Комп’ютерне моделювання температурних та міцнісних характеристик ротору ультрасуперкритичної парової турбіни петельного типу

Анотація

Актуальність. У світі з’явилась тенденція, пов’язана з постійним зростанням вимог до ефективності та надійності енергетичного обладнання, зокрема ультрасуперкритичних парових турбін. Такі турбіни працюють у складних умовах високих температур і тисків, що може викликати значні термомеханічні напруження у роторі. Комп’ютерне моделювання ідеально підходить для розв’язку подібних задач. Тому є актуальним дослідження, присвячено розрахункам на міцність та визначення температурних характеристик лопаток у циліндрах високого та середнього тиску. За допомогою даних задач інженери можуть гарантувати міцність та довговічність вузлів у парових турбінах.

Мета. Провести розрахунки на міцність та розподіл температури лопаток для циліндрів високого та середнього тиску парової турбіни петельного типу із ультра-суперкритичними початковими параметрами пари.

Результати. Були отримані дані по розподіленню температурних полів у лопатках ротора циліндру високого та середнього тиску. Використовуючи результати температурного розрахунку, було отримано оцінку міцності лопаток першого ротору циліндру високого тиску під впливом нерівномірності розподілу температури і обертання ротору. Охолодження лопаток першого ступеня турбіни досягається завдяки конвективному теплообміну від потоку холодної пари з останнього ступеня до внутрішніх каналів лопаток.

Висновки. За результатами зроблено висновок, про ефективність обраного способу охолодження лопаток та рівень максимальних напружень всередині лопаток. Однією з особливостей умов роботи лопаток турбіни петельного типу є нерівномірне нагрівання, яке відбувається як у перехідних, так і у стаціонарних режимах роботи лопаток. Нерівномірне нагрівання призводить до виникнення температурних напружень в лопатках, що негативно впливає на їхній ресурс. Крім того, висока температура пари з ультра-суперкритичними параметрами може значно знизити міцнісні властивості матеріалу.