Analiza numeryczna pól temperatury i naprężeń w kadłubie turbiny parowej

• Autorzy: Seredyński, M. , Łapka, P. , Miścicki, M. , Wiśniewski, T.

Warianty tytułu

EN

Numerical analysis of temperature and stress fields in the steam turbine body

• Konferencja: 8 Konferencja. Problemy Badawcze Energetyki Cieplnej. PBEC/sympozjum (VIII ; 11-14.12.2007 ; Warszawa, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy wykonano obliczenia rozkładu temperatury w kadłubie i izolacji turbiny parowej o mocy 25 MW oraz naprężeń i przemieszczeń w kadłubie tej turbiny. Badany był wpływ lokalnego wychłodzenia w dolnej części komory wlotowej na powstanie koncentracji naprężeń termicznych oraz wynikającą z tego możliwość zniekształcenia kadłuba. W przypadku odpowiednio dużych odkształceń może wystąpić otarcie kadłuba przez wirnik, a tym samym uszkodzenie turbiny. Wynika stąd potrzeba oszacowania drogą numeryczną potencjalnego zagrożenia uszkodzeniem, wynikającego z miejscowego f wychłodzenia kadłuba. Analizę numeryczną przeprowadzono dla dwóch różnych wartości współczynnika przewodzenia ciepła izolacji kadłuba, uwzględniając możliwość nieprawidłowego pfiontażu i zawilgocenia izolacji [1]. Na podstawie dostępnej dokumentacji stworzono przybliżony model geometrii kadłuba turbiny i izolacji, który następnie został dyskretyzowany metodą objętości kontrolnych. Zagadnienie zostało rozwiązane przy wykorzystaniu kodów komercyjnych FLUENT i ANSYS. Dla nominalnych warunków pracy turbiny, uzyskane wyniki obliczeń pozostają w dobrej zgodności z wynikami pomiarów temperatury w wybranych miejscach kadłuba oraz z wartościami przemieszczeń wzdłużnych. Stwierdzono, iż pogorszenie właściwości izolacji nie powoduje znaczącej zmiany przemieszczeń i naprężeń kadłuba. Lokalne wychłodzenie dna kadłuba powoduje natomiast znaczne lokalne zwiększenie naprężeń.

EN

In present work temperature, stress and displacement fields in the 25 MW steam turbine body are presented. Influence of the internal local cooling of intake part of the turbine body due to steam condensation on the stress and deformations is investigated. The material properties were assumes the same as for cast steel. Two values of the thermal conductivity of insulation, namely 0,07 W/(m.K) and 0,12 W/(m.K) were considered during calculations. The approximate geometrical model of the body was developed and domain was discretized by the control volumes approach. The thermal analysis as well as strain and stress analysis were performed applying commercial code FLUENT and ANSYS, respectively. Passing a mesh between these programs, due to different storage format, needed using of own translating programs. Obtained temperatures and the turbine body expansion are in good agreement to measurements. It was found that increases in thermal conductivity of insulation is not affecting displacement and stress field. However, strong thermal stresses in the bottom parts of intake part of the body are the effect the local cooling of the turbine body and can lead to damage of turbine body.

Słowa kluczowe

PL

naprężenia cieplne; analiza numeryczna; kadłub turbiny parowej; turbina parowa

EN

numerical analysis; steam turbine body; steam turbine

• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Konferencje
• Rocznik: 2007
• Tom: T. 2, z. 25
• Strony: 507-516
• Opis fizyczny: Bibliogr. 3 poz., rys.

Twórcy

autor

Seredyński, M.

autor

Łapka, P.

autor

Miścicki, M.

autor

Wiśniewski, T.

• Instytut Techniki Cieplnej, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej, 00-665 Warszawa, ul. Nowowiejska 21/25

Bibliografia

• 1. Wiśniewski T.S., Łapka P., Miścicki M., Seredyński M., Furmański P.: Badanie współczynnika przejmowania ciepła izolacji kadłuba turbiny oraz analiza jego wpływu na pola temperatury i naprężeń. VIII Konferencja "Problemy Badawcze Energetyki Cieplnej". Warszawa, 2007.
• 2. Chmielniak T., Kosman G.: Obciążenia cieplne turbin parowych. WNT. Warszawa, 1990.
• 3. Orłoś Z. (red.): Naprężenia cieplne. PWN. Warszawa, 1991.