Оценка остаточного ресурса литых корпусов регулирующих клапанов энергоблоков мощностью 200 МВт

Autor: Chernousenko, Olha Yu., Ryndiuk, Dmytro V., Peshko, Vitalii A.
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Проблемы машиностроения; Том 23, № 4 (2020); 22-28
Проблеми машинобудування; Том 23, № 4 (2020); 22-28
Journal of Mechanical Engineering; Том 23, № 4 (2020); 22-28
ISSN: 2709-2984
2709-2992
Popis: In the regulatory documents of the Ministry of Energy and Coal Industry of Ukraine, the beyond-design operating life of the high-energy equipment of 220 MW power units is limited to the operating life of 220 thousand hours and 800 start-ups. To date, the high-temperature cast bodies of the control valves for the high- and intermediate-pressure cylinders of the K-200-130 200 MW steam turbines of DTEK Lugansk TPP have operated about 305–330 thousand hours with the total number of start-ups from 1438 to 1704, which exceeded the beyond-design service life characteristics. Therefore, it is necessary to assess the residual operating life of the control valve bodies of the high- and intermediate-pressure cylinders of K-200-130 steam turbines in order to determine the possibility of their further operation. These calculations were carried out on the basis of our earlier studies of the thermal and stress-strain states of cast turbine equipment. This paper establishes the values of stress intensity amplitudes, the values having been reduced to a symmetric loading cycle for the most typical variable operating modes. Using the experimental low-cycle fatigue curves for the 15Kh1M1FL steel, we established the values of the permissible number of start-ups and the cyclic damage accumulated in the base metal. We also determined the value of the static damage accumulated in the course of stationary operating modes according to our previously obtained experimental data on the long-term strength of the 15Kh1M1FL steel. The calculations showed that the total damage to the control valve bodies of the K-200-130 steam turbine of power unit 15 of DTEK Lugansk TPP is 97 and 98%. The residual operating life of the metal of the control valves of high-pressure cylinders is practically exhausted, being equal to 10 thousand hours. The residual life of the control valves of intermediate- pressure cylinders is 7 thousand hours, i.e. it is also practically exhausted, with safety factors for the number of cycles and strains at the level of 5 and 1.5, as well as the permissible 370,000 operating hours of the metal. With an increase in the permissible operating life of the metal to 470 thousand hours, according to experimental studies of Igor Sikorsky KPI, the total damage to the metal of cast valve bodies is reduced to 80%, and the residual metal life increases to 79,000 h and 75,000 h for the control valves of the high- and intermediate-pressure cylinders, respectively.
В нормативних документах Міністерства енергетики та вугільної промисловості України парковий ресурс високотемпературного енергетичного обладнання енергоблоків 200 МВт обмежений напрацюванням 220 тис. годин та числом пусків 800. На сьогодні високотемпературні литі корпуси регулюючих клапанів циліндрів високого та середнього тиску парових турбін потужністю 200 МВт енергоблоків ДТЕК Луганська ТЕС відпрацювали близько 305–330 тис. годин за загальної кількості пусків від 1438 до 1704, що перевищує паркові значення. Тому необхідно провести оцінку залишкового ресурсу корпусів регулюючих клапанів циліндрів високого і середнього тиску парової турбіни К-200-130, щоб визначати можливість її подальшої експлуатації. Дані розрахунки виконані на базі дослідження теплового і напружено-деформованого станів литого устаткування турбіни, що виконані авторами раніше. В роботі встановлено значення приведених до симетричного циклу навантаження амплітуд інтенсивності деформацій для найбільш типових змінних режимів роботи. Використовуючи експериментальні криві малоциклової втоми сталі 15Х1М1ФЛ, були встановлені значення допустимого числа пусків і накопичена в основному металі циклічна пошкоджуваність. Значення накопиченої в ході стаціонарних режимів роботи статична пошкоджуваність визначалась згідно з отриманими авторами раніше експериментальними даними щодо довготривалої міцності сталі 15Х1М1ФЛ. Проведені розрахунки показали, що сумарна пошкоджуваність корпусів регулюючих клапанів парової турбіни К-200-130 блока № 15 ДТЕК Луганська ТЕС складає 97 і 98%. Залишковий ресурс металу регулюючих клапанів циліндрів високого тиску практично вичерпаний і становить 10 тис. годин. Залишкове напрацювання регулюючих клапанів циліндрів середнього тиску складає 7 тис. годин, тобто також майже вичерпане, за коефіцієнтів запасу міцності за числом циклів і за деформаціями на рівні 5 і 1,5, відповідно, а також допустимого часу роботи металу 370 тис. годин. При збільшенні допустимого часу роботи металу до 470 тис. годин відповідно до експериментальних досліджень КПІ ім. Ігоря Сікорського сумарна пошкоджуваність металу корпусів клапанів зменшується до 80 %, а залишковий ресурс збільшується до 79 і 75 тис годин для клапанів циліндрів високого і середнього тиску відповідно.
В нормативных документах Министерства энергетики и угольной промышленности Украины парковый ресурс высокотемпературного энергетического оборудования энергоблоков 200 МВт ограничен наработкой 220 тыс. ч и числом пусков 800. На сегодняшний день высокотемпературные литые корпуса регулирующих клапанов цилиндров высокого и среднего давления паровых турбин мощностью 200 МВт энергоблоков ДТЭК Луганская ТЭС отработали порядка 305–330 тыс. ч при общем количестве пусков от 1438 до 1704, что превысило парковые характеристики. Поэтому необходимо провести оценку остаточного ресурса корпусов регулирующих клапанов цилиндров высокого и среднего давления паровой турбины К-200-130, чтобы определить возможность их дальнейшей эксплуатации. Данные расчеты выполнены на базе исследований теплового и напряженно-деформированного состояний литого оборудования турбины, проведенных авторами ранее. В работе установлены значения приведенных к симметричному циклу нагружения амплитуд интенсивности деформаций для наиболее типовых переменных режимов работы. Используя экспериментальные кривые малоцикловой усталости стали 15Х1М1ФЛ, были установлены значения допустимого числа пусков и накопленная в основном металле циклическая поврежденность. Значение накопленной в ходе стационарных режимов работы статической поврежденности определялось согласно полученным авторами ранее экспериментальным данным о длительной прочности стали 15Х1М1ФЛ. Проведенные расчеты показали, что суммарная поврежденность корпусов регулирующих клапанов паровой турбины К-200-130 блока № 15 ДТЭК Луганская ТЭС составляет 97 и 98%. Остаточный ресурс металла регулирующих клапанов цилиндров высокого давления практически исчерпан и равен 10 тыс. ч. Остаточная наработка регулирующих клапанов цилиндров среднего давления составляет 7 тыс. ч, т.е. также практически исчерпана, при коэффициентах запаса прочности по количеству циклов и по деформациям на уровне 5 и 1,5, соответственно, а также допускаемом времени работы металла 370 тыс. ч. При увеличении допускаемого времени работы металла до 470 тыс. ч согласно экспериментальным исследованиям КПИ им. Игоря Сикорского суммарная поврежденность металла корпусов клапанов снижается до 80 %, а остаточный ресурс металла увеличивается до 79 и 75 тыс. ч часов для клапанов цилиндров высокого и среднего давления соответственно.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: