Předložená studie je součástí projektu, jehož cílem je simulace

Analýza napjatosti v čepovém zámku lopatek parní turbiny. Posouzení iniciace a šíř ení únavové trhliny.
1
1
Miroslav Španiel , Josef Jurenka ,
1
1
2
Milan Ružička , Zbyněk Hrubý , Jan Papuga , Miloslav Turinský
3
Abstrakt:
Škoda POWER a.s. je významný výrobce parních turbín pro elektrárny různých výkonů. Parní turbíny pracují obvykle při 3000 otáčkách za minutu, což sebou přináší nemalé „statické“ namáhání od rotace jak samotného hřídele tak i lopatek, ale především jejich závěsů. Kromě vysokého statického namáhání jsou jednotlivé části vystaveny různým dynamickým účinkům při jednotlivých režimech provozu (nájezd­provoz­odstávka) a účinkům od proudícího pracovního media. Příspěvek se zabývá analýzou napjatosti a únavové odolnosti závěsu lopatek vysokotlakého stupně turbíny. Lopatky tohoto stupně turbíny jsou svařovány do trojic, které jsou s hřídelem spojeny pomocí pětiramenné vidlice a šesti čepů (čepové spojení).
Východiskem řešení byl symetrický MKP model4 segmentu s trojicí lopatek, příslušné části rotoru a šesti čepů. Základem prováděné analýzy byl výpočet napjatosti v jednotlivých prstech závěsu lopatky. Bylo uvažováno zatížení od rotace, na které se superponovaly harmonické silové účinky na jednotlivé lopatky od proudícího media. Výpočet byl proveden jako kvazistatický, tzn. bez uvažování dynamické odezvy systému (kvantitativní posouzení vlivu dynamické odezvy na rozložení napjatosti v závěsech lopatek je náplní součastných výzkumných prací).
Pro posouzení možnosti iniciace únavové trhliny v otvorech pro čepy závěsu lopatek byl použit program PragTic5, který využívá multiaxiální únavová kriteria.
Vyhodnocení možnosti šíření únavové trhliny v čase, bylo provedeno použitím Parisova vztahu pro šíření únavových trhlin. Verifikace Parisova vztahu (navržení korekční funkce) pro konkrétní řešený problém se opírala o rozsáhlou MKP analýzu nejvíce zatíženého otvoru při uvažování modelové trhliny různé délky. Bylo ukázáno, že při daném zatížení nebude docházet k iniciaci únavových trhlin z povrchu otvorů pro čepy. K rozvoj defektu iniciovaného např. při technologických Ing. Miroslav Španiel, CSc., Ing. Josef Jurenka, Prof. Ing. Milan Ružička, CSc., Ing. Zbyněk Hrubý, ČVUT FS, Ústav mechaniky; Technická 4, 166 07 Praha 6. Tel. +420 224 352 561; Email: [email protected], Josef.Jurenka
@
fs.cvut.cz
, 2
Ing. Jan Papuga, Ph.D., Email: [email protected]
3
Ing. Miloslav Turinský, ŠKODA POWER a.s., Tylova 1/57, 316 00 Plzeň, Email: Miloslav.Turinsky
@
skoda.cz
4
MKP model byl vytvořen a veškeré výpočty byly provedeny v softwaru ABAQUS
5
www.pragtic.com
1
operacích pro dané namáhíní rovněž nenastane díky nízkému rozkmitu faktoru intenzity napětí.
Prezentovaná práce byla provedena ve spolupráci Škoda POWER a.s., TechSoft Engineering, s.r.o. a FS ČVUT v Praze. Příspěvek je publikován za laskavého svolení Škody POWER a.s.