THERMAL AND STRAIN-STRESS STATE OF HIGH-PRESSURE ROTOR OF K-1000-60/3000 TURBINE OF NPP UNIT

Authors

  • Olha Yuriivna Chernousenko Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine https://orcid.org/0000-0002-1427-8068
  • Dmytro Viktorovych Ryndiuk Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine https://orcid.org/0000-0001-7770-7547
  • Vitalii Anatoliiovych Peshko Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine https://orcid.org/0000-0003-0610-1403

DOI:

https://doi.org/10.20535/1813-5420.3.2018.163981

Keywords:

nuclear power plant, steam turbine, high-pressure rotor, exploitation regimes, thermal state, strain-stress state

Abstract

The policy of extending the exploitation-time of nuclear power plants is acceptable at the current stage of Ukraine’s energy development. This requires the determination of the actual resource status and reliability of the main equipment of nuclear power plants. According to regulatory documents, the extension of the service life-time of energy equipment requires a wide range of numerical studies, including the calculation of the thermal and strain-stress state of its main elements. The rotor of the high-pressure cylinder of the steam turbine K-1000-60 / 3000 is investigated in the paper. The boundary task of unsteady heat conduction for typical operating conditions of a steam turbine installation is considered. To solve differential heat conduction equations, a finite-element method of discretization of the computational domain was used. The strain-stress state of the high-pressure rotor is calculated with taking into account the combined effect of temperature stresses, irregularity of the temperature field, stresses from pressure and centrifugal forces. The calculation of the nominal mode of exploitation regime is performed in a quasi-stationary setting. The calculation of the variable modes of operation is performed in a non-stationary setting. It has been established that when operating at exploitation conditions that are close to the nominal regime, the zones of maximum stress intensity concentration are axial bore in the area of the fourth and fifth pressure stages, discharge openings and fillet transitions of all stages. It has been established by calculation that for a high-pressure rotor of a K-1000-60/3000 steam turbine, the centrifugal forces have the greatest influence on the level of stress intensity.

References

Навроцкий, Б. Л. Выполнение комплекса мероприятий по оценке технического состояния и переназначения срока эксплуатации турбин 1000 МВт энергоблоков АЭС [Текст] / Б. Л. Навроцкий, М. А. Мороз, П. В. Скип // Збірник наукових праць СНУЯЕтаП. – 2012. – C. 52–59. – ISSN 2076-1570.

Черноусенко, О. Ю. Оцінка залишкового ресурсу корпусів парових турбін АЕС [Текст] / О. Ю. Черноусенко // Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. – Харків: НТУ «ХПІ», 2016. – No 8(1180). – С.129-135. – ISSN 2078-774X.

РТМ 108.021.103. Детали паровых стационарных турбин. Расчёт на малоцикловую усталость [Текст]. – М., 1985. – No АЗ–002/7382. – 49 с.

РД 34.17.440-96. Методические указания о порядке проведения работ при оценке индивидуального ресурса паровых турбин и продлении срока их эксплуатации сверх паркового ресурса [Текст]. – М., 1996. – 98 с.

Турбина паровая К-1000/60-3000. Техническое описание и инструкция по эксплуатации No 1-Э-ТЦ-2 [Текст]. – Кузнецовск: НАЭК «ЭНЕРГОАТОМ», 2006. – 112 c.

РТМ 108.020.16-83. Расчет температурных полей роторов и корпусов паровых турбин. [Текст] – М.: Минэнергомаш, 1985. – 115 с.

Comprehensive rotor service life study for high & intermediate pressure cylinders of high power steam turbines [Text] / V. Peshko, O. Chernousenko, T. Nikulenkova, A. Nikulenkov // Propulsion and Power Research – China: National Laboratory for Aeronautics and Astronautics, 2016 – Volume 5, Issue 4 – pp. 302-309. – ISSN 2212-540X.

Черноусенко, О. Ю. Розрахунок граничних умов для визначення теплового стану ротора високого тиску турбіни АЕС К-1000-60/3000[Текст] / О. Ю. Черноусенко, А. Г. Нікуленков, Т. В. Нікуленкова, Л. С. Бутовський, І. С. Беднарська // Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. – Харків : НТУ «ХПІ», 2018. – No 12(1288). – С. 51-55. – ISSN 2078-774X.

Downloads

Issue

No. 3 (2018): Power engineering: economics, technique, ecology

Section

TECHNOLOGIES AND EQUIPMENT IN ENERGY

License

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  1. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  1. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).