Elastic Stress-Strain State of Elements of the Internal High-Pressure Casing for Steam Turbines
The elastic-stress state of internal high pressure (HP) casings of 300 and 500 MW steam turbines is estimated using a three-dimensional computational structural model. The internal molded HP casings, which have a complex spatial form and work under conditions of complex power and thermal loading, ar...
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/188832 |
| 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-188832 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Energy Technologies & Resource Saving |
| collection |
OJS |
| language |
English Russian |
| topic |
turbine flange connection horizontal connector internal casing high pressure cylinder stress-strain state differential pressure boundary conditions calculated estimation joint face UDC 621.125 турбіна фланцеве з'єднання горизонтальний роз'єм внутрішній корпус циліндр високого тиску напружений стан перепад тиску граничні умови розрахункова оцінка площина роз'єму УДК 621.125 турбина фланцевое соединение горизонтальный разъем внутренний корпус цилиндр высокого давления напряженное состояние перепад давления граничные условия расчетная оценка плоскость разъема УДК 621.125 |
| spellingShingle |
turbine flange connection horizontal connector internal casing high pressure cylinder stress-strain state differential pressure boundary conditions calculated estimation joint face UDC 621.125 турбіна фланцеве з'єднання горизонтальний роз'єм внутрішній корпус циліндр високого тиску напружений стан перепад тиску граничні умови розрахункова оцінка площина роз'єму УДК 621.125 турбина фланцевое соединение горизонтальный разъем внутренний корпус цилиндр высокого давления напряженное состояние перепад давления граничные условия расчетная оценка плоскость разъема УДК 621.125 Palkov, Serhii A. Shulzhenko, Mykola H. Elastic Stress-Strain State of Elements of the Internal High-Pressure Casing for Steam Turbines |
| topic_facet |
turbine flange connection horizontal connector internal casing high pressure cylinder stress-strain state differential pressure boundary conditions calculated estimation joint face UDC 621.125 турбіна фланцеве з'єднання горизонтальний роз'єм внутрішній корпус циліндр високого тиску напружений стан перепад тиску граничні умови розрахункова оцінка площина роз'єму УДК 621.125 турбина фланцевое соединение горизонтальный разъем внутренний корпус цилиндр высокого давления напряженное состояние перепад давления граничные условия расчетная оценка плоскость разъема УДК 621.125 |
| format |
Article |
| author |
Palkov, Serhii A. Shulzhenko, Mykola H. |
| author_facet |
Palkov, Serhii A. Shulzhenko, Mykola H. |
| author_sort |
Palkov, Serhii A. |
| title |
Elastic Stress-Strain State of Elements of the Internal High-Pressure Casing for Steam Turbines |
| title_short |
Elastic Stress-Strain State of Elements of the Internal High-Pressure Casing for Steam Turbines |
| title_full |
Elastic Stress-Strain State of Elements of the Internal High-Pressure Casing for Steam Turbines |
| title_fullStr |
Elastic Stress-Strain State of Elements of the Internal High-Pressure Casing for Steam Turbines |
| title_full_unstemmed |
Elastic Stress-Strain State of Elements of the Internal High-Pressure Casing for Steam Turbines |
| title_sort |
elastic stress-strain state of elements of the internal high-pressure casing for steam turbines |
| title_alt |
Упруго-напряженное состояние элементов внутреннего корпуса цилиндра высокого давления паровой турбины Пружно-напружений стан елементів внутрішнього корпуса циліндра високого тиску парової турбіни |
| description |
The elastic-stress state of internal high pressure (HP) casings of 300 and 500 MW steam turbines is estimated using a three-dimensional computational structural model. The internal molded HP casings, which have a complex spatial form and work under conditions of complex power and thermal loading, are some of the most responsible and expensive steam turbine elements, limiting turbine resources. The simplified computational models used in engineering practice did not allow us to evaluate a number of factors determining stress-strain state (SSS) peculiarities. To clarify the distribution of stresses across the structure of internal HP casings, the SSS problem is solved in a three-dimensional setting with taking into account both the operating conditions and contact interaction of flanges. To determine the degree of influence of individual factors on the SSS, the factors are taken into account sequentially. At this stage, the SSS problem of the internal HP casing is solved in an elastic setting, without taking into account the influence of temperature