Bezpośrednia ocena stanów cieplnych i wytrzymałościowych wirników turbin parowych na podstawie pomiaru temperatury metalu.

• Autorzy: Kosman G.

Warianty tytułu

EN

Direct assessment of thermal and strength states for steam turbines rotors based on the measurement of metal temperature.

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedmiotem rozważań są wybrane zagadnienia określenia obciążeń cieplnych w wirujących elementach grubościennych. Zakres badań obejmuje modelowanie termicznych warunków brzegowych, rozkładów temperatury i naprężeń. Jako znane wielkości mierzone przyjmuje się przede wszystkim temperaturę metalu w wybranych punktach elementu oraz temperaturę czynnika omywającego. W pracy opisano założenia i algorytmy do modelowania obciążeń cieplnych wirników turbin parowych. Podano przykładowe wyniki obliczeń.

EN

This paper regards chosen problems of thermal stresses. The main issue is the determination of thermal stresses in rotating thick-walled components. The scope of investigations includes the modelling of thermal boundary conditions, as well as distribution of temperatures and stresses. The temperature measured in several locations of the investigated component and the temperature of fluid flowing around the component are assumed as the input data for the analysis. A measurement set is described, which measures rotor temperature. The measurement signal is send from the thermocouples to the processing unit through a transmitter installed at the end of the rotor. It is then send further to the diagnostic module. This module models thermal and strength states and assesses the component wear, caused by operation. Such method provides online measurement of rotor temperature during its operation, especially in the locations of heavy thermal or mechanical load (first stage of a turbine, front gland). The assumptions and algorithms are described for modelling of thermal stresses for rotors of steam turbines. Some results of calculations are also presented. The developed procedures were applied to the modernization and extension of thermal and strength diagnostic systems for power units. The presented methodology allows to determine technical state of the rotor, its wear rate and possibilities of its further operation.

Słowa kluczowe

EN

identification; diagnostics; steam turbine; rotor; thermal load; stresses

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Zagadnienia Eksploatacji Maszyn
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 39, nr 3
• Strony: 127--144
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz.

Twórcy

autor

Kosman G.

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

Bibliografia

• [1] Beck J.V., Blacwell M., Clair Ch.R.St.: Inverse Heat Conduction, III - posed Problems. Wiley - Intersciense Publication, New York 1985.
• [2] Blanc G., Raynaud M.: Solution of the inverse heat conduction problem from thermal strain measurements, Transactions of the ASME, Journal of Pressure Vessel Technology, November 1996, Vol. 118, s. 842-849.
• [3] Busby H.R., Trujillo D.M.: Numerical solution to a two-dimensional inverse heat conduction problem, International Journal for Numerical Methods in Engineering 21, 1985, s. 349-359.
• [4] Chmielniak T., Kosman G.: Kontrola obciążeń cieplnych turbin parowych ze szczególnym uwzględnieniem wirników. Archiwum Energetyki, nr 2, 1982.
• [5] Davidson M.J., Jones T.J.,Rosard D.D.: Monitoring for life extension. Transaction of the ASME, Journal of Pressure Vessel Technology, August 1985, Vol. 107, s. 255-259.
• [6] Grądzel S.: Monitorowanie nieustalonego stanu cieplnego ciśnieniowych elementów kotłów, Archiwum Energetyki, tom XVIII, 1999, nr 1-2.
• [7] Grysa K., Ciałkowski M.: Zagadnienia odwrotne pola temperatury - przegląd literatury. Mechanika Teoret. i Stosowana, 18, nr 4, 1980.
• [8] Jaske C.E.: Predicting the residual life of plant equipment. Transaction of the ASME, Journal of Pressure Vessel Technology, No 3, 1985, Vol. 107.
• [9] Kosman G., Roskosz M.: Pośrednia ocena stanu termicznego i wytrzymałościowego wirników turbin dla potrzeb systemu nadzoru diagnostycznego. Zbiór prac VIII Międzynarodowej Konferencji „Przepływowe maszyny wirnikowe” Rzeszów 1998.
• [10] Kosman G.: Termowytrzymałość maszyn przepływowych. Wyd. Pol. Śl., Gliwice 1985.
• [11] Kosman G., Rusin A., Roskosz M.: Kontrola procesu nagrzewania elementów w czasie rozruchu i zmiany mocy turbin parowych. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, nr 2, 2002.
• [12] Kurowicz M.: Układ do kontroli stanów cieplno-wytrzymałościowych wirników na podstawie pomiaru temperatury metalu. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, zeszyt 3, 2004.
• [13] Krug M., Gelleri E.: Der Turbinenleitner, VGB Kraftwerkstechnik 65, 1990, H. 6.Kurpisz K.: Wyznaczenie pola temperatury w ciałach stałych na podstawie obserwacji temperatury lub gęstości strumienia ciepła w wybranych punktach ciała. Zeszyty Naukowe Pol. ŚL, s. Energetyka z. 84, Gliwice 1984.
• [14] Kurpisz K.: Wyznaczenie pola temperatury w ciałach stałych przy braku informacji o warunkach brzegowych. Archiwum termodynamiki.
• [15] Leithner R., Steege F., Pich R.: Vergleichverschidener Verfahren zur Bestimmung der Temperaturdiffrenz in dickwandiger Bauteilen für die Lebensdauerberechnung, VGB Kraftwerstechnik 70, 1990, H. 6.
• [16] Moffat D.G., Mistry J., Moore S.E.: Effective stress factor correlation equations for piping branch junctions under pressure loading. Transaction of the ASME, Journal of Pressure Vessel Technology, May 1999, Vol. 121.
• [17] Orłoś Z. i inni: Naprężenia cieplne, PWN, Warszawa 1991.
• [18] Sindelar R., Toewe W.: Tensomax - A Retrofit Thermal Stress Monitoring System for Steam Turbines, VGB PowerTech 1/2001.
• [19] Sindelar R., Toewe W.: Überwachung der thermischen Beanspruchung von Dampfturbinen, BWK Brennstoff-Wärme-Kraft 51 (1999), Heft 10.
• [20] Taler J.: Teoria i praktyka identyfikacji procesów przepływu ciepła, „Ossolineum”, Wrocław - Warszawa - Kraków 1995.
• [21] Weglowski B.: Blok ograniczeń termicznych energetycznych kotłów parowych. Zeszyty Naukowe Politechniki Krakowskiej, s. Mechanika nr 80, Kraków 2001.