НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ

ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МАШИНОСТРОЕНИЯ им. А. Н. Подгорного

Отдел вибрационных и термопрочностных исследований

Cистема диагностики термонапряженного состояния и оценки срабатывания ресурса высокотемпературных роторов – счетчик ресурса

    Счетчик ресурса предназначен для диагностики термонапряженного состояния и оценки срабатывания ресурса высокотемпературных роторов по фактическим режимам работы турбоагрегата, которые определяются по параметрам автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП). Оценка срабатывания ресурса осуществляется путем непрерывного компьютерного моделирования термомеханических процессов в цилиндрах высокого и среднего давления турбоагрегата в процессе его эксплуатации.
    Счетчик ресурса снабжен графическим интерфейсом (рис. 1), позволяющим на экране монитора определить срабатывание ресурса на текущий момент, а также изменение во времени за сутки используемых параметров АСУ ТП, температур и напряжений в зонах диагностирования.
    Алгоритм работы счетчика ресурса:
      – экспериментально-расчетное определение параметров рабочей среды и условий теплообмена с использованием данных АСУ ТП;
      – расчетное определение теплового и термонапряженного состояний;
      – формирование циклов нагружения и упруго-пластического деформирования;
      – определение повреждаемости материала при циклическом нагружении и ползучести с использованием экспериментальных кривых усталости и длительной прочности;
      – оценка выработки ресурса.

Останов и пуск из горячего состояния 10.11.2012 Графический интерфейс счетчика ресурса

    Контроль срабатывания ресурса от малоцикловой усталости и ползучести осуществляется на всех реальных режимах эксплуатации турбоагрегата, которые определяются параметрами АСУ ТП, поэтому не требуется установка термопар, датчиков и другого оборудования.
    Система может использовать не только параметры АСУ ТП, но и заданные в виде таблиц зависимости, отражающие инструкционные пуско-остановочные режимы работы турбины. Это позволяет оценить влияние возможных режимов эксплуатации на срабатывание ресурса и выработать рекомендации по их улучшению для уменьшения повреждаемости ротора и продления срока службы турбоагрегата.
    Использование счетчика ресурса позволяет:
      – определять наиболее опасные режимы работы агрегата по напряженно-деформированному состоянию высокотемпературных роторов, которое определяет ресурс турбины;
      – определять щадящие маневренные режимы эксплуатации;
      – разрабатывать рекомендации относительно оптимизации проведения пуско-остановочных и маневренных режимов работы турбоагрегата по срабатыванию ресурса и экономии топлива за счет сокращения пусковых режимов.

Система прошла опытно-промышленную эксплуатацию на турбоагрегате Т-250/300-240 Харьковской ТЭЦ-5.
Разработанная технология диагностирования выработки ресурса может быть использована для создания подобных систем для других паровых турбин ТЭС и ТЭЦ.