Vibrational Stresses of Damaged Steam Turbine Blades After Renovation Repair

Vibrational Stresses of Damaged Steam Turbine Blades After Renovation Repair

The last-stage blades of K-1000-60/3000 steam turbines operate in a humid steam environment, which causes erosion damage in the blades and reduction in their residual life. The relevance of this work is related to the need to continue the safe operation of such turbine blades. A number of variants o...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2021
Автори: Шульженко, Н. Г., Ольховский, А. С.
Формат: Стаття
Мова:English
Ukrainian
Опубліковано: Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2021
Онлайн доступ:https://journals.uran.ua/jme/article/view/227519
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-227519
record_format ojs
institution Energy Technologies & Resource Saving
collection OJS
language English
Ukrainian
format Article
author Шульженко, Н. Г.
Ольховский, А. С.
spellingShingle Шульженко, Н. Г.
Ольховский, А. С.
Vibrational Stresses of Damaged Steam Turbine Blades After Renovation Repair
author_facet Шульженко, Н. Г.
Ольховский, А. С.
author_sort Шульженко, Н. Г.
title Vibrational Stresses of Damaged Steam Turbine Blades After Renovation Repair
title_short Vibrational Stresses of Damaged Steam Turbine Blades After Renovation Repair
title_full Vibrational Stresses of Damaged Steam Turbine Blades After Renovation Repair
title_fullStr Vibrational Stresses of Damaged Steam Turbine Blades After Renovation Repair
title_full_unstemmed Vibrational Stresses of Damaged Steam Turbine Blades After Renovation Repair
title_sort vibrational stresses of damaged steam turbine blades after renovation repair
title_alt Вибронапряженность поврежденных лопаток паровой турбины после восстановительного ремонта
Вібронапруженість пошкоджених лопаток парової турбіни після відновлювального ремонту
description The last-stage blades of K-1000-60/3000 steam turbines operate in a humid steam environment, which causes erosion damage in the blades and reduction in their residual life. The relevance of this work is related to the need to continue the safe operation of such turbine blades. A number of variants of the finite-element models of individual blades and last-stage blades in the disk-blade systems of the above turbines are considered. Results of the numerical study of the influence of blade part removals in erosion damage zones after renovation repair on the vibration characteristics of individual blades and blades in the disk-blade system are presented. An analysis of the stress-strain state under the conditional load from the steam flow during the forced oscillations of individual blades and blades in the disk-blade system is carried out. The loads are given as evenly distributed and linearly variable on blade surfaces. The dependence of the maximum equivalent vibration stresses on excitation frequency is determined. It is assumed that the physical and mechanical properties of the blade material are preserved (as for the original version) after the renovation repair of blades and processing of their surfaces. There is a significantly greater reduction in the vibration stresses of blades in the disk-blade system than in the stresses of individual blades. Graphs of the dependence of the maximum stresses on excitation frequency both for undamaged individual blades and blades in the disk-blade system after their renovation repair are given. Various variants of blade part removals in areas of blade leading and trailing edges are considered. It is shown that with decreasing chords of blades after renovation repair, frequency regions of increased vibration may appear in lower blade parts. In the lower parts of individual blades and blades in the disk-blade system, the maximum stresses increase in comparison with their values in undamaged blades. With the change in the stress-strain state of rotor blades in comparison with the original version of undamaged blades, the possibility of extending their safe lifetime in case of multi-cycle fatigue is assessed. The safe lifetime of the considered blades with a chord of at least 150 mm after their renovation repair can be extended according to their stresses, if the cyclic symmetry of the disk-blade system is not violated, and the physical and mechanical properties of the material are preserved after the processing of damage removal zones on blade trailing edges.
