Анализ надежности конструкции стопорного клапана паровой турбины

Стопорный клапан является одним из «критических» элементов паротурбинной установки, условия прогрева которых определяют надежность энергоблока в целом. Стопорный клапан для теплофикационных паровых турбин докритических параметров АО «УТЗ» унифицирован для семейств Т-110/120-30, Т-185/210-130/15, ПТ140/165-130/15, Р-100-130/15. Представлена последовательность анализа конструкции клапана, если известны лишь статическая температура и давление пара на входе в клапан, расход пара на выходе из него, ограничения для перемещения при прогреве. Показаны результаты анализа расчетов нестационарного газотермодинамического и напряженно-деформированного состояния клапана во время прогрева главного паропровода турбины Т-110/120-130 при пуске из холодного состояния по типовой инструкции. Расчеты проводились методом конечных элементов по трехмерной геометрической модели корпуса клапана с щелевым фильтром. Высота отверстий в щелевом фильтре 3,5 мм. Представлены уравнения критерия Нуссельта для фланца, паровой коробки, нижней половины паровой коробки и обтекателя при использовании компьютеров с ограниченными вычислительными ресурсами. Показано, что пик максимальных напряжений возникает на начальной стадии прогрева стопорного клапана на внутренней (обогреваемой) поверхности корпуса стопорного клапана в районе фланца и крышки. Максимальные эквивалентные напряжения составляют 300 МПа. Представлено сравнение расчетных температур и температур, измеренных в ходе пуска на ТЭЦ, разность температур не превышает 5–6%. Предлагается проводить анализ надежности клапана, последовательность которого приведена в статье при конструировании новых стопорных клапанов с существенными отличиями от имеющихся прототипов.

надежность, конструкция, стопорный клапан, расчет газотермодинамического и напряженно-деформированного состояния, число Нуссельта, разность температур, температурные эквивалентные напряжения

1. Нормы расчета на прочность корпусов цилиндров и клапанов. ОСТ 108.020.132-85. Издание официальное.

2. Сызранцева К. В., Ибрагимов А. А. Применение программного комплекса ANSYS для исследования нагрузочной способности запорной арматуры // Международный студенческий научный вестник 2019; (2).

3. Баринберг Г. Д., Бродов Ю. М., Гольдберг А. А., Иоффе Л. С. [и др.]. Паровые турбины и турбоустановки Уральского турбинного завода. Екатеринбург: Априори 2010;: 488.

4. Куличихин В. В. Совершенствование режимов эксплуатации турбоагрегатов. Москва, Полиграфический Центр МЭИ (ТУ) 2010;: 258.

5. Рознберг С. Ш., Сафонов Л. П., Хоменок Л. А. Исследование мощных паровых турбин на электростанциях. Москва: Энергоатомиздат 1994;: 272.

6. Расчет температурных полей роторов и корпусов паровых турбин. ОСТ 108.020.16-83. Издание официальное.