Способ определения остаточного ресурса ротора энергоустановки Советский патент 1987 года по МПК G01M15/00 F01D7/00 

113

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на электростанциях при определении ресурса ротора -паровой турбины.

Целью изобретения является повышение достоверности получаемых результатов при определении ресурса ротора. Способ осуществляют следующим образом.

На роторе периодически, например, во время ремонта снимают поверхностный слой. Это позволяет предотвратить развитие в роторе макротрещин и дает возможность продлить ресурс ротора до разрушения в объеме металла. Для материала парка роторов с периодически снимаемым поверхностным слоем определяют механические характеристи- ; ки: предел текучести, предел прочно- сти, характеристики пластичности ((f7 ,-i 8,f), характеристики жаропрочности (фр-г , S р ) Выявляют наиболее повреждаемые в процессе длительной эксплуатации зоны роторов. Такими зона- ми.являются высокотемпературные зоны конструкционных концентраторов, центральных полостей. Уточняют диапазон изменения указанных характеристик механических свойств роторов при фактической наработке и температуре эксплуатации в-повреждаемых зонах. Разделяют все роторы из материала данного класса на группы с разностью максимальной рабочей температу-

, ры между группами,составляющей не менее

20 С.При этом количество роторов в группе должно составлять не менее 20.

Для каждой группы роторов выбирают в качестве группы образцов прямолинейные участки паропроводов, например, свежего пара, горячего промпере- грева, рабочая (максимальная при ста- .ционарном режиме) температура которых не менее, чем на 20 С превьпвает максимальную рабочую температуру данной группы роторов, а механические свойства образцов не выше, чем у роторов последней. Испытания группы образцов проводят в процессе эксплуатационного нагружения энергоустановок при усредненных по объему напряжениях, превыша ющих аналогичные напряжения в зонах повреждений роторов не более, чем на 20%. При этом и в роторах, и в образ- цах определяют амплитуду растягивающих напряжений в простом цикле, эквивалентном по повреждению сложному эксплуатационному циклу. Это позволяет

0

5 0 5 о

182

учесть всю историк) нагружения при продолжительности испытания группы образцов не менее срока эксплуатации роторов . Измерение остаточной деформации осуществляют периодически при выводе энергоустановки в ремонт. При достижении предельной пластичности группы образцов, нагруженных при максимальной температуре, определяют остаточный ресурс соответствующей группы роторов с учетом принятых значений коэффициентов запаса.Определив таким образом ресурс группы роторов,работаю- щей в наиболее тяжелых условиях, уточняют остаточный ресурс,сроки.списания, объём замены групп роторов по всему парку.

Пример. На основе обобщения отечественных данных по свойствам роторов, изготовленных из низколегированной перлитной (ХМФ) стали Р2М (Р2МА), определены в рабочем диапазоне температур и напряжений следующие основные свойства: предел текучести G gj 360 МПа; предел прочности МПа; предел длительной прочности С} an при максимальной температуре

г- i-i .г d -,

0

5

5

0

металла ротора 520 С для роторов турбины К-200-130 JM3 (максимальные растягивающие напряжения на расточке ротора среднего давления в стационарном режиме составляют 88 МПа) за 200 тыс.ч составляет б а, 160 МПа. Предлельная пластичность S 25%,-(|) 75%.

Обобщение свойств по прямым трубопроводам из низколегированной перлитной стали 12Х1МФ позволяет определить следующие значения аналогичных Свойств: предел текучести G 240 МПа предел прочности (5ц 280 Mnaj предел длительной прочности GQ 100 МПа , предельная пластичность S 22%, (|) 72%.

В качестве группы роторов, для ко-, торых рассматривается применение данного способа, взяты роторы среднего давления (РСД) турбины К-200-130 ЛМЗ, число которых на тепловых элекТростан-% циях достигло 200. Осредненные по объему напряжения в наиболее напряженной зоне паровпуска не превьшабт 50 МПа.

В качестве группы образцов определяют паропроводы свежего пара (245 45 мм), в которых соответствующие напряжения превьппают 55 МПа, При равенстве параметра Ларсона-Ми,плера (ZO+lg tp) -10 в роторе и образ.це Получают, учитывая, что температура

313415

паропровода 1 565+273 838 К, а температура ротора 1 520+273 793 К, соотношение, определяющее время до разрушения ротора. При этом принято, что напряжения в роторе и паропроводе одинаковы в объеме. Это допущение идет в запас долговечности. Время до разрушения ротора определяют из соотношения

10

T,/T(20+lg j,)/(20+lgtp),

,

где Т

п

Р ,.Р п

температуры паропровода ротора;

время до разрушения ротора, паропровода.

Приняв коэффициент запаса п по вре- мени до разрушения п.г 10, получают, что ресурс безопасной эксплуатации парка роторов более, чем в 3,5 раза превышает ресурс образцов.

Измерение остаточной деформации в паропровода::с при реализации способа осуществляется в соответствии с действующей инструкцией по контролю за металлом котлов, турбин и трубопроводов через каждые 25000 ч эксплу атации после наработки 100 тыс.ч. Значение полученного результата определяется следующим. По результаор Л.Повхан 4428/46

Составитель А.Булынко Техред А.Кравчук

Коррек Подпи

Тираж 776 ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

18 .

там обычных исследований получено, что после 300 тыс.ч следует ожидать существенное разупрочнение материала рассматриваемого парка роторов с потерей их работоспособности.

Определение ресурса ротора описанным способом позволит получить достоверные результаты об остаточном ресурсе, а, следовательно, продлить ресурс безопасной эксплуатации парка роторов.

15 Формула изобретения

Способ определения остаточного ресурса ротора энергоустановки с периодически снимаемым поверхностным слоем путем испытания группы образцов из материала того же класса, что и ротор, и при температурах, превышающих максимальную рабочую температуру ротора, и изменения при испытаниях остаточной деформации до достижения ее предельного значения, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности получаемых результатов, в качестве образцов. используют прямолинейные участки паропроводов цилиндра с механическими свойствами не вьш1е, чем механические свойства ротора.

Корректор А.Зимокосов Подписное

Изобретение относится к теплоэнергетике и м.б. использовано на электростанциях. Изобретение позволяет повысить достоверность получаемых результатов при определении ресурса ротора (Р) паровой турбины. Для материала парка Р с периодически снимаемым поверхностным слоем определяют механические характеристики. Уточняют диапазон изменения характеристик механических свойств Р при фактической наработке и т-ре эксплуатации в повреждаемых зонах. Разделяют все Р из материала данного класса на группы с разностью максимальной рабочей т-ры между группами, составляющей не менее . При этом кол-во Р в группе должно составлять не менее 20. Для каждой группы Р выбирают в качестве группы образцов прямолинейные участки паропроводов, например, свежего пара горячего промперегрева, рабочая т-ра которых не менее, чем на 20°С превышает максимальную рабочую т-ру данной группы Р, а механические свойства образцов не выше, чем у Р последней. (Л 00 4 :л 30