publisher Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
publishDate 2021
url https://journals.uran.ua/jme/article/view/227519
work_keys_str_mv AT šulʹženkong vibrationalstressesofdamagedsteamturbinebladesafterrenovationrepair
AT olʹhovskijas vibrationalstressesofdamagedsteamturbinebladesafterrenovationrepair
AT šulʹženkong vibronaprâžennostʹpovreždennyhlopatokparovojturbinyposlevosstanovitelʹnogoremonta
AT olʹhovskijas vibronaprâžennostʹpovreždennyhlopatokparovojturbinyposlevosstanovitelʹnogoremonta
AT šulʹženkong víbronapruženístʹpoškodženihlopatokparovoíturbínipíslâvídnovlûvalʹnogoremontu
AT olʹhovskijas víbronapruženístʹpoškodženihlopatokparovoíturbínipíslâvídnovlûvalʹnogoremontu
first_indexed 2024-09-01T17:37:37Z
last_indexed 2024-09-01T17:37:37Z
_version_ 1809016168099348480
spelling oai:ojs.journals.uran.ua:article-2275192021-03-30T10:28:16Z Vibrational Stresses of Damaged Steam Turbine Blades After Renovation Repair Вибронапряженность поврежденных лопаток паровой турбины после восстановительного ремонта Вібронапруженість пошкоджених лопаток парової турбіни після відновлювального ремонту Шульженко, Н. Г. Ольховский, А. С. The last-stage blades of K-1000-60/3000 steam turbines operate in a humid steam environment, which causes erosion damage in the blades and reduction in their residual life. The relevance of this work is related to the need to continue the safe operation of such turbine blades. A number of variants of the finite-element models of individual blades and last-stage blades in the disk-blade systems of the above turbines are considered. Results of the numerical study of the influence of blade part removals in erosion damage zones after renovation repair on the vibration characteristics of individual blades and blades in the disk-blade system are presented. An analysis of the stress-strain state under the conditional load from the steam flow during the forced oscillations of individual blades and blades in the disk-blade system is carried out. The loads are given as evenly distributed and linearly variable on blade surfaces. The dependence of the maximum equivalent vibration stresses on excitation frequency is determined. It is assumed that the physical and mechanical properties of the blade material are preserved (as for the original version) after the renovation repair of blades and processing of their surfaces. There is a significantly greater reduction in the vibration stresses of blades in the disk-blade system than in the stresses of individual blades. Graphs of the dependence of the maximum stresses on excitation frequency both for undamaged individual blades and blades in the disk-blade system after their renovation repair are given. Various variants of blade part removals in areas of blade leading and trailing edges are considered. It is shown that with decreasing chords of blades after renovation repair, frequency regions of increased vibration may appear in lower blade parts. In the lower parts of individual blades and blades in the disk-blade system, the maximum stresses increase in comparison with their values in undamaged blades. With the change in the stress-strain state of rotor blades in comparison with the original version of undamaged blades, the possibility of extending their safe lifetime in case of multi-cycle fatigue is assessed. The safe lifetime of the considered blades with a chord of at least 150 mm after their renovation repair can be extended according to their stresses, if the cyclic symmetry of the disk-blade system is not violated, and the physical and mechanical properties of the material are preserved after the processing of damage removal zones on blade trailing edges. Лопатки последних ступеней паровых турбин типа К-1000-60/3000 работают в условиях влажной паровой среды, что приводит к эрозионным повреждениям и снижению их остаточного ресурса. Актуальность данной работы связана с необходимостью продлить безопасную эксплуатацию рабочих лопаток таких турбин. Рассматривается несколько вариантов конечно-элементных моделей отдельных лопаток и лопаток в системе диск-лопатки последней ступени турбины указанного типа. Приводятся результаты численного исследования удаления частей лопаток в зонах эрозионных повреждений после восстановительного ремонта на вибрационные характеристики отдельных лопаток и лопаток в системе диск-лопатки. Проведен анализ напряженно-деформированного состояния при условной нагрузке от паропотока при вынужденных колебаниях отдельных лопаток и лопаток в