Trwałość zawieszeń wodooddzielacza pracującego w bloku energetycznym BP-1150

• Autorzy: Renowicz, D. , Plaza, M.

Warianty tytułu

EN

Durability of a steam separator suspension working in a power boiler BP-1150

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że główną przyczyną pękania badanego cięgna wodooddzielacza są drgania układu zawieszeń, wymuszane przepływem pary w rurociągach współpracujących. Badania przełomu wykazały, że pękanie posiada zmęczeniowy charakter, o czym świadczą wyraźne ślady linii spoczynkowych. Obserwacje przełomu ujawniły, że propagacja pęknięcia przebiegała od ogniska złomu w głąb cięgna prostopadle do jego osi. Przyczyną rozwoju pęknięcia były drgania mechaniczne z dominującym udziałem ich pierwszej postaci. Bezpieczny czas pracy cięgna z pęknięciem można oszacować na podstawie zmierzonej amplitudy i częstości drgań. W przypadku stwierdzenia pęknięcia w gwincie (np. za pomocą defektoskopu) tak oszacowany czas powinien być większy od czasu wykonania nowego cięgna głównego, którym zostanie zastąpiony uszkodzony element. Porównując krzywe trwałości można zauważyć, że zmniejszenie amplitudy drgań z 3,25 mm do 2 mm wywołuje ok. 3-krotny wzrost trwałości cięgna (wzrost liczby cykli wywołującej rozwój pęknięcia od głębokości 1 mm do osiągnięcia głębokości krytycznej równej 31,9 mm). Wodooddzielacz, jako element kotła służący do separacji pary, stosowany jest m.in. w blokach energetycznych BP-1150. W zastosowanym rozwiązaniu konstrukcyjnym zawieszeń, istniejącym w tego typu kotłach, układ mechaniczny składa się z czterech cięgien zamocowanych na sprężynach talerzowych oraz dwóch cięgien głównych podtrzymujących bezpośrednio wodooddzielacz. Cięgna główne połączone są z zawieszeniami podatnymi za pomocą trawersy. Podczas pracy kotła układ zawieszeń separatora podlega ciągłym drganiom giętnym. W wyniku działania obciążenia roboczego na cięgna, wywołanego ciężarem własnym, ciężarem wody oraz nakładania się drgań, w połączeniu gwintowym cięgna głównego mogą być inicjowane pęknięcia. W przypadku powstania takiej sytuacji stwarza się duże niebezpieczeństwo wystąpienia poważnej awarii kotła w razie zerwania się cięgna, celowe staje się zatem określenie jego trwałości resztkowej przy obecności pęknięcia w końcówce gwintowej.

EN

Ascertained is, on the basis of carried out tests, that the main cause of cracking of the tested steam separator suspension rod are vibrations of the suspension system induced by the steam flow in cooperating pipelines. Fracture investigation proved that the cracking is of fatigue character what is clearly showed by the traces of resting lines. Observations of the fracture revealed that the crack propagation ran from the fracture centre inside the suspension rod, perpendicular to its axis. The cause of the crack growth were mechanical vibrations of the first type as the dominating one. The safe service life of a rod with a crack can be estimated on the basis of measured amplitude and frequency of vibrations. In case of detecting a crack in the thread (for instance with the help of a defectoscope) the estimated service life time should be bigger than the one needed for preparation of a new suspension rod as the replacement. When comparing durability curves we can notice that reduction of vibrations amplitude from 3,25 mm to 2 mm causes about 3 times bigger suspension durability (increase of the number of cycles causing crack growth from the depth of 1 mm until the critical depth equal 31,9 mm). Steam separator, as one of a boiler elements, is also used in BP-1150 power units. In the suspension construction applied in boilers of that type, the mechanical system consists of four pull rods mounted on disk springs and two main rods supporting the steam separator. Main rods are connected with pliant suspensions with the help of a traverse. During the operation the separator suspension system is subject to continuous transverse vibrations. As the result of working load action - caused by the separator weight, water weight and superposition of vibrations - on pull rods, cracks in the main rod thread coupling can be initiated. In such a situation there is a big danger of a boiler breakdown occurrence when the pull rod ruptures, so it is advisable to evaluate its residual durability in the presence of a crack in its threaded end.

Słowa kluczowe

PL

trwałość zawieszeń; pękanie i zmęczenie materiału; propagacja pęknięć; drgania

EN

suspension durability; material cracking and fatigue; crack propagation; vibrations

• Czasopismo: Energetyka
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 9
• Strony: 669--673
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys.

Twórcy

autor

Renowicz, D.

• Politechnika Śląska

autor

Plaza, M.

• Politechnika Śląska

Bibliografia

• [1] Plaza M., Renowicz D., Żelazkiewicz M.: Sprawozdanie z pracy badawczej pt.: „Pomiar i regulacja sił w zawieszeniach wodooddzielacza na kotle nr 1 w Elektrowni Opole S.A.", maj 2004.
• [2] Niezgodziński M.E., Niezgodziński T.: Wzory, wykresy i tablice wytrzymałościowe. WNT, 1999.
• [3] Andrejkiv A.E.: Prostranstvjennyje zadači tjeorii treščin. Naukova Dumka, Kiev 1982.
• [4] Murakhami Y., Editor-in-Chief, Stress Intensity Factors Handbook, tom 1 i 2, Pergamon Press, 1987.
• [5] Plaza M., Okrajni J., Pietrzyk M.: Model dynamiczny i analiza modalna na przykładzie wybranego układu rurowego w bloku energetycznym, Energetyka 2012, nr 11, s. 734-738.
• [6] Renowicz D., Plaza M., Żelazkiewicz M.: Regulacja zawieszeń jako sposób unikania przyczyn awarii elementów kotła. Energetyka, 1997, nr 10.
• [7] Renowicz D., Plaza M., Żelazkiewicz M.: Doświadczenia z pomiarów i regulacji zawieszeń kotłów energetycznych. IV Konferencja naukowo-techniczna „Awaryjność i diagnostyka w energetyce", Solina 1998.