Кравченко С. С. Забезпечення підвищення потужності та обґрунтування довготривалої роботи на надпроєктних режимах турбогенераторів теплових електростанцій

Дисертаційну роботу присвячено актуальному питанню забезпечення підвищення потужності та обґрунтування довготривалої роботи на надпроєктних режимах турбогенераторів великої потужності шляхом створення нових методів тривимірного розрахунку механічних напружень в вузлах та елементах конструкцій турбогенераторів. Було виконано розрахунок уточнених запасів міцності ресурсних вузлів турбогенераторів для обґрунтування забезпечення надійної роботи турбогенераторів за умов надкритичних навантажень. Метою дисертаційної роботи є розробка методів дослідження напружено-деформованого стану вузлів та елементів конструкцій турбогенераторів великої потужності при роботі на номінальних та надпроєктних режимах із вирішенням сукупності задач термопружності та теплопровідності у тривимірній постановці із використанням методу скінчених елементів для зв’язаної задачі термопружності в частині уточнення граничних умов ІІІ-роду. Перший розділ дисертаційної роботи присвячено аналізу сучасного стану генеруючого обладнання теплових та атомних електростанцій в Україні внаслідок періодично виникаючої необхідності роботи в надкритичних режимах. Виконано загальний огляд конструкції турбогенераторів та нормативно-технічних вимог до умов їх експлуатації. Представлено опис основних ресурсних вузлів турбогенератора, та навантажень, що діють на них. Другий розділ дисертаційної роботи присвячено розробці методів та алгоритму розрахунку напружено-деформованого стану конструкцій турбогенераторів у тривимірній постановці. Визначені вимоги до геометрії та виконане тривимірне моделювання розрахункових вузлів. У третьому розділі представлені результати механічних розрахунків системи кріплення осердя статора турбогенератора розробленим методом тривимірного моделювання, в якому, на відміну від існуючих, розрахунок міцності в частині термопружної задачі виконується з додаванням фактичних контактів та із врахуванням конструктивних та технологічних особливостей деталей. У четвертому розділі представлено результати механічних розрахунків коробів турбогенератора, які було отримано розробленим методом визначення міцності вузлів та елементів конструкцій турбогенераторів із вирішенням сукупності задач термопружності та теплопровідності у тривимірній постановці із використанням методу скінчених елементів для зв’язаної задачі термопружності в частині уточнення граничних умов ІІІ-роду, що є особливістю цього методу. П’ятий розділ дисертаційної роботи присвячено аналізу та кореляція результатів дослідження напружено-деформованого стану вузлів та елементів конструкцій турбогенераторів. Наукова новизна роботи: 1. Розвинуті існуючі інженерні методи визначення міцності на основі класичної теорії опору матеріалів та теорії тепло-масообміну в двовимірній постановці в частині уточнення запасів міцності на основі ретельного математичного моделювання фізичного стану конструкції та кореляції відносно методів руйнівного контролю фізичних властивостей матеріалів. 2. Створено новий метод розрахунку міцності вузлів та елементів конструкцій турбогенераторів із вирішенням сукупності задач термопружності та теплопровідності у тривимірній постановці із використанням методу скінчених елементів для зв’язаної задачі термопружності в частині уточнення граничних умов ІІІ-роду. 3. Створено новий метод розрахунку міцності вузлів та елементів конструкцій турбогенераторів в частині термопружної задачі з додаванням фактичних контактів їх елементів і зіставленням з конструктивною та технологічною особливістю деталей. 4. Вдосконалено алгоритм завдання граничних та початкових умов для тривимірних моделей конструктивних компонентів енергетичного обладнання в частині детального опису конструкції з урахуванням її різножорсткості та особливостей технологічного з’єднання деталей на основі тривимірного моделювання. Практичне значення отриманих результатів: 1. Створено методологію розрахунку запасів міцності для вузлів та деталей турбогенераторів та аналогічного енергетичного обладнання, використання якої забезпечує надійну роботу турбогенераторів на номінальних режимах на протязі не менш 27 000 годин. Методологія базується на розроблених в роботі методах тривимірного моделювання. 2. Надане обґрунтування забезпечення підвищення потужності та довготривалої роботи на надпроєктних режимах турбогенераторів теплових електростанцій. 3. Встановлені закономірності деформації вузлів та елементів конструкцій статорів турбогенераторів та аналогічного енергетичного обладнання під дією теплових, механічних та вібраційних чинників для фактично вибраних зварних швів.