Огляд проблеми втомної міцності робочих коліс радіально-осьових гідротурбін

Abstract

Оцінка міцності, надійності та ресурсу гідротурбін – актуальне завдання на всіх стадіях життєвого циклу обладнання, котре охоплює цілий комплекс теоретичних, розрахункових та експериментальних робіт. Один із важливих етапів цього комплексу – розрахункове обґрунтування ресурсних характеристик гідротурбін, які визначаються переважно напружено деформованим станом ресурсовизначальних елементів, насамперед – робочого колеса. У роботі наводиться аналіз моделей та методів дослідження статичного та динамічного напружено-деформованого стану робочих коліс гідротурбін. Рівень статичних та динамічних напружень суттєво залежить від режимів роботи гідротурбін, їх конструкції та індивідуальних якостей, які характеризуються умовами монтажу і експлуатації. При тривалій експлуатації основною причиною вичерпання ресурсу робочих коліс є накопичення втомних ушкоджень, що призводить до порушення цілісності конструкції. Для оцінки втомної міцності конструкцій гідравлічних турбін необхідно встановити історію навантажень і розробити ґрунтовні методи розрахунку на основі механіки руйнування. Здійснений аналіз показав, що натепер питання дослідження втомної міцності робочих коліс радіально-осьових гідротурбін не має завершеного вирішення. Ідеальний валідований чисельний підхід дозволяє провести подальше дослідження шкідливих явищ потоку за допомогою зовнішніх датчиків на машинному блоці. Подальші заводські вимірювання на вибраних агрегатах гідротурбін є надзвичайно важливими. Комбінований підхід до розрахунків і вимірювань, коли одночасно досліджуються всі явища течії, дозволить досягти необхідної втомної міцності робочих коліс гідротурбін. Стаття є частиною серії з кількох публікацій на тему аналізу втомної міцності прототипів турбін Френсіса в процедурі багаторівневої оцінки терміну експлуатації. Здійснений аналіз проблемних аспектів дав можливість відзначити, що потрібні нові підходи, моделі та методи і засоби дослідження втомної міцності робочих коліс, що створюють основу для обґрунтування прогресивних технічних рішень для радіально-осьових гідротурбін.