Дослідження напружено-деформованого стану валопроводу турбоагрегату К-1000-60/3000 при крутильних коливаннях

Abstract

Основне обладнання більшості українських енергоблоків теплових та атомних електростанцій вичерпало свій парковий ресурс. Тому доцільно здійснювати детальний аналіз залишкового ресурсу працюючого обладнання та впроваджувати комплекс заходів з метою подовження терміну його експлуатації. В роботі описана модель для дослідження напружено-деформованого стану валопроводу турбоагрегату К-1000-60/3000 при нештатних режимах роботи електрогенератора (коротке замикання). Результати розрахунку показали, що реактивний сплеск на бочці ротора турбогенератора, який виникає при аварійній ситуації призводить до появи крутильних коливань всього валопроводу. Амплітуда коливань є прямо пропорційною збуджуючій силі та обернено пропорційною демпфуючим властивостям системи. Демпфуючі характеристики об'єкту забезпечують розсіювання енергії вільних коливань після припинення дії реактивного сплеску. Найбільші амплітуди дотичних напружень виникають на ділянці валопроводу між паровою турбіною та електрогенератором. При трьохкратному перевищенні номінального крутного моменту на роторі в районі муфти між циліндром низького тиску (ЦНТ) та електрогенератором (ЕГ) виникають напруження в 126 МПа.

The main equipment of most Ukrainian power units of thermal and nuclear power plants has exhausted its design resource. Therefore, it is expedient to carry out a detailed analysis of the residual resource of the working equipment and to implement a set of measures to extend its service life. The paper describes a model for studying the stress-strain state of the shaft of the K-1000-60/3000 turbo unit during abnormal generator operation modes (short circuit). The results of the calculation showed that the reactive surge on the rotor barrel of the turbogenerator, which occurs in an emergency situation, leads to the appearance of torsional vibrations of the entire shaft. The amplitude of oscillations is directly proportional to the excitation force and inversely proportional to the damping properties of the system. The damping characteristics of the object ensure the dissipation of the energy of free oscillations after the termination of the reactive surge. The largest amplitudes of tangential stresses occur in the section of the shaft between the steam turbine and the electric generator. When the nominal torque is exceeded three times, stresses of 126 MPa arise on the rotor in the area of the coupling between the low-pressure cylinder (LPC) and the electric generator (EG).