Оцінка залишкового ресурсу елементів конструкції насосу енергетичної установки на основі статистичної оцінки втомної міцності з прогнозованим стоншенням корпусних деталей внаслідок корозії

ОЦІНКА ЗАЛИШКОВОГО РЕСУРСУ ЕЛЕМЕНТІВ КОНСТРУКЦІЇ НАСОСУ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ УСТАНОВКИ НА ОСНОВІ СТАТИСТИЧНОЇ ОЦІНКИ ВТОМНОЇ МІЦНОСТІ  З ПРОГНОЗОВАНИМ СТОНШЕННЯМ КОРПУСНИХ ДЕТАЛЕЙ ВНАСЛІДОК КОРОЗІЇ

ASSESSMENT OF THE RESIDUAL LIFE-TIME OF THE ELEMENTS  OF THE CENTRIFUGAL PUMP OF THE ENERGY INSTALLATION ON THE BASIS OF STATISTICAL ASSESSMENT OF FATIGUE  WITH PREDICTED  WEAR DUE TO CORROSION

Сторінки: 143–149. Номер: №3, 2022 (309) 
Автори:
ЛАРІН О. О.
Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»
https://orcid.org/0000-0002-5721-4400
e-mail: alexeya.larin@gmail.com
ПОТОПАЛЬСЬКА К. Є.
Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»
https://orcid.org/0000-0001-8184-4229
e-mail: ks.potopalskaya@gmail.com
ГРІНЧЕНКО Є. М.
Харківський національний університет внутрішніх справ
https://orcid.org/0000-0002-3973-9078
e-mail: gengrinchenko@gmail.com
Oleksiy LARIN, Ksenia POTOPALSKA
National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”
Yevgen GRINCHENKO
Kharkiv National University of Internal Affairs
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2022-309-3-143-149

Анотація мовою оригіналу

У даній роботі розглянуто питання оцінки залишкової міцності відцентрового насосу, що працює в понад проектний термін експлуатації в лінії насосів енергоблока АЕС. Наведено результати теоретичних досліджень його напружено-деформованого стану з урахуванням зміни геометрії корпусних деталей. Розроблено розрахункові тривимірні СЕ- моделі, які враховують фактичну геометрію деталей насоса і прогноз її можливої зміни на період продовженого ресурсу. Оцінка статичної міцності проводилась для основного експлуатаційного режиму роботи насоса (при нормальних умовах експлуатації). З урахуванням прогнозованих значень відсотку стоншення стінки корпусу насосу було досліджено статистичне НДС конструкції, на основі якого визначено параметр пошкоджуваності та ймовірність безвідмовної роботи конструкції.
Ключові слова: ресурс, корозійне зношення, надійність, енергетичне обладнання, залишкова міцність.

Розширена анотація англійською  мовою

In this article, the residual resource of a centrifugal pump was anticipated, which operates an overestimated resource in the pumping line of a nuclear power plant. The results of theoretical and numerical modeling of its stress-strain state with a change in the geometry of the hull parts are presented. Three-dimensional FE models have been developed that take into account the actual geometry of pump parts, as well as a forecast of their possible changes during further operation. The change in the geometry of the structure is taken into account on the basis of extrapolation of data on the thickness of the hull walls obtained over a long service life. Calculations to determine the static strength are made for the main operating mode of the pump (under normal operating conditions). In places of welds, the cyclic strength was checked separately, while taking into account the decrease in their strength due to an increase in equivalent stress amplitudes by dividing them by the coefficient of reduction in the strength of the weld. The process of thinning of the wall of the pump housing under the action of erosive-corrosive wear is modeled. This process is random, so it was modeled taking into account the equations of wear growth kinetics. As a result of the research, the damage parameter and the probability of failure-free operation of the structure were obtained. These parameters are determined taking into account the predicted values of the percentage thinning of the pump housing wall and the obtained characteristics of the statistical deformation state of the structure.
Keywords: life-time, corrosion wear, reliability, power engineering equipment, residual strength.

Література

1. Нечуйвітер М.М. Підвищення надійності експлуатації живильних насосів деаераційних установок паротурбінних блоків електростанцій / М.М. Нечуйвітер, І.Г. Шелепов // Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. – 2015. – Vol. 15, № 1124. – P. 151–154.
2. Leskin S.T., Slobodchuk V.I., Shelegov A.S. Analysis of VVER-1000 main circulation pump condition in operation. Nucl. Energy Technol. Elsevier B.V., 2017. Vol. 3, № 1. P. 10–14.
3. Ларин А.А. Анализ прочности насоса с целью продления его ресурса / А.А. Ларин // Ядерна та радіаційна безпека. – 2018. – Vol. 79, № 3. – P. 30–35.
4. Noon A.A. Erosion wear on centrifugal pump casing due to slurry flow / A.A. Noon, M.H. Kim // Wear. Elsevier. – 2016. – Vol. 364–365. – P. 103–111.
5. Xing D. Finite element analysis of wear for centrifugal slurry pump / D. Xing, Z. Hai-lu, W. Xin-yong // Procedia Earth Planet. Sci. Elsevier B.V. – 2009. – Vol. 1, № 1. – P. 1532–1538.
6. Tarodiya R., Gandhi B.K. Hydraulic performance and erosive wear of centrifugal slurry pumps – A review. Powder Technol. Elsevier B.V. 2017. Vol. 305. P. 27–38.
7. Черноусенко О. Ю. Оцінка залишкового ресурсу та подовження експлуатації парових турбін великої потужності (частина 3) : монографія для науковців та докторів філософії за спеціальністю 144 Теплоенергетика / О. Ю. Черноусенко, Д. В. Риндюк, В. А. Пешко / КПІ ім. Ігоря Сікорського. – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2020. – 308 с.
8. Rämä T. et al. CFD analysis of the temperature field in emergency pump room in Loviisa NPP. Nucl. Eng. Des. Elsevier B.V. 2014. Vol. 279. P. 104–108.
9. Потопальська К. Є. Оцінка надійності та прогнозування ресурсу елементів трубопроводу з урахуванням процесів накопичення втоми та розвитку корозії / К. Є. Потопальська, О. О. Ларін // Вісник Хмельницького національного університет. Технічні науки. – 2019. – № 1. – P. 46 – 52.
10. Литовка О. Є. Аналіз експлуатаційної надійності відцентрових насосів та шляхи її підвищення / О. Є. Литовка // Модернізація та наукові дослідження: парадигма інноваційного розвитку суспільства і технологій : матеріали IІI міжнародної науково-практ. конф., 24–25 січня 2020 р. м. Київ. – С. 207–212.
11. Кирилів Я. Б. Розробка методики визначення технічного стану пожежного насоса в експлуатації за вібраційними показниками / Я. Б. Кирилів, І. Л. Ущапівський // Пожежна безпека. – ЛДУБЖ. – Том 27. – С. 64–69.

References

1. Nechuiviter M.M. Pidvyshchennia nadiinosti ekspluatatsii zhyvylnykh nasosiv deaeratsiinykh ustanovok paroturbinnykh blokiv elektrostantsii / M.M. Nechuiviter, I.H. Shelepov // Enerhetychni ta teplotekhnichni protsesy y ustatkuvannia. – 2015. – Vol. 15, № 1124. – P. 151–154.
2. Leskin S.T., Slobodchuk V.I., Shelegov A.S. Analysis of VVER-1000 main circulation pump condition in operation. Nucl. Energy Technol. Elsevier B.V., 2017. Vol. 3, № 1. P. 10–14.
3. Laryn A.A. Analyz prochnosty nasosa s tseliu prodlenyia eho resursa / A.A. Laryn // Yaderna ta radiatsiina bezpeka. – 2018. – Vol. 79, № 3. – P. 30–35.
4. Noon A.A. Erosion wear on centrifugal pump casing due to slurry flow / A.A. Noon, M.H. Kim // Wear. Elsevier. – 2016. – Vol. 364–365. – P. 103–111.
5. Xing D. Finite element analysis of wear for centrifugal slurry pump / D. Xing, Z. Hai-lu, W. Xin-yong // Procedia Earth Planet. Sci. Elsevier B.V. – 2009. – Vol. 1, № 1. – P. 1532–1538.
6. Tarodiya R., Gandhi B.K. Hydraulic performance and erosive wear of centrifugal slurry pumps – A review. Powder Technol. Elsevier B.V. 2017. Vol. 305. P. 27–38.
7. Chernousenko O. Yu. Otsinka zalyshkovoho resursu ta podovzhennia ekspluatatsii parovykh turbin velykoi potuzhnosti (chastyna 3) : monohrafiia dlia naukovtsiv ta doktoriv filosofii za spetsialnistiu 144 Teploenerhetyka / O. Yu. Chernousenko, D. V. Ryndiuk, V. A. Peshko / KPI im. Ihoria Sikorskoho. – Kyiv : KPI im. Ihoria Sikorskoho, 2020. – 308 s.
8. Rämä T. et al. CFD analysis of the temperature field in emergency pump room in Loviisa NPP. Nucl. Eng. Des. Elsevier B.V. 2014. Vol. 279. P. 104–108.
9. Potopalska K. Ye. Otsinka nadiinosti ta prohnozuvannia resursu elementiv truboprovodu z urakhuvanniam protsesiv nakopychennia vtomy ta rozvytku korozii / K. Ye. Potopalska, O. O. Larin // Visnyk Khmelnytskoho natsionalnoho universytet. Tekhnichni nauky. – 2019. – № 1. – P. 46 – 52.
10. Lytovka O. Ye. Analiz ekspluatatsiinoi nadiinosti vidtsentrovykh nasosiv ta shliakhy yii pidvyshchennia / O. Ye. Lytovka // Modernizatsiia ta naukovi doslidzhennia: paradyhma innovatsiinoho rozvytku suspilstva i tekhnolohii : materialy III mizhnarodnoi naukovo-prakt. konf., 24–25 sichnia 2020 r. m. Kyiv. – S. 207–212.
11. Kyryliv Ya. B. Rozrobka metodyky vyznachennia tekhnichnoho stanu pozhezhnoho nasosa v ekspluatatsii za vibratsiinymy pokaznykamy / Ya. B. Kyryliv, I. L. Ushchapivskyi // Pozhezhna bezpeka. – LDUBZh. – Tom 27. – S. 64–69.