Assessment of Resource Parameters of the Extended Operation High-Pressure Rotor of the K-1000-60/3000 Turbine
The reliable operation of nuclear power plants (NPPs) is a prerequisite for the constant development of Ukraine's energy sector. At the current stage of development, a considerable part of the NPP steam turbine equipment is reaching its end-of-design-life value. The continuation of the operatio...
Збережено в:
| Дата: | 2019 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| 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/188833 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Energy Technologies & Resource Saving |
Репозитарії
Energy Technologies & Resource Saving| id |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-188833 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Energy Technologies & Resource Saving |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
nuclear power plant continued operation residual life steam turbine low-cycle fatigue long-term strength design life UDC 621.165.62 атомна електростанція продовження експлуатації залишковий ресурс парова турбіна малоциклова втома довготривала міцність УДК 621.165.62 атомная электростанция продление эксплуатации остаточный ресурс паровая турбина малоцикловая усталость длительная прочность УДК 621.165.62 |
| spellingShingle |
nuclear power plant continued operation residual life steam turbine low-cycle fatigue long-term strength design life UDC 621.165.62 атомна електростанція продовження експлуатації залишковий ресурс парова турбіна малоциклова втома довготривала міцність УДК 621.165.62 атомная электростанция продление эксплуатации остаточный ресурс паровая турбина малоцикловая усталость длительная прочность УДК 621.165.62 Chernousenko, Olha Yu. Peshko, Vitalii A. Assessment of Resource Parameters of the Extended Operation High-Pressure Rotor of the K-1000-60/3000 Turbine |
| topic_facet |
nuclear power plant continued operation residual life steam turbine low-cycle fatigue long-term strength design life UDC 621.165.62 атомна електростанція продовження експлуатації залишковий ресурс парова турбіна малоциклова втома довготривала міцність УДК 621.165.62 атомная электростанция продление эксплуатации остаточный ресурс паровая турбина малоцикловая усталость длительная прочность УДК 621.165.62 |
| format |
Article |
| author |
Chernousenko, Olha Yu. Peshko, Vitalii A. |
| author_facet |
Chernousenko, Olha Yu. Peshko, Vitalii A. |
| author_sort |
Chernousenko, Olha Yu. |
| title |
Assessment of Resource Parameters of the Extended Operation High-Pressure Rotor of the K-1000-60/3000 Turbine |
| title_short |
Assessment of Resource Parameters of the Extended Operation High-Pressure Rotor of the K-1000-60/3000 Turbine |
| title_full |
Assessment of Resource Parameters of the Extended Operation High-Pressure Rotor of the K-1000-60/3000 Turbine |
| title_fullStr |
Assessment of Resource Parameters of the Extended Operation High-Pressure Rotor of the K-1000-60/3000 Turbine |
| title_full_unstemmed |
Assessment of Resource Parameters of the Extended Operation High-Pressure Rotor of the K-1000-60/3000 Turbine |
| title_sort |
assessment of resource parameters of the extended operation high-pressure rotor of the k-1000-60/3000 turbine |
| title_alt |
Оценка ресурсных показателей ротора высокого давления турбины К-1000-60/3000 при продлении эксплуатации Оцінка ресурсних показників ротора високого тиску турбіни К-1000-60/3000 при продовженні експлуатації |
| description |
The reliable operation of nuclear power plants (NPPs) is a prerequisite for the constant development of Ukraine's energy sector. At the current stage of development, a considerable part of the NPP steam turbine equipment is reaching its end-of-design-life value. The continuation of the operation of NPPs beyond original design life requires that the remaining useful life of its main components be verified. A model for the estimation of the resource parameters of the high-pressure (HP) rotor of a K-1000-60/3000 steam turbine has been developed. On the basis of the three-dimensional spatial analogue, the calculation of the thermal and stress-strain states of the HP rotor has been performed for all typical operating modes. It has been established that the stress concentration zones are the fillets and relief holes in the first stages, as well as the axial relief holes in the fourth and fifth stages. The calculation of the rate of cyclic damage accumulation in the