Assessment of the reliability of structural elements of the rotor of a gas turbine plant

Jazyk: ruština
Rok vydání: 2022
Předmět:
DOI: 10.18720/spbpu/3/2023/vr/vr23-167
Popis: Тема выпускной квалификационной работы: «Оценка прочности элементов конструкции ротора газотурбинной установки».В данной работе были рассмотрены вопросы длительной прочности и протекания ползучести в ÑÐ»ÐµÐ¼ÐµÐ½Ñ‚Ð°Ñ Ñ€Ð¾Ñ‚Ð¾Ñ€Ð¾Ð² Ð³Ð°Ð·Ð¾Ñ‚ÑƒÑ€Ð±Ð¸Ð½Ð½Ñ‹Ñ ÑƒÑÑ‚Ð°Ð½Ð¾Ð²Ð¾Ðº (ГТУ), а также рассмотрены различные системы Ð¾Ñ Ð»Ð°Ð¶Ð´ÐµÐ½Ð¸Ð¹ дисков роторов. Задачи, которые были решены в Ñ Ð¾Ð´Ðµ рассмотрения Ð¿Ð¾ÑÑ‚Ð°Ð²Ð»ÐµÐ½Ð½Ñ‹Ñ Ð²Ð¾Ð¿Ñ€Ð¾ÑÐ¾Ð² в данной работе: 1. Получение Ñ€Ð°ÑÑ‡Ñ‘Ñ‚Ð½Ñ‹Ñ 3D-моделей элементов последней ступени газотурбинной установки.2. Рассмотрение теории протекания ползучести в ÑÐ»ÐµÐ¼ÐµÐ½Ñ‚Ð°Ñ Ð“Ð¢Ð£, а также вопроса оценки длительной прочности.3. Уделено внимание методикам расчёта на прочность Ñ€Ð°ÑÑ‡Ñ‘Ñ‚Ð½Ñ‹Ñ Ð¼Ð¾Ð´ÐµÐ»ÐµÐ¹ элементов турбины в ÑƒÑÐ»Ð¾Ð²Ð¸ÑÑ Ñ†ÐµÐ½Ñ‚Ñ€Ð¾Ð±ÐµÐ¶Ð½Ñ‹Ñ Ð½Ð°Ð³Ñ€ÑƒÐ·Ð¾Ðº и в Ñ Ð¾Ð´Ðµ протекания ползучести.4. Обзор систем Ð¾Ñ Ð»Ð°Ð¶Ð´ÐµÐ½Ð¸Ñ, Ð¿Ñ€Ð¸Ð¼ÐµÐ½ÑÐµÐ¼Ñ‹Ñ Ð² Ð³Ð°Ð·Ð¾Ð²Ñ‹Ñ Ñ‚ÑƒÑ€Ð±Ð¸Ð½Ð°Ñ Ð¸ Ð¸Ñ Ð¾Ð±Ñ‰ÐµÐµ описания с конструктивными особенностями.5. Проведены расчёты с целью оценки термического поля элементов ГТУ при наличии системы Ð¾Ñ Ð»Ð°Ð¶Ð´ÐµÐ½Ð¸Ñ, а также оценка рабочего ресурса при Ñ€Ð°Ð·Ð»Ð¸Ñ‡Ð½Ñ‹Ñ Ñ€Ð°ÑÑ‡Ñ‘Ñ‚Ð½Ñ‹Ñ Ñ€ÐµÐ¶Ð¸Ð¼Ð°Ñ Ð¿Ð¾Ð´Ð°Ñ‡Ð¸ Ð¾Ñ Ð»Ð°Ð¶Ð´ÐµÐ½Ð¸Ñ.За основу Ñ€Ð°ÑÑ‡Ñ‘Ñ‚Ð½Ñ‹Ñ Ð¼Ð¾Ð´ÐµÐ»ÐµÐ¹ были взяты уже полученные ранее расчётные 3D-модели элементов последней ступени ГТУ мощностью 17 МВт на основе существующего прототипа ПС-90 с целью увеличения Ð¸Ñ Ð¿Ñ€Ð¾Ñ‡Ð½Ð¾ÑÑ‚Ð½Ñ‹Ñ ÑÐ²Ð¾Ð¹ÑÑ‚Ð². Далее было рассмотрено явление протекания ползучести, а также проведены соответствующие расчёты в её ÑƒÑÐ»Ð¾Ð²Ð¸ÑÑ Ð´Ð»Ñ моделей. Помимо этого был рассмотрен ряд систем Ð¾Ñ Ð»Ð°Ð¶Ð´ÐµÐ½Ð¸Ð¹ Ð³Ð°Ð·Ð¾Ð²Ñ‹Ñ Ñ‚ÑƒÑ€Ð±Ð¸Ð½.В результате был произведён сопряжённый термодинамический расчёт проточной части (ПЧ) и рабочего колеса (РК) последней ступени турбины с дальнейшей оценкой рабочего ресурса РК граничному условию его термического поля. Ресурс оценивался по величинам Ð½Ð°ÐºÐ¾Ð¿Ð»ÐµÐ½Ð½Ñ‹Ñ Â Ð¿Ð»Ð°ÑÑ‚Ð¸Ñ‡ÐµÑÐºÐ¸Ñ Ð´ÐµÑ„Ð¾Ñ€Ð¼Ð°Ñ†Ð¸Ð¹ в Ñ Ð¾Ð´Ðµ протекания ползучести. Было рассмотрено несколько Ð°Ð½Ð°Ð»Ð¾Ð³Ð¸Ñ‡Ð½Ñ‹Ñ Ð·Ð°Ð´Ð°Ñ‡ при Ñ€Ð°Ð·Ð»Ð¸Ñ‡Ð½Ñ‹Ñ Ð·Ð½Ð°Ñ‡ÐµÐ½Ð¸ÑÑ Ð¿Ð¾Ð´Ð°Ñ‡Ð¸ Ñ€Ð°ÑÑ Ð¾Ð´Ð° Ð¾Ñ Ð»Ð°Ð¶Ð´Ð°ÑŽÑ‰ÐµÐ³Ð¾ газа в ПЧ и, тем самым, Ñ€Ð°Ð·Ð»Ð¸Ñ‡Ð½Ñ‹Ñ Ñ‚ÐµÑ€Ð¼Ð¸Ñ‡ÐµÑÐºÐ¸Ñ Ð¿Ð¾Ð»ÑÑ Ð Ðš.