системе диск-лопатки. Нагрузки задаются равномерно распределенными и линейно переменными по поверхностям лопаток. Определяются зависимости максимальных эквивалентных вибрационных напряжений от частоты возбуждения. Принимается, что физико-механические свойства материала лопаток сохраняются (как для исходного варианта) после ремонта лопаток и обработки их поверхностей. Наблюдается значительно большее снижение вибронапряженности лопаток в системе диск-лопатки, чем на отдельных лопатках. Приводятся графики зависимости максимальных напряжений от частоты возбуждения для неповрежденных отдельных лопаток и лопаток в системе диск-лопатки после их восстановительного ремонта. Рассматриваются различные варианты удаления части лопаток в зонах их входных и выходных кромок. Показано, что при уменьшении хорд лопаток после ремонта в их нижних частях могут появляться частотные области повышенной вибрации. В отдельных лопатках и лопатках в системе диск-лопатки в нижних частях значения максимальных напряжений увеличиваются по сравнению со значениями в лопатках без повреждений. По изменению напряженности рабочих лопаток в сравнении с исходным вариантом лопаток без повреждений оценивается возможность продления их ресурса безопасной эксплуатации при многоцикловой усталости. Этот ресурс рассматриваемых лопаток с хордой не менее 150 мм после восстановительного ремонта может быть продлен по данным напряжений, если не нарушается циклическая симметрия системы диск-лопатки и сохраняются физико-механические свойства материала после обработки зон удаления повреждений на выходных кромках лопаток. Лопатки останніх ступенів парових турбін типу К-1000-60/3000 працюють в умовах вологого парового середовища, що призводить до ерозійних пошкоджень і зниження їх залишкового ресурсу. Актуальність даної роботи пов’язана з необхідністю продовжити безпечну експлуатацію робочих лопаток таких турбін. Розглядається декілька варіантів скінченно-елементних моделей окремих лопаток та лопаток в системі диск-лопатки останнього ступеня турбіни зазначеного типу. Наводяться результати чисельного дослідження впливу видалення частин лопаток в зонах ерозійних пошкоджень після відновлювального ремонту на вібраційні характеристики окремих лопаток та лопаток в системі диск-лопатки. Проведено аналіз напружено-деформованого стану за умовного навантаження від паропотоку при вимушених коливаннях окремих лопаток та лопаток в системі диск-лопатки. Навантаження задаються рівномірно розподіленими та лінійно змінними по поверхнях лопаток. Визначається залежність максимальних еквівалентних вібраційних напружень від частоти збудження. Приймається, що фізико-механічні властивості матеріалу лопаток зберігаються (як для вихідного варіанта) після ремонту лопаток і обробки їх поверхонь. Спостерігається значно більше зниження вібронапруженості лопаток в системі диск-лопатки, ніж на окремих лопатках. Наводяться графіки залежності максимальних напружень від частоти збудження для непошкоджених окремих лопаток і лопаток в системі диск-лопатки після їх відновлювального ремонту. Розглядаються різні варіанти видалення частин лопаток в зонах їх вхідних та вихідних кромок. Показано, що зі зменшенням хорд лопаток після ремонту у їх нижніх частинах можуть з’являтися частотні області підвищеної вібрації. В окремих лопатках та лопатках в системі диск-лопатки в нижніх частинах значення максимальних напружень збільшуються в порівнянні зі значеннями в лопатках без пошкоджень. Зі зміною напруженості робочих лопаток в порівнянні з вихідним варіантом лопаток без пошкоджень оцінюється можливість продовження їх ресурсу безпечної експлуатації за багатоциклової утоми. Цей ресурс розглянутих лопаток з хордою не менше 150 мм після відновлювального ремонту може бути продовжений за даними напружень, якщо не порушується циклічна симетрія системи диск-лопатки та зберігаються фізико-механічні властивості матеріалу після обробки зон видалення пошкоджень на вихідних кромках лопаток. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2021-03-30 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/227519 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 24 No. 1 (2021); 42-52 Проблемы машиностроения; Том 24 № 1 (2021); 42-52 Проблеми машинобудування; Том 24 № 1 (2021); 42-52 2709-2992 2709-2984 en uk https://journals.uran.ua/jme/article/view/227519/227260 https://journals.uran.ua/jme/article/view/227519/227261 Copyright (c) 2021 Н. Г. Шульженко, А. С. Ольховский http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0

Схожі ресурси