Причины возникновения, диагностические признаки, предотвращение и устранение дефектов валопроводов турбомашин

• Автор: Кистойчев, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 193 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Трещинообразование в роторах турбомашин. Причины

ТРЕЩИНООБРАЗОВАН ИЯ В ВЫСОКО- И НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ РОТОРАХ ПАРОВЫХ ТУРБИН

1.1.1. Малоцикловая усталость

1.1.2. Многоцикловая усталость

1.2. .Разрушение муфтовых соединений

1.3. Прогибы роторов

1.3.1. Остаточные прогибы роторов

1.3.2. Прогибы роторов, имеющих насадные детали
1.3.3. Прогибы, возникающие при попадании жидкости
в центральную расточку
1.4. Диагностика дефектов валопроводов турбомашин
1.4.1. Диагностика кольцевых трещин в роторах турбомашин
1.4.2. Диагностика некольцевых поперечных трещин в роторах
1.4.3. Диагностика разрушения муфтовых соединений роторов
1.4.4. Диагностика прогибов роторов
1.5. Методы правки роторов і
Выводы. Постановка задач исследования
2. КРУТИЛЬНЫЕ КОЛЕБАНИЯ ВАЛОПРОВОДОВ ТУРБОМАШИН КАК ПРИЧИНА ТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЯ
2.1. Методика расчёта крутильных колебаний валопроводов
2.2. Расчёт собственных крутильных частот валопровода турбины ПТ-135/165-13/
2.3. Источники возбуждения крутильных колебаний валопроводов паровых турбин
2.4. Оценка распределения напряжений по длине валопровода турбины ПТ-135/165-130/15-3 ПРИ возбуждении крутильных колебаний с различными частотами
2.5. Оценка прочности валопровода по касательным напряжениям
2.6. Обзор факторов, способных снизить прочностные характеристики валопровода
2.7. Оценка проведённой модернизации турбины ПТ-135/165-130/15 по
ГИПОТЕЗЕ КРУТИЛЬНОГО ХАРАКТЕРА ТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЯ
Выводы по главе 2
3. ДИАГНОСТИКА ПОПЕРЕЧНЫХ ТРЕЩИН В РОТОРАХ ТУРБОМАШИН
3.1. Диагностика некольцевых поперечных трещин в роторах турбомашин

3.1.1. Обоснование появления перемещений вала с трещиной в горизонтально - поперечномщаправлении измерений
3.1.2. Численное моделирование колебаний вала со смыкающейся поперечной некольцевой трещиной
3.1.3. Экспериментальные исследования роторов с поперечными трещинами на НЧБС зарезонансного типа
3.2. Диагностика поперечных трещин по изменению собственных частот РОТОРОВ
3.2.1. Некольцевые поперечные трещины
3.2.2.Некоторые практические аспекты испытаний роторов на неравножёсткость при помощи ударных испытаний
Выводы по ГЛАВЕ
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН РАЗРУШЕНИЯ БОЛТОВ МУФТОВОГО СОЕДИНЕНИЯ ТРЁХОПОРНЫХ РОТОРОВ
4.1. Расчётная схема и начальные условия
4.2. Связь величины торцевой расцентровки с величиной изгибающего
МОМЕНТА В СЕЧЕНИИ РАЗЪЁМА МУФТЫ
4.3. Расчёт болтов муфты РВД-РСД турбины К-300-240 ХТЗ
НА ПРОЧНОСТЬ
4.3.1. Вычисление коэффициентов податливости деталей соединения
4.3.2. Совместное действие растягивающего усилия и изгибающего момента
4.3.3. Расчёт коэффициентов запаса прочности при ассиметричном цикле нагружения болтов
4.3.4. Некоторые аспекты расчётов на прочность болтов муфтового соединения
4.3.5. К вопросу об исправлении маятника РВД путём перетяжки болтов муфты
4.4. Расчёт болтов на прочность от действия крутящего момента, передаваемого муфтой
4.4.1. Результаты расчётов
4.5. Уточнение требований к сборке муфты РВД-РСД турбины К-300-240 ХТЗ
4.6. К вопросу о диагностике «квазитрещин»
Выводы ПО ГЛАВЕ
5. УСТРАНЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ ПРОГИБОВ РОТОРОВ
5.1. Исходное состояние роторов с остаточными прогибами различной природы перед правкой
5.2. Правка роторов с остаточными прогибами, полученными в
РЕЗУЛЬТАТЕ ЗАДЕВАНИЙ
5.3. Метод правки роторов при помощи явления релаксации НАПРЯЖЕНИЙ

5.4. Правка роторов с остаточными прогибами, обусловленными
ЯВЛЕНИЕМ ПОЛЗУЧЕСТЪИ
5.5.0 ВОЗМОЖНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ ПРОГИБОВ роторов ВСЛЕДСТВИЕ ЯВЛЕНИЯ ПОЛЗУЧЕСТИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ОСТАТОЧНОЙ НЕУРАВНОВЕШЕННОСТИ
5.5.1. Оценка уровня напряжений, которые приводят к ползучести высокотемпературных роторов паровых турбин
5.5.2. Оценка уровня напряжений, имеющих место в роторе, в зависимости от его упругого прогиба
5.5.3. Оценка уровня напряжений, создаваемых в роторе различными системами дисбалансов
5.6. Снижения остаточных напряжений в роторах турбомашин в
ЭКСПЛУАТАЦИИ
Выводы ПО ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

2500 часов работы [152]. Очень часто трещина развивается с переменной скоростью и периодами стагнации.
Вообще скорость развития трещины возрастает с ростом ее размера по экспоненциальной зависимости. Рост до критической опасной глубины иногда занимает только несколько дней работы (4-5 дней). При этом, если трещину удаётся обнаружить до разрушения вала, то целым, как правило, остаётся менее 50% поперечного сечения вала [156].
Именно поэтому в технической литературе достаточно много внимания уделяется методам и средствам диагностирования трещин в роторах. При этом первостепенное значение приобретает задача выявления трещины при работе агрегата на номинальном режиме, что может затрудняться режимными изменениями вибрации машины. Успех решения этой задачи зависит как от возможностей аппаратуры постоянного виброконтроля, так и от правильной оценки состояния машины по показаниям этой аппаратуры. Использование передвижных измерительных комплексов в данном случае оказывается, как правило, бесполезным, так как не позволяет проследить динамику развития процесса и соотнести его со схожими режимными состояниями агрегата.
Ситуация усугубляется и тем, что проявление трещины в вибрационном сигнале зачастую бывает довольно схоже с проявлением таких дефектов как [88]:
1. Для турбогенераторов:
- защемление проводников обмотки в пазу ротора;
- прогрессирующая непроходимость вентиляционных каналов ротора;
2. Для турбин:
- рост остаточного прогиба ротора, например, при высокотемпературной ползучести в турбинах сверхкритических параметров пара;
- тепловые деформации статора и фундамента при переходных тепловых режимах.
Поскольку с указанными выше дефектами агрегат, как правило, может быть оставлен в работе на более или менее длительный срок, а необоснованный останов и тем более вскрытие машины ведет к большим затратам, при подозрении на трещину весьма полезными представляются дополнительные измерения и проверки, которые бы позволили подтвердить или опровергнуть это подозрение.
1.4.2.2. Ремонтная диагностика
Начальный период развития трещины, когда её влияние на вибрацию ещё минимально, может длиться достаточно долго (дольше межремонтного периода), и