stresses and deformations. The solution to the contact problem in the flange connections of internal HP casings is based on the application of the contact layer model. Probable contact zones are represented by contact elements, the mechanical interaction of contact surfaces being determined by their mutual penetration. The problem of determining the SSS of the internal HP casings of the K-325-23.5 and K-540-23.5 turbines in a three-dimensional setting is solved with using the finite element method (FEM), the total number of elements being 19,553 and 1,780,141, respectively. The created finite element (FE) models take into account the contact interaction of the flanges of the two casing halves in the horizontal connector zone. In the contact zones, the mesh thickens. Results of the calculated estimation of the SSS of the internal HP casings of 300 and 500 MW steam turbines are given for the elastic deformation, taking into account the influence loads arising during the installation and operation of the turbines. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2019 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/188832 |
| work_keys_str_mv |
AT palkovserhiia elasticstressstrainstateofelementsoftheinternalhighpressurecasingforsteamturbines AT shulzhenkomykolah elasticstressstrainstateofelementsoftheinternalhighpressurecasingforsteamturbines AT palkovserhiia uprugonaprâžennoesostoânieélementovvnutrennegokorpusacilindravysokogodavleniâparovojturbiny AT shulzhenkomykolah uprugonaprâžennoesostoânieélementovvnutrennegokorpusacilindravysokogodavleniâparovojturbiny AT palkovserhiia pružnonapruženijstanelementívvnutríšnʹogokorpusacilíndravisokogotiskuparovoíturbíni AT shulzhenkomykolah pružnonapruženijstanelementívvnutríšnʹogokorpusacilíndravisokogotiskuparovoíturbíni |
| first_indexed |
2024-09-01T17:37:24Z |
| last_indexed |
2024-09-01T17:37:24Z |
| _version_ |
1809016154318962688 |
| spelling |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-1888322019-12-31T15:44:13Z Elastic Stress-Strain State of Elements of the Internal High-Pressure Casing for Steam Turbines Упруго-напряженное состояние элементов внутреннего корпуса цилиндра высокого давления паровой турбины Пружно-напружений стан елементів внутрішнього корпуса циліндра високого тиску парової турбіни Palkov, Serhii A. Shulzhenko, Mykola H. turbine flange connection horizontal connector internal casing high pressure cylinder stress-strain state differential pressure boundary conditions calculated estimation joint face UDC 621.125 турбіна фланцеве з'єднання горизонтальний роз'єм внутрішній корпус циліндр високого тиску напружений стан перепад тиску граничні умови розрахункова оцінка площина роз'єму УДК 621.125 турбина фланцевое соединение горизонтальный разъем внутренний корпус цилиндр высокого давления напряженное состояние перепад давления граничные условия расчетная оценка плоскость разъема УДК 621.125 The elastic-stress state of internal high pressure (HP) casings of 300 and 500 MW steam turbines is estimated using a three-dimensional computational structural model. The internal molded HP casings, which have a complex spatial form and work under conditions of complex power and thermal loading, are some of the most responsible and expensive steam turbine elements, limiting turbine resources. The simplified computational models used in engineering practice did not allow us to evaluate a number of factors determining stress-strain state (SSS) peculiarities. To clarify the distribution of stresses across the structure of internal HP casings, the SSS problem is solved in a three-dimensional setting with taking into account both the operating conditions and contact interaction of flanges. To determine the degree of influence of individual factors on the SSS, the factors are taken into account sequentially. At this stage, the SSS problem of the internal HP casing is solved in an elastic setting, without taking into account the influence of temperature stresses and deformations. The solution to the contact problem in the flange connections of internal HP casings is based on the application of the contact layer model. Probable contact zones are represented by contact elements, the mechanical interaction of contact surfaces being determined by their mutual penetration. The problem of determining the SSS of the internal HP casings of the K-325-23.5 and K-540-23.5 turbines in a three-dimensional setting is solved with using the finite element method (FEM), the total number of elements being 19,553 and 1,780,141, respectively. The created finite element (FE) models take into account the contact interaction of the flanges of the two casing halves in the horizontal connector zone. In the contact zones, the mesh thickens. Results of the calculated estimation of the SSS of the internal HP casings of 300 and 500 MW steam turbines are given for the elastic deformation, taking into account the influence loads arising during the installation and operation of the turbines. Оценивается упруго-напряженное состояние внутренних корпусов цилиндров высокого давления (ЦВД) паровых турбин мощностью 300 и 500 МВТ с использованием трехмерной расчетной модели конструкции. Внутренние литые корпуса ЦВД, имеющие сложную пространственную форму и работающие в условиях сложного силового и теплового нагружения, являются одними из наиболее ответственных и дорогостоящих элементов паровых турбин, лимитирующими их ресурс. Применявшиеся в инженерной практике упрощенные расчетные модели не позволяли оценить ряд факторов, определяющих особенности напряженного состояния. Для уточнения распределения напряжений по конструкции внутренних корпусов решается задача напряженно-деформированного состояния (НДС) в трехмерной постановке с учетом условий эксплуатации и контактного взаимодействия фланцев. Чтобы определить степень влияния отдельных факторов на НДС, их учет проводится последовательно. На данном этапе задача о НДС внутреннего корпуса решается в упругой постановке, без учета влияния температурных напряжений и деформаций. Решение контактной задачи во фланцевых соединениях внутренних корпусов основано на применении модели контактного слоя. Зоны предполагаемого контактного взаимодействия представляются контактными элементами, механическое взаимодействие поверхностей контакта определяется величиной их взаимного проникновения. Задача определения НДС внутренних корпусов ЦВД турбин К-325-23,5 и К-540-23,5 в трехмерной постановке решается с использованием метода конечных элементов, общее число элементов – 19553 и 1780141 соответственно. В созданных конечноэлементных моделях учитывается контактное взаимодействие фланцев двух половин корпуса в области горизонтального разъема. В зонах контакта осуществляется сгущение сетки. Приводятся результаты расчетной оценки напряженного состояния внутренних корпусов ЦВД паровых турбин мощностью 300 и 500 МВт при упругом деформировании с учетом влияния нагрузок, возникающих в процессе монтажа и эксплуатации турбин. Оцінюється пружно-напружений стан внутрішніх корпусів циліндрів високого тиску (ЦВТ) парових турбін потужністю 300 і 500 МВт з використанням тривимірної розрахункової моделі конструкції. Внутрішні литі корпуси ЦВТ, що мають складну просторову форму і працюють в умовах складного силового і теплового навантаження, є одними з найбільш відповідальних і дорогих елементів парових турбін, що лімітують їх ресурс. Спрощені розрахункові моделі, що застосовувалися в інженерній практиці, не дозволяли оцінити ряд факторів, що визначають особливості напруженого стану. Для уточнення розподілу напружень по конструкції внутрішніх корпусів розв'язується задача напружено-деформованого стану (НДС) в тривимірній постановці з урахуванням умов експлуатації і контактної взаємодії фланців. Щоб визначити ступінь впливу окремих факторів на НДС, їх урахування проводиться послідовно. На даному етапі задача про НДС внутрішнього корпусу розв'язується в пружній постановці, без урахування впливу температурних напружень і деформацій. Розв’язок контактної задачі у фланцевих з'єднаннях внутрішніх корпусів базується на застосуванні моделі контактного шару. Зони передбачуваної контактної взаємодії зображуються контактними елементами, механічна взаємодія поверхонь контакту визначається величиною їх взаємного проникнення. Задача визначення НДС внутрішніх корпусів ЦВТ турбін К-325-23.5 і К-540-23.5 у тривимірній постановці розв'язується за використанням методу скінченних елементів, загальне число елементів – 19553 і 1780141 відповідно. В створених скінченноелементних моделях враховано контактну взаємодію фланців двох половин корпуса в області горизонтального роз'єму. У зонах контакту здійснюється згущення сітки. Наводяться результати оцінки напруженого стану внутрішніх корпусів ЦВТ парових турбін потужністю 300 і 500 МВт при пружному деформуванні з урахуванням впливу навантажень, що виникають в процесі монтажу і експлуатації турбін. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2019-12-22 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/188832 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 22 No. 4 (2019); 32-40 Проблемы машиностроения; Том 22 № 4 (2019); 32-40 Проблеми машинобудування; Том 22 № 4 (2019); 32-40 2709-2992 2709-2984 en ru https://journals.uran.ua/jme/article/view/188832/188237 https://journals.uran.ua/jme/article/view/188832/188238 Copyright (c) 2019 Serhii A. Palkov, Mykola H. Shulzhenko https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |