Дисертаційну роботу присвячено вирішенню актуальної науково-технічної
задачі: дослідженням течії пари, теплового стану та питань термонапруженого стану,
повзучості, циклічної втоми та оцінки ресурсу елементів системи паророзподілу.
Проведено аналіз існуючих підходів для оцінки течії пари та термонапруженого
стану систем паророзподілу парових турбін. Висвітлено основні проблеми при
вирішенні задач термонапруженного стану корпусу регулювального клапана.
Проведено аналіз стаціонарних режимів роботи регулювального клапана.
Наведено математичну модель та методи розв’язання спільної задачі течії пари
та теплопровідності регулювального клапана в тривимірній постановці. Розроблено
розрахункові скінченно-елементні моделі для основних стаціонарних режимів роботи
парової турбіни. Виявлено нерівномірність течії пари в проточній частині клапана та
області, де з'являються відриви течії і завихрення паропотоку. Отримано
розподілення температури корпусу стопорно-регулювального клапана та тиску пари
на його стінки.
Досліджено термонапружений стан корпусу стопорно-регулювального клапана
системи паророзподілу на стаціонарних режимах роботи. Визначено режим роботи
турбіни К-325-23.5, при якому спостерігаються найбільші еквівалентні напруження в
корпусі регулювального клапана. Показано, що місця з максимальними
еквівалентними напруженнями відповідають зонам появи пошкоджень при
експлуатації системи паророзподілу. Проаналізовано вплив форми пароприймальної
камери та підвищення температури пари на термонапружений стан корпусу. Для
дослідження впливу форми пароприймальної камери на термонапружений стан
розглядалося два різних її варіанти.
Приведено математичну модель, яка використовувалась для розв’язання задачі
повзучості. Показано, що місця з максимальними деформаціями повзучості також
відповідають зонам появи пошкоджень при експлуатації системи паророзподілу.
Показано, що явище повзучості на стаціонарному режимі роботи, що відповідає
потужності турбіни 325 МВт, не є єдиним чинником, що викликає утворення
пошкоджень під час роботи корпусу клапана.
Проведено розрахунок циклічної міцності та ресурсу корпусу клапана системи
паророзподілу парової турбіни К-325-23.5 з використанням двох різних методик.
19
Оцінка спрацювання ресурсу клапана за циклічною втомою та повзучістю показала,
що після 40 тис. та 200 тис. год. експлуатації умови термоміцності не порушуються,
але ресурс корпусу клапана вичерпується після 300 тис. год. експлуатації.
Ключові слова: регулювальний клапан, система паророзподілу, метод
скінченних елементів, метод скінченних об’ємів, рівняння Нав’є-Стокса,
теплопровідність, течія пари, термонапруження, повзучість, циклічна втома