base metal has been performed using correlational low-cycle fatigue dependencies, since there are no experimental data on the resistance of steel grade 30KhN3M1FA, from which the rotor is made, in the literature. Permissible values of the number of startup cycles from different thermal states and the permissible operating time under steady-state operating modes have been calculated. The level of the accumulated cyclic and static damage has been estimated for the HP rotor of Rivne NPP (RNPP) Unit 3. The loss of long-term steel strength, as a mechanism of destruction, has been found to have a dominant influence on the resource performance of the rotor under study, compared to low-cycle fatigue. The static component, Dst, of the accumulated damage of the HP rotor of the K-1000-60/3000 turbine of RNPP Unit 3 is 77%, the cyclic one Dcy is 11%. The individual remaining useful life is 26,287 hours, which allows extending the HP rotor life by additional 25 thousand hours. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2019 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/188833 |
| work_keys_str_mv |
AT chernousenkoolhayu assessmentofresourceparametersoftheextendedoperationhighpressurerotorofthek1000603000turbine AT peshkovitaliia assessmentofresourceparametersoftheextendedoperationhighpressurerotorofthek1000603000turbine AT chernousenkoolhayu ocenkaresursnyhpokazatelejrotoravysokogodavleniâturbinyk1000603000priprodleniiékspluatacii AT peshkovitaliia ocenkaresursnyhpokazatelejrotoravysokogodavleniâturbinyk1000603000priprodleniiékspluatacii AT chernousenkoolhayu ocínkaresursnihpokaznikívrotoravisokogotiskuturbínik1000603000priprodovženníekspluatacíí AT peshkovitaliia ocínkaresursnihpokaznikívrotoravisokogotiskuturbínik1000603000priprodovženníekspluatacíí |
| first_indexed |
2024-09-01T17:37:24Z |
| last_indexed |
2024-09-01T17:37:24Z |
| _version_ |
1809016154667089920 |
| spelling |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-1888332019-12-31T15:44:13Z Assessment of Resource Parameters of the Extended Operation High-Pressure Rotor of the K-1000-60/3000 Turbine Оценка ресурсных показателей ротора высокого давления турбины К-1000-60/3000 при продлении эксплуатации Оцінка ресурсних показників ротора високого тиску турбіни К-1000-60/3000 при продовженні експлуатації Chernousenko, Olha Yu. Peshko, Vitalii A. nuclear power plant continued operation residual life steam turbine low-cycle fatigue long-term strength design life UDC 621.165.62 атомна електростанція продовження експлуатації залишковий ресурс парова турбіна малоциклова втома довготривала міцність УДК 621.165.62 атомная электростанция продление эксплуатации остаточный ресурс паровая турбина малоцикловая усталость длительная прочность УДК 621.165.62 The reliable operation of nuclear power plants (NPPs) is a prerequisite for the constant development of Ukraine's energy sector. At the current stage of development, a considerable part of the NPP steam turbine equipment is reaching its end-of-design-life value. The continuation of the operation of NPPs beyond original design life requires that the remaining useful life of its main components be verified. A model for the estimation of the resource parameters of the high-pressure (HP) rotor of a K-1000-60/3000 steam turbine has been developed. On the basis of the three-dimensional spatial analogue, the calculation of the thermal and stress-strain states of the HP rotor has been performed for all typical operating modes. It has been established that the stress concentration zones are the fillets and relief holes in the first stages, as well as the axial relief holes in the fourth and fifth stages. The calculation of the rate of cyclic damage accumulation in the base metal has been performed using correlational low-cycle fatigue dependencies, since there are no experimental data on the resistance of steel grade 30KhN3M1FA, from which the rotor is made, in the literature. Permissible values of the number of startup cycles from different thermal states and the permissible operating time under steady-state operating modes have been calculated. The level of the accumulated cyclic and static damage has been estimated for the HP rotor of Rivne NPP (RNPP) Unit 3. The loss of long-term steel strength, as a mechanism of destruction, has been found to have a dominant influence on the resource performance of the rotor under study, compared to low-cycle fatigue. The static component, Dst, of the accumulated