Znaczenie głębokości obszaru strefy wpływu ciepła na rodzaj przeprowadzanej rewitalizacji przy uszkodzeniach wirników

• Autorzy: Badur J. , Bzymek G. , Majkowska A. , Sławiński D. , Ziółkowski P. , Ziółkowski P. J.

Warianty tytułu

EN

A role of heat effected zone thickness on a kind of shaft revitalization

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Strefa wpływu ciepła (HAZ) ma szczególne znaczenie zarówno w procesach spawalniczych, jak i podczas różnego typu zdarzeń wynikających z zatarcia się uszczelnień, panwi łożysk, czopów itp. prowadzących do stopienia i zmiany struktury materiału. Zjawisku temu towarzyszy znaczny przyrost temperatury, który może być spowodowany wewnętrznym źródłem ciepła: bądź to termicznym, jak i również mechanicznym wywołanym wzajemnym tarciem stykających się powierzchni. W celu wyznaczenia głębokości obszaru strefy wpływu ciepła i tym samym znalezienia miejsc ewentualnych zmian fazowych w strukturze metalu, a także miejsc uplastycznienia konstrukcji, wykonano szereg symulacji numerycznych thermal-FSI. Jako warunki brzegowe zadano źródła ciepła na czopie łożyska zmienne w czasie trwania zjawiska. W symulacjach thermal-FSI, wykorzystano autorski model źródła ciepła zaimplementowany do kodu komercyjnego, którego zadaniem było oszacowanie rozkładu temperatur, jaki wygenerowany został w trakcie analizowanego zdarzenia. W dalszej kolejności, dla wyznaczenia głębokości pól płynięcia plastycznego metalu panwi i korpusu łożyska oraz czopa wirnika zaadaptowano model plastyczności Burzyńskiego. Stałe do modelu opisującego wielkość generowanego ciepła zweryfikowano eksperymentalnie. Wyniki uzyskane w zaproponowanym modelu pokryły się z późniejszymi badaniami krystalograficznymi oraz ultradźwiękowymi, przeprowadzonymi w laboratorium producenta turbiny. Stwierdzono dużą zgodność uzyskiwanych przez model wyników z pomiarami rzeczywistymi na obiekcie. Ostatecznie sformułowano wnioski dotyczące HAZ i koniecznych modernizacji.

EN

Heat affected zone (HAZ) plays a crucial role both in welding process as well as in different types of cases, that are the consequences from destroy the clearances, bearing liners, journals, etc., that lead to melting and changing in the structure of the material. This phenomenon is accompanied by a significant increase in temperature, which can be caused by an external, either thermal as well as mechanical, source of heat resulting from mutual friction of the surfaces. In order to determine the depth of heat affected zone area and thus find both places of possible phase changes in metal structure, as well as places of plasticity, we performed a series of thermal-FSI numerical simulations. The heat rate sources of the journal surface changing in duration of the phenomenon were taken into account as boundary conditions. In thermal-FSI simulations, there was used the original model implemented in the commercial code, whose task was to estimate temperature field that has been generated during the analyzed case. Further, to determine the depth of the field of plasticity of the metal, there was adapted Burzyński model plasticity. The necessary constants for the model describing the size of the heat generated were experimentally verified. The obtained results in the proposed model agreed with subsequent crystallographic and ultrasound studies, which were conducted in the laboratory turbine manufacturer. It was found good agreement of model results with actual measurements on an object. Suggestions to a proper modernization have been stated, too.

Słowa kluczowe

PL

thermal-FSI; strefa wpływu ciepła (HAZ); rewitalizacja wirnika; model plastyczności Burzyńskiego

EN

thermal-FSI; heat-affected zone (HAZ); shaft revitalization; Burzyński model plasticity

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 12
• Strony: 36--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Badur J.

• Zakład Konwersji Energii, Instytut Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku, Gdańsk

autor

Bzymek G.

• Oddział Elektrownia Opole, PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna SA, Opole

autor

Majkowska A.

• Środowiskowe Studium Doktoranckie przy Wydziale Mechanicznym, Politechnika Gdańska, Gdańsk

autor

Sławiński D.

• Zakład Konwersji Energii, Instytut Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku, Gdańsk

autor

Ziółkowski P.

• Zakład Konwersji Energii, Instytut Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku, Gdańsk
• Środowiskowe Studium Doktoranckie przy Wydziale Mechanicznym, Politechnika Gdańska, Gdańsk

autor

Ziółkowski P. J.

• Zakład Konwersji Energii, Instytut Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku, Gdańsk

Bibliografia

• [1] Adamowicz A, Grześ P, Influence of convective cooling on a disc brake temperature distribution during repetitive braking, Applied Thermal Engineering, 31 (2011), pp. 2177-2185.
• [2] Badur J, Rozwój pojęcia energii, Wyd. IMP PAN, Gdańsk 2009.
• [3] Badyda K, Milewski J, Elektrownie CAES - możliwości akumulacji energii oraz wpółpracy ze źródłami odnawialnymi. Instal, nr 2, 2010, str 58-62.
• [4] Barik S, Kanoria M, Steady state thermoelastic contact problem in a functionally graded material, Int. J. of Eng. Sci, 46 (2008), 775-789.
• [5] Burzyński W, Theoretical foundations of the hypotheses of material effort. Translated from original paper in Polish, Lwów 1929, Eng. Tran IFTR PAS, 56 (2008), 9-45.
• [6] Kucharski R, Banaszkiewicz M, Badur J, Ostrowski P, Stress corrosion modeling of steam turbine blades, [in:] Technical Economic and Environmental Aspects Combined Cycle Power Plants, [ed.] Domachowski Z, Gdańsk TU Press 2005, 145-153.
• [7] Kucharski R, Modeling ductile damage of steel in aggressive environment, Task Quarterly, 4 (2006),417-425.
• [8] Olszak W, Perzyna P, Sawczuk A, Theory of plasticity, IFTR PAS, Warszawa 1965.
• [9] Pęcherski R.B, Burzyński yield condition vis-avis the related studies reported in the literature, Eng. Tran. IFTR PAS, 56 (2008), 47-55.
• [10] Prager W, Problemes de Plasticité Théorique, Dunod Paris 1958, 11-120.
• [11] Szeptyński P, Some remarks on Burzyński’s failure criterion for anisotropic materials, Eng. Trans IFTR PAS,59 (2011), 119-136.
• [12] Voldrich J, Frictionally excited thermoelastic instability in disc brakes - Transient problem in the full contact regime. Mechanical Sci.49 (2007), 129-137.
• [13] Yevtushenko A, Kuciej M, The contact heat transfer during frictional haeating in a tree-element tribosystem, Int. J. of H and M. Transfer, 53 (2010), 2740-2749.
• [14] Yevtushenko A, Kuciej M, Tree-element model of frictional heating during bracing with contact thermal resistance and time-dependent pressure, Int. J. of Ther. Sciences,50 (2011), 1116-1124.
• [15] Zagrodzki P, Thermoelastic instability in friction clutches and brakes-Transient modal analysis revealing mechanisms of excitation of unstable modes, Int. J. of Solids and Structures,46 (2009), 2463-2476.