turbine cast casing service |
| title_alt |
Повторное продление эксплуатации литых корпусов турбин 200 МВт Повторне продовження експлуатації литих корпусів турбін 200 МВт |
| description |
To date, the fleet service life of a significant number of DTEK Energy power units is ex-ceeded. In particular, this relates to the structural components of the K-200-130-3 steam turbine of the power unit No. 9 of DTEK Luganskaya TPP. There is a need to make a decision on the admissibility of further exploitation. This requires a comprehensive study of the technological state of the base metal and the check calculation of its most critical high-temperature elements. A complex of such works was performed earlier in 2009. A special feature of re-extending the service life of this power unit is the super long fleet equipment operating time, presence of damages in the form of cracks and crack surfaces in the high- and intermediate-pressure cylinder casings, as well as the active involvement of equipment to operate in maneuverable modes when covering peaks of electrical load. This paper assesses the residual life of casings on the basis of three-dimensional models of the K-200-130-3 steam turbine high-pressure (HP) and intermediate- pressure (IP) cylinder casings. In doing so, the paper takes into account the actual operating conditions according to the damage data obtained from the results of inspecting the power equip-ment metal condition during preventive maintenance overhauls. The calculation of tem-perature fields is performed for typical operation modes, namely stationary operation at nominal power and starts from cold, warm, and hot states. The boundary value problem of heat conduction was solved using the finite element method of computational domain discretization. The calculation of the stress-strain state (SSS) was made taking into ac-count the effects of the main types of forces − temperature stresses, uneven temperature fields, forces from the steam atmosphere pressure, supporting forces. The maximum stress intensities for all the investigated modes of operation are observed in the toroidal parts of cylinder casings in the region of steam admission and correspond to the crack formation zones that were determined during the non-destructive testing of the metal. The assess-ment of long-term strength and low-cycle fatigue resistance showed that the residual life of the high-pressure cylinder (HPC) casing is satisfactory, and allows extending the op-eration by 100 thousand hours with standard safety factors. For the intermediate-pressure cylinder (IPC) casing, the residual life is 50 thousand hours with reduced safety factors. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2019 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/170923 |
| work_keys_str_mv |
AT chernousenkooyu reextensionof200mwturbinecastcasingservice AT ryndyukdmitriyv reextensionof200mwturbinecastcasingservice AT peshkovitaliya reextensionof200mwturbinecastcasingservice AT chernousenkooyu povtornoeprodlenieékspluataciilityhkorpusovturbin200mvt AT ryndyukdmitriyv povtornoeprodlenieékspluataciilityhkorpusovturbin200mvt AT peshkovitaliya povtornoeprodlenieékspluataciilityhkorpusovturbin200mvt AT chernousenkooyu povtorneprodovžennâekspluatacíílitihkorpusívturbín200mvt AT ryndyukdmitriyv povtorneprodovžennâekspluatacíílitihkorpusívturbín200mvt AT peshkovitaliya povtorneprodovžennâekspluatacíílitihkorpusívturbín200mvt |
| first_indexed |
2024-09-01T17:37:11Z |
| last_indexed |
2024-09-01T17:37:11Z |
| _version_ |
1809016141101662208 |
| spelling |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-1709232019-06-26T10:43:40Z Re-Extension of 200 MW Turbine Cast Casing Service Повторное продление эксплуатации литых корпусов турбин 200 МВт Повторне продовження експлуатації литих корпусів турбін 200 МВт Chernousenko, O. Yu. Ryndyuk, Dmitriy V. Peshko, Vitaliy A. steam turbine high-pressure cylinder casing intermediate-pressure cylinder casing damage safety factor low-cycle fatigue long-term strength residual life UDC 621.165.62-192 парова турбіна корпус високого тиску корпус середнього тиску пошкодженість запас міцності малоциклова втома тривала міцність залишковий ресурс. УДК 621.165.62-192 паровая турбина корпус высокого давления корпус среднего давления поврежденность запас прочности малоцикловая усталость длительная прочность остаточный ресурс УДК 621.165.62-192 To date, the fleet service life of a significant number of DTEK Energy power units is ex-ceeded. In particular, this relates to the structural components of the K-200-130-3 steam turbine of the power unit No. 9 of DTEK Luganskaya TPP. There is a need to make a decision on the admissibility of further exploitation. This requires a comprehensive study of the technological state of the base metal and the check calculation of its most critical high-temperature elements. A complex of such works was performed earlier in 2009. A special feature of re-extending the service life of this power unit is the super long fleet equipment operating time, presence of damages in the form of cracks and crack surfaces in the high- and intermediate-pressure cylinder casings, as well as the active involvement of equipment to operate in maneuverable modes when covering peaks of electrical load. This paper assesses the residual life of casings on the basis of three-dimensional models of the K-200-130-3 steam turbine high-pressure (HP) and intermediate- pressure (IP) cylinder casings. In doing so, the paper takes into account the actual operating conditions according to the damage data obtained from the results of inspecting the power equip-ment metal condition during preventive maintenance overhauls. The calculation of tem-perature fields is performed for typical operation modes, namely stationary operation at nominal power and starts from cold, warm, and hot states. The boundary value problem of heat conduction was solved using the finite element method of computational