damage of the HP rotor of the K-1000-60/3000 turbine of RNPP Unit 3 is 77%, the cyclic one Dcy is 11%. The individual remaining useful life is 26,287 hours, which allows extending the HP rotor life by additional 25 thousand hours. Надежная работа атомных электростанций (АЭС) является условием устойчивого развития энергетического сектора Украины. На текущем этапе наработка значительной части паротурбинного оборудования АЭС приближается к своему парковому значению. Продление эксплуатации атомных электростанций свыше паркового ресурса требует проведения поверочного расчета остаточного ресурса его основных элементов. Разработана модель оценки ресурсных показателей ротора высокого давления паровой турбины К-1000-60/3000. На базе трехмерного пространственного аналога выполнен расчет теплового и напряженно-деформированного состояния ротора высокого давления для всех типичных эксплуатационных режимов работы. Установлено, что зонами концентрации напряжений являются галтельные переходы и разгрузочные отверстия первых ступеней, а также осевое отверстие турбины в области четвертой и пятой ступеней. Расчет темпов накопления циклической поврежденности в основном металле выполнен с использованием корреляционных зависимостей малоцикловой усталости, поскольку экспериментальные данные касательно сопротивляемости стали 30ХН3М1ФА, из которой изготовлен ротор, в литературе отсутствуют. Рассчитаны допустимые значения чисел циклов пуска из различных тепловых состояний и допустимое время работы при стационарных режимах эксплуатации. Для ротора высокого давления энергоблока № 3 Ровенской АЭС (РАЭС) проведена оценка уровня накопленной циклической и статической повреждаемости. Установлено, что исчерпание длительной прочности стали, как механизм разрушения, имеет доминирующее влияние на ресурсные показатели исследуемого объекта, по сравнению с малоцикловой усталостью. Статическая составляющая накопленной повреждаемости ротора высокого давления турбины К-1000-60/3000 блока № 3 РАЭС Пст=77%, циклическая Пц=11%. Индивидуальный остаточный ресурс составляет 26287 часов, что позволяет продлить срок эксплуатации ротора высокого давления на дополнительные 25 тысяч часов. Надійна робота атомних електростанцій (АЕС) є передумовою сталого розвитку енергетичного сектора України. На поточному етапі напрацювання значної частки паротурбінного устаткування АЕС наближається до свого паркового значення. Продовження експлуатації АЕС понад парковий ресурс потребує проведення перевірного розрахунку залишкового ресурсу його основних елементів. Розроблена модель оцінки ресурсних показників ротора високого тиску парової турбіни К-1000-60/3000. На базі тривимірного просторового аналогу виконано розрахунок теплового та напружено-деформованого стану ротора високого тиску для всіх типових експлуатаційних режимів роботи. Встановлено, що зонами концентрації напружень є галтельні скруглення та розвантажувальні отвори перших ступенів, а також осьовий отвір турбіни в області четвертого та п’ятого ступенів. Розрахунок темпів накопичення циклічного пошкодження в основному металі проведено з використанням кореляційних залежностей малоциклової втоми, оскільки експериментальні дані щодо опірності сталі 30ХН3М1ФА, з якої виготовлено ротор, в літературі відсутні. Розраховано допустимі значення чисел циклів пуску з різних теплових станів та допустимого часу роботи за стаціонарних режимів експлуатації. Для ротора високого тиску енергоблока № 3 Рівненської АЕС (РАЕС) оцінено рівень накопиченої циклічної та статичної пошкоджуваності. Встановлено, що вичерпання довготривалої міцності сталі як механізм руйнування має домінуючий вплив на ресурсні показники досліджуваного об’єкта порівняно з малоцикловою втомою. Статична складова накопиченої пошкоджуваності ротора високого тиску турбіни К-1000-60/3000 блока № 3 РАЕС Пст=77%, циклічна Пц=11%. Індивідуальний залишковий ресурс складає 26287 годин, що дозволяє продовжити термін експлуатації ротора високого тиску на додаткові 25 тисяч годин. 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/188833 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 22 No. 4 (2019); 41-47 Проблемы машиностроения; Том 22 № 4 (2019); 41-47 Проблеми машинобудування; Том 22 № 4 (2019); 41-47 2709-2992 2709-2984 en uk https://journals.uran.ua/jme/article/view/188833/188239 https://journals.uran.ua/jme/article/view/188833/188240 Copyright (c) 2019 Olha Yu. Chernousenko, Vitalii A. Peshko https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |