Ocena prawdopodobieństwa uszkodzenia wirników turbin z pęknięciami na podstawie badań diagnostycznych.

• Autorzy: Rusin A.

Warianty tytułu

EN

Assessment of the failure probability of turbine rotors with cracks based on diagnostic tests.

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zarządzanie bezpieczeństwem w czasie eksploatacji bloku energetycznego może być realizowane poprzez sterowanie ryzykiem technicznym powodowanym tą eksploatacją. Proces sterowania ryzykiem może odbywać się zarówno poprzez bezpośrednią ingerencję w istotne parametry procesowe decydujące o warunkach pracy elementów bloku, jak i poprzez odpowiednio zaprogramowane ich obsługi. W pracy przeanalizowano możliwości oceny ryzyka dalszej eksploatacji wirników turbin parowych zawierających pęknięcia. Szczegółowe rozważania skupiono na pęknięciach powodowanych pękaniem korozyjnym. Warunki takiego pękania występują w niskoprężnych częściach turbin, a sprzyjają temu wysokie naprężenia występujące w niektórych wrębach łopatkowych. W pracy zaproponowano metodę oszacowania prawdopodobieństwa zniszczenia wirnika w czasie dalszej eksploatacji. Podstawą tego szacowania jest pomiar wymiarów pęknięcia, a w szczególności jego głębokość i położenie.

EN

Control of technical risk involved in the operation of power units is a part of their safety management. Risk control may also involve direct intervention in the crucial process parameters that determine the operational conditions of power unit components as well as proper programming of their maintenance. Risk control under operational conditions is accomplished by means of several protection, monitoring and control systems. The essential maintenance activities include tests, their range and results, as well as follow up activities as an outcome of the assessment of the technical condition of a given component. Modern strategies of diagnostic tests are predominantly based on the quantitative risk assessment of particular components and of the entire power block. Proper selection of the range of tests, their quality and duration should secure the operational risk below the assumed and acceptable level. The scope of the paper is the analysis of the possibility of assessing the risk involved in further operation of steam turbine rotors with cracks. Detailed examination is focused on the cracks evoked by stress corrosion cracking. Such conditions occur in low pressure turbine parts and are enhanced by high value of stresses in some blade grooves. The proposed method of assessing the probability of rotor damage in the course of further operation is based on the measurements of the crack, and, in particular, its depth and location. Such measurements enable the assessment of the rate of crack propagation. By combining the calculated values of tensile stresses in the cracking zone with material properties, especially material toughness, the critical dimensions of cracks may be estimated. As all these quantities may be treated as random variables, it is possible to estimate the probability of rotor damage, as well as the course of its change in time. Another issue analyzed in the paper is the influence of the accuracy of crack depth measurements, as well as material toughness on the estimated probability. Essential weight of standard deviation of the variables on the rotor damage probability level and estimated time of further safe operation was indicated.

Słowa kluczowe

PL

eksploatacja; ryzyko techniczne; turbina; pękanie korozyjne

EN

operation; technical risk; turbine; stress corrosion cracking

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Zagadnienia Eksploatacji Maszyn
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 42, nr 1
• Strony: 141--155
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Rusin A.

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych, Politechnika Śląska, 44-100 Gliwice, ul. Konarskiego 18, tel. [phone],

Bibliografia

• [1] Rusin A.: Ryzyko techniczne w długotrwałej eksploatacji turbin parowych. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, Zeszyt 3 (143), 2005, s. 89-99.
• [2] Jovanovic A.: Risk-based component life management in fossil power plants. OMMI, 1, 1, 2002.
• [3] Rusin A.: Assessment of operational risk of steam turbine valves. Int. J. Pressure Vessels and Piping, 81, 4, 2004, s. 373-379.
• [4] Rusin A., Lipka M.: Operational risk reduction of turbines by optimization of its start-ups. Advances in safety and Reliability ESREL 2005, A.A. Balkema Publishers, 2005, s. 1721-1728.
• [5] Rusin A.: Koncepcja układu śledzenia ryzyka eksploatacyjnego turbin. Archiwum Energetyki, tom XXXVI, 2006, s. 211-219.
• [6] Sundararajan C. (ed.): Probabilistic structural mechanics handbook. Chapman and Hall, New York, 1995.
• [7] Viswanathan R.: An investigation of blade failures in combustion turbines. Engineering Failure Analysis, 8, 2001, s. 493-511.
• [8] Chmielniak T., Kosman G., Rusin A.: Pełzanie elementów turbin cieplnych. WNT, Warszawa, 1991.
• [9] Baszkiewicz J., Kamiński M.: Podstawy korozji materiałów. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 1997.
• [10] Turnbull A., Zhou S., Hinds G.: Stress corrosion cracking of steam turbine disc steel -measurement of the crack-tip potential. Corrosion Science, 46, 2004, s. 193-211.
• [11] Turnbull A, Zhou S.: Pit to crack transition in stress corrosion cracking of a steam turbine disc steel. Corrosion Science, 46, 2004, s. 1239-1264.
• [12] Yu-jinag Xie, Mao-cai Wang, Ge Zhang, Min Chang: Analysis of superalloy turbine blade tip cracking during service. Engineering Failure Analysis, 13, 2006, s. 1429-1436.
• [13] Rusin A: Określenie warunków dalszej bezpiecznej eksploatacji wirników turbin z pęknięciami we wrębach łopatkowych. Praca naukowo-badawczą IMiUE, Gliwice, 2006.
• [14] Wong F.S.: First - order, second - moment methods. Computer and Structures 20, 4, 1985, s. 779-791.
• [15] Shekhter A, Croker A.B.L., Hellier A.K., Moss C.J., Ringer S.P.: Towards the correlation of fracture toughness in an ex-service power generating rotor. Int. J. Pressure Vessels and Piping, 77, 2000, s. 113-116.
• [16] Viswanathan R., Jaffee R.I.: Toughness of Cr-Mo-V steels for steam turbine rotors. Transactions of the ASME, Vol. 105, 1983, s. 286-294.