ПОВЫШЕНИЕ УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ И ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ОТВЕТСТВЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Abstract

В работе рассматриваются возможности повышения усталостной прочности и эксплуатационной надежности ответственных деталей проточной части паровой турбины – многоопорных хвостовых соединений рабочих лопаток – за счет технологических и конструкционных мероприятий. Исследование напряженного состояния трехопорного грибовидного хвостового соединения с помощью программного комплекса на базе метода конечных элементов показало целесообразность увеличения радиусов закруглений у опорных поверхностей хвостовика для снижения местной неравномерности распределения напряжений в зонах концентраторов. Анализ результатов был проведен с использованием формулы Нейбера для эффективных коэффициентов концентрации напряжений, учитывающей геометрию профиля и свойства материала конструкции. Предложены рекомендации для улучшения работы хвостового соединения с учетом особенностей его напряженного состояния и характера повреждений в эксплуатации. Результаты работы могут быть использованы в области энергомашиностроения, при проектировании и эксплуатации паровых турбин.

The article has dealt with the possibility of increasing the fatigue strength and operational reliability of the critical elements of the flow part of a steam turbine – multi-supporting roots of working blades – using technological and structural measures. Investigation of the stress state of а three-supporting mushroom root by means of а software package based on the finite element method showed that it is advisable to increase the radius of curvature at the support surfaces to reduce the local irregularity distribution of stresses in the concentrator zones. The analysis of the results was carried out using the Neuber formula for effective stress concentration coefficients, taking into account the geometry of the profile and the material properties of the structure. Recommendations are proposed to improve the work of the blade roots taking into account the peculiarities of its stress state and the nature of the damage in operation. The results of the work can be used in the field of power engineering, in the design and operation of steam turbines.

У роботі розглядаються можливості підвищення втомної міцності та експлуатаційної надійності відповідальних деталей проточної частини парової турбіни – багатоопорних хвостових з’єднань робочих лопаток – за рахунок технологічних і конструкційних заходів. Дослідження напруженого стану трьохопорного грибовидного хвостового з'єднання за допомогою програмного комплексу на базі методу кінцевих елементів показало доцільність збільшення радіусів закруглень у опорних поверхонь хвостовика для зниження місцевої нерівномірності розподілу напруг у зонах концентраторів. Аналіз результатів був проведений з використанням формули Нейбера для ефективних коефіцієнтів концентрації напруг, які враховують геометрію профілю і властивості матеріалу конструкції. Запропоновані рекомендації для поліпшення роботи хвостового з'єднання з урахуванням особливостей його напруженого стану та характеру пошкоджень в експлуатації.