ПРИМЕНЕНИЕ МЕХАНИКИ РАЗРУШЕНИЙ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РЕСУРСА РАДИАЛЬНО-ОСЕВЫХ ГИДРОТУРБИН
https://doi.org/10.30724/1998-9903-2018-20-9-10-71-78
Аннотация
Для планирования своевременной реконструкции, модернизации, ремонтов или замены оборудования важно достоверно прогнозировать момент его перехода в предельное состояние, определяющее ресурс. В настоящее время не существует нормативных методов оценки ресурса гидротурбин на стадии эксплуатации. Представленный в докладе подход использует методы механики разрушений для построения долгосрочного индивидуального прогноза развития опасных дефектов в основных элементах гидротурбин с учетом конструктивных, технологических и эксплуатационных особенностей. Прогноз строится на базе трехмерных математических моделей, описывающих изменение технического состояния оборудования во времени в условиях фактической эксплуатации. Для расчетов используется программный комплекс Ansys. Модели учитывают размер и положение обнаруженных или возможных дефектов. Рост трещин определяется совокупностью низко- и высокочастотных нагрузок. Критическая длина трещины соответствует моменту изменения механизма развития трещин, когда резко возрастает риск разрушения. Использование предложенного подхода позволяет существенно снизить риск внепланового или аварийного останова гидроагрегата в межремонтный период вследствие его разрушения.
Об авторе
Е. В. Георгиевская
ОАО «НПО ЦКТИ», г. Санкт-Петербург
Россия
канд. физ.-мат. наук, заведующая лабораторией прочности турбин ТЭС, АЭС и ГЭС
Россия
канд. физ.-мат. наук, заведующая лабораторией прочности турбин ТЭС, АЭС и ГЭС
Список литературы
1. Georgievskaia E. The lifetime of the hydraulic turbines is the guarantee of reliability and safe operation of HPPs. Analytical review of the literature (Георгиевская Е. Ресурс гидротурбин – гарантия надежности и безопасности эксплуатации ГЭС. Аналитический обзор литературы). LAP Lambert Academic Publishing. 2018. 157 p. ISBN 978-613-6-95791-3 (rus).
2. Liu X., Luo Y., Wang Z. A review on fatigue damage mechanism in hydroturbines // Renewable and Sustainable Energy Reviews 54 (2016), p. 1–14. doi: 10.1016/j.rser.2015.09.025.
3. D. Frunzăverdel, S. Muntean, G. Mărginean, V. Câmpiani, L. Marşavina, R. Terzi, V. Şerban. Failure analysis of a Francis turbine runner // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2010. Vol. 12. P. 012115. doi:10.1088/1755-1315/12/1/012115.
4. Zhou Ye. Technology of monitoring of operating conditions and diagnostics of faults of large hydropower units / / VIII STK " Hydropower. New developments and technologies". Reports and speeches. Saint-Petersburg. Publishing house " VNIIG im. B. E. Vedeneeva". 2015. P. 84-97. (rus).
5. Nennemann B., Monette C., Chamberland-Lauzon J. Hydrodynamic damping and stiffness prediction in Francis turbine runners using CFD // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2016. № 49. P. 072006. doi:10.1088/1755-1315/49/7/072006.
6. Alberto Luna-Ramírez, Alfonso Campos-Amezcua, Oscar Dorantes-Gómez, Zdzislaw Mazur-Czerwiec, Rodolfo Muñoz-Quezada Failure analysis of runner blades in a Francis hydraulic turbine — Case study // Engineering Failure Analysis. 2016. Vol. 59. P. 314-325. doi:10.1016/j.engfailanal.2015.10.020.
7. Zouhar J., Obrovsky J., Feilhauer M., Skotak A. Case Study and Numerical Analysis of Vibration and Runner Cracks for the Lipno I Hydroelectric Project // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2016. Vol. 49. P. 072011. doi:10.1088/1755-1315/49/7/072011.
8. Huang X., Chamberland-Lauzon J., Oram C., Klopfer A., Ruchonnet N. Fatigue analyses of the prototype Francis runners based on site measurements and simulations // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2014. Vol. 22. № 1. Pp. 12014-12021(8). doi:10.1088/1755-1315/22/1/012014.
9. Georgievskaia E.V. The energy approach for assessment of dynamic stresses in hydraulic turbines // St. Petersburg Polytechnic University Journal of Engineering Science and Technology. 2017. № 4. С. 88-97. (rus). doi 10.18721/JEST.230408.
10. Paris P., Erdogan F. A critical analysis of crack propagation laws // Journal of Basic Engineering (Trans. ASME). 1963. No. 12. P. 528-534.
11. Yarema S.Ya. Correlation of the parameters of the Paris equation and the cyclic crack resistance characteristics of materials // Strength of Materials. 1981. V. 13, no. 9. P. 20-28.
12. BS 7910:2005. Guide to methods for assessing the acceptability of flaws in metallic structures.
13. Boukani H. Habibzadeh, Viens M., Tahan S.A., Gagnon M. On the performance of nondestructive testing methods in the hydroelectric turbine industry // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2014. Vol. 22. № 1. Pp. 12018-12025. doi:10.1088/1755-1315/22/1/012018.
14. Trudel A.; Sabourin M. Metallurgical and fatigue assessments of welds in cast welded hydraulic turbine runners // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2014. Vol. 22. № 1. Pp. 12015-12025(11). doi.org/10.1088/1755-1315/22/1/012015.
15. Thibault D., Gagnon M., Godin S. Bridging the gap between metallurgy and fatigue reliability of hydraulic turbine runners // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Volume 22, Number 1, 2014, pp. 12019-12029(11). doi:10.1088/1755-1315/22/1/012019.
Рецензия
Для цитирования:
Георгиевская Е.В. ПРИМЕНЕНИЕ МЕХАНИКИ РАЗРУШЕНИЙ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РЕСУРСА РАДИАЛЬНО-ОСЕВЫХ ГИДРОТУРБИН. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2018;20(9-10):71-78. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2018-20-9-10-71-78
For citation:
Georgievskaia E.V. THE APPLICATION OF FRACTURE MECHANICS TO PREDICT THE FRANCIS HYDRAULIC TURBINES LIFETIME. Power engineering: research, equipment, technology. 2018;20(9-10):71-78. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2018-20-9-10-71-78
Просмотров:
567
Послать статью по эл. почте 