domain discretization. The calculation of the stress-strain state (SSS) was made taking into ac-count the effects of the main types of forces − temperature stresses, uneven temperature fields, forces from the steam atmosphere pressure, supporting forces. The maximum stress intensities for all the investigated modes of operation are observed in the toroidal parts of cylinder casings in the region of steam admission and correspond to the crack formation zones that were determined during the non-destructive testing of the metal. The assess-ment of long-term strength and low-cycle fatigue resistance showed that the residual life of the high-pressure cylinder (HPC) casing is satisfactory, and allows extending the op-eration by 100 thousand hours with standard safety factors. For the intermediate-pressure cylinder (IPC) casing, the residual life is 50 thousand hours with reduced safety factors. На сегодняшний день парковый ресурс значительного количества энергоблоков ДТЭК Энерго превышен. В частности, это относится к корпусным элементам паровой турбины К-200-130-3 энергоблока № 9 ДТЭК «Луганская ТЭС». Возникает необходимость принятия решения о допустимости дальнейшей эксплуатации. Для этого требуется провести комплексное исследование технологического состояния основного металла и поверочного расчета его наиболее ответственных высокотемпературных элементов. Комплекс таких работ выполнен ранее в 2009 г. Особенностью повторного продления эксплуатации данного энергоблока является сверхпарковая наработка оборудования, наличие повреждений в виде трещин и растрескиваний в корпусах цилиндров высокого и среднего давления, а также активное привлечение оборудования для работы в маневренных режимах при покрытии пиков электрической нагрузки. В работе проведена оценка остаточного ресурса на базе трехмерных моделей корпусов цилиндров высокого (ЦВД) и среднего давления (ЦСД) паровой турбины К-200-130-3 с учетом реальных условий эксплуатации согласно данным поврежденности, полученным по результатам обследования состояния металла энергетического оборудования в планово-предупредительных ремонтах. Расчет температурных полей выполнен для типовых режимов эксплуатации, а именно стационарная работа на номинальной мощности и пуски из холодного, неостывшего и горячего состояний. Краевая задача теплопроводности решалась с применением конечноэлементного метода дискретизации расчетной области. Расчет напряженно-деформированного состояния выполнен с учетом воздействия основных типов усилий – температурные напряжения, неравномерность температурных полей, усилия от давления паровой среды, реакции опор. Максимальные интенсивности напряжений для всех исследованных режимов работы наблюдаются в тороидальной части корпуса в области паровпуска и соответствуют зонам растрескиваний, которые были установлены в ходе неразрушающего контроля металла. Проведенная оценка длительной прочности и сопротивляемости малоцикловой усталости показала, что остаточный ресурс корпуса ЦВД является удовлетворительным и позволяет продлить эксплуатацию на 100 тыс. ч при нормативных коэффициентах запаса. Для корпуса ЦСД остаточный ресурс составляет 50 тыс. ч при сниженных коэффициентах запаса. На сьогодні парковий ресурс значної кількості енергоблоків ДТЕК Енерго перевищено. Зокрема, це стосується корпусних елементів парової турбіни К-200-130-3 енергоблока № 9 ДТЕК «Луганська ТЕС». Виникає необхідність прийняття рішення про допустимість подальшої експлуатації. Для цього потрібно провести комплексне дослідження технологічного стану основного металу і перевірочного розрахунку його найбільш відповідальних високотемпературних елементів. Комплекс таких робіт виконано раніше в 2009 р Особливістю повторного продовження експлуатації даного енергоблока є надпаркове напрацювання обладнання, наявність пошкоджень у вигляді тріщин і розтріскування в корпусах циліндрів високого та середнього тиску, а також активне залучення обладнання для роботи в маневрених режимах під час покриття піків електричного навантаження. У роботі проведена оцінка залишкового ресурсу на базі тривимірних моделей корпусів циліндрів високого (ЦВТ) і середнього тиску (ЦСТ) парової турбіни К-200-130-3 з урахуванням реальних умов експлуатації згідно з даними пошкодження, отриманими за результатами обстеження стану металу енергетичного устаткування в планово-попереджувальних ремонтах. Розрахунок температурних полів виконаний для типових режимів експлуатації, а саме стаціонарна робота на номінальній потужності і пуски з холодного, неостиглого і гарячого станів. Крайова задача теплопровідності розв’язувалася із застосуванням скінченноелементного методу дискретизації розрахункової області. Розрахунок напружено-деформованого стану виконаний з урахуванням впливу основних типів зусиль – температурні напруження, нерівномірність температурних полів, зусилля від тиску парового середовища, реакції опор. Максимальні інтенсивності напружень для всіх досліджених режимів роботи спостерігаються в тороїдальній частині корпусу в області паровпуску і відповідають зонам розтріскувань, які були встановлені в ході неруйнівного контролю металу. Проведена оцінка тривалої міцності і опірності малоцикловій втомі показала, що залишковий ресурс корпусу ЦВТ є задовільним і дозволяє продовжити експлуатацію на 100 тис. год за нормативних коефіцієнтів запасу. Для корпусу ЦСТ залишковий ресурс становить 50 тис. год за знижених коефіцієнтів запасу. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2019-06-20 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/170923 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 22 No. 2 (2019); 14-20 Проблемы машиностроения; Том 22 № 2 (2019); 14-20 Проблеми машинобудування; Том 22 № 2 (2019); 14-20 2709-2992 2709-2984 en ru https://journals.uran.ua/jme/article/view/170923/170616 https://journals.uran.ua/jme/article/view/170923/170617 Copyright (c) 2019 O. Yu. Chernousenko, Dmitriy V. Ryndyuk, Vitaliy A. Peshko https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |