Влияние напряженно-деформированного состояния трубных систем на эксплуатационную надежность подогревателей сетевой воды теплофикационных турбин

• Автор: Руденко, Антон Сергеевич
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 169 с. : ил.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, СОКРАЩЕНИЯ И ИНДЕКСЫ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Показатели надежности теплообменных аппаратов паротурбинных установок

1.2. Методики оценки напряженно-деформированного состояния трубных систем теплообменных аппаратов паротурбинных установок

1.3. Показатели коррозионной стойкости трубок теплообменных аппаратов

1.4. Выводы. Постановка задач исследования

2. ОБОБЩЕНИЕ ДАННЫХ ПО ПОВРЕЖДАЕМОСТИ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ ПТУ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ
2.1. Аварийные остановы паротурбинных установок, вызванные повреждаемостью теплообменных аппаратов

2.2. Показатели долговечности трубных систем теплообменных аппаратов

2.3. Выводы
3. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ СЕТЕВОЙ ВОДЫ ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ТУРБИН
3.1. Экспериментальное исследование деформаций корпусных элементов горизонтальных подогревателей сетевой воды турбины Т-110/120-130
3.1.1. Описание конструкции горизонтального подогревателя сетевой воды ПСГ-2300-2
3.1.2. Методика измерений
3.1.3. Оценка погрешности измерений
3.1.4. Анализ результатов
3.2. Исследование полей температур элементов горизонтального подогревателя сетевой воды ПСГ-2300-2-8 турбины Т-110/120-130 на различных режимах работы
3.2.1. Общие положения
3.2.2. Расчет температурных полей трубного пучка
3.2.3. Расчет температур корпуса
3.2.4. Анализ результатов
3.3. Моделирование напряженно-деформированного состояния горизонтальных подогревателей сетевой воды ПСГ-2300-2-8 турбины
Т-110/120-130 на различных режимах работы
3.3.1. Разработка методики расчета усилий, действующих в трубной системе
3.3.2. Моделирование напряженно-деформированного состояния горизонтальных подогревателей сетевой воды методом конечных элементов
3.3.3. Анализ результатов расчета напряженно-деформированного состояния трубного пучка
3.4. Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ НА КОРРОЗИОННУЮ СТОЙКОСТЬ ТРУБНЫХ СИСТЕМ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

4.1 Методика экспериментального исследования
4.1.1. Описание установки и методов исследования
4.1.2. Оценка погрешности экспериментального исследования
4.2. Анализ результатов экспериментального исследования
4.2.1. Коррозионное растрескивание латуней
4.2.2. Коррозионное растрескивание нержавеющей стали 12Х18Н10Т
4.3. Моделирование напряженно-деформированного состояния поверхности теплообмена в условиях образования коррозионных дефектов
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, СОКРАЩЕНИЯ И ИНДЕКСЫ
Обозначения:
0,6- диаметр; цилиндрическая жесткость трубной доски;
Е - модуль упругости материала; потенциал;
Р - площадь поверхности; сила;
а - коэффициент теплоотдачи; коэффициент линейного расширения; угол;
СР - удельная теплоемкость;
в - массовый расход теплоносителя; модуль сдвига;
К - коэффициент теплопередачи;
Ь, 1 - линейный размер (длина); расстояние;
М - изгибающий момент;
Ы, п - количество трубок; количество;
Р - давление;
Я - термическое сопротивление; радиус; универсальная газовая постоянная;
Б - шаг разбивки трубок; толщина стенки;
Т, I - температура; время; шаг трубок;
21, г - число ходов воды; декартова координата по оси;
4 О - количество теплоты;
Я - удельный тепловой поток; распределенная нагрузка; х - декартова координата по оси абсцисс; у - прогиб; декартова координата по оси ординат,
8 - толщина стенки трубки; разность параметров; глубина коррозионных повреждений; 01 - недогрев воды до температуры насыщения;
Д - разность параметров;
ДТ - нагрев воды;
V - удельный объём; со -скорость;
X - коэффициент теплопроводности материала; ц - коэффициент динамической вязкости;
V - коэффициент кинематической вязкости; р -плотность;
Ф - коэффициент прочности;

нечастыми и отличались существенной разнородностью, поэтому они отнесены к прочему (9,1 %). В ряду таких повреждений можно упомянуть повреждения крепежа, свищи в корпусе ПВД, невыясненные причины и другие.
Распределение причин повреждений ПВД (а это, прежде всего, повреждения, связанные с образованием не герметичности трубных систем) показано на рис. 2.2,в.
Главной причиной повреждений трубных систем ПВД является сильный эрозионный износ (46,9 %) труб и коллекторов. На повреждения трубных систем ПВД, связанные с дефектами монтажа и ремонта (главным образом, нарушение соосности соединений и некачественная сварка соединений), приходится 31,3 % повреждений. При этом необходимо отметить, что эти две группы причин взаимно пересекаются. Так, несоосное соединение трубы змеевика с отверстием коллектора приводит к локальному искривлению потока и местному повышению скорости питательной воды, что в свою очередь вызывает повышенное эрозионное вымывание металла в зоне этого соединения и с течением времени приводит к образованию свища. До 6,3 % доходят повреждения за счет фрикционного износа змеевиков, образующегося в связи с попаданием внутрь аппарата (в паровое пространство) посторонних предметов, главным образом во время ремонта или при эксплуатации в результате повреждений арматуры. Повреждения ПВД, вызванные ошибками эксплуатационного персонала, составили 3,1 %. Около
12,5 % составляют прочие повреждения, к которым относятся ложные срабатывания защитного уровнемера, повреждения электросхем электрифицированной арматуры и другие.
Анализируя распределение повреждений конденсаторов, сальниковых подогревателей и подогревателей высокого давления, можно заметить, что качественно распределение повреждений зависит от параметров теплоносителей, а именно, от давления и температуры. Чем выше эти параметры, тем в большей степени на надежности проявляются дефекты изготовления, монтажа и ремонта, а также в связи с этим в более существенной степени проявляются коррозионноэрозионные процессы. Вместе с тем, чем выше параметры теплоносителей, тем больше вероятность того, что повреждение данного оборудования может вызвать отказ ПТУ в целом.