The theme of the final qualifying work: "Assessment of the reliability of structural elements of the rotor of a gas turbine plant."In this paper, the issues of long-term strength and creep in the elements of gas turbine plants (GTP) rotors were considered, as well as various cooling systems for rotor disks. The tasks that were solved during the consideration of the questions posed in this work:1. Obtaining the calculated 3D-models of the elements of the last stage of the gas turbine plant.2. Consideration of the theory of creep in GTP elements, as well as the issue of evaluating long-term strength.3. Attention is paid to methods for calculating the strength of design models of turbine elements under centrifugal loads and in the course of creep.4. Overview of cooling systems used in gas turbines and their general description with design features.5. Calculations were carried out in order to assess the thermal field of GTP elements in the presence of a cooling system, as well as to estimate the working life for various design modes of cooling supply. The calculation models were based on previously obtained calculated 3D-models of the elements of the last stage of a 17 MW gas turbine based on the existing PS-90 prototype in order to increase their strength properties. Further, the phenomenon of creep flow was considered, and the corresponding calculations were carried out in its conditions for models. In addition, a number of gas turbine cooling systems were considered.As a result, a conjugated thermodynamic calculation of the flow path (FC) and the working wheel (WW) of the last turbine stage was made with a further assessment of the working resource of the WW to the boundary condition of its thermal field. The resource was estimated by the values of accumulated plastic deformations in the course of creep. Several similar problems were considered for different values of the cooling gas flow rate in the FC and, thus, different thermal fields of the WW.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: