Центробежные компрессоры являются основным видом технологического оборудования компрессорных станций, поэтому анализ их прочности и трещиностойкости в эксплуатации, влияющих на ресурсные показатели данного оборудования, относится к актуальным задачам газовой отрасли. В статье исследуются причины повреждения и разрушения колес центробежных компрессоров, изготовленных из стали 07Х16Н6. Авторами проведен анализ технологической и конструкторской документации, не выявивший отступлений от практики проектирования и изготовления рабочих колес центробежных компрессоров. Проведено металлургическое исследование структуры, механических свойств, технологического процесса изготовления колес. Установлено, что причинами повреждений являются коррозионное растрескивание и гидравлические удары, связанные с попаданием в проточную часть конденсата. Проведены фрактографические исследования, определены характеристики трещиностойкости, осуществлены конечно-элементные расчеты напряженно-деформированного состояния колес. Определены расчетные значения прочности колес. Выявлена картина повреждений для разных элементов колес, определена скорость роста макротрещин. Расчеты напряженно-деформированного состояния, трещиностойкости и модельный анализ выполнены методом конечных элементов для случаев возможных отклонений от эксплуатационных режимов (нарушение посадки диска на вал, попадание жидкости в проточную часть, вибрации и т. п.) с использованием коммерческого программного комплекса ANSYS v. 17.2. По результатам расчетов сформулированы причины повреждений колес центробежных компрессоров на дожимной компрессорной станции. На основании полученных в данном исследовании результатов была предложена карта мест потенциального зарождения трещин в колесах компрессоров в зависимости от различных причин их возникновения.
Ключевые
слова: ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ КОМПРЕССОРЫ, КОЛЕСА, ФРАКТОГРАФИЯ, КОРРОЗИОННОЕ РАСТРЕСКИВАНИЕ, МЕТОД КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, КОЭФФИЦИЕНТ ИНТЕНСИВНОСТИ НАПРЯЖЕНИЙ.
Авторы:
УДК 669.1:621.515
Н.А. Антипин, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого» (Санкт-Петербург, РФ)
Л.Б. Гецов, ОАО «Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования имени И.И. Ползунова» (ОАО «НПО ЦКТИ») (Санкт-Петербург, РФ), guetsov@yahoo.com
Е.В. Гнеденков, ОАО «Казанькомпрессормаш» (Казань, Республика Татарстан, РФ)
Н.В. Можайская, ОАО «НПО ЦКТИ»
А.И. Рыбников, ОАО «НПО ЦКТИ»
А.С. Семенов, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»
Литература:
-
Анофриев В.Ю., Гецов Л.Б., Ножницкий Ю.А. Обеспечение прочностной надежности колес центробежных компрессоров из высокопрочных сталей (ч. 1) // Авиационно-космическая техника и технология. 2005. № 6/22. С. 16–23.
-
Анофриев В.Ю., Гецов Л.Б., Ножницкий Ю.А. Обеспечение прочностной надежности колес центробежных компрессоров из высокопрочных сталей (ч. 2) // Авиационно-космическая техника и технология. 2006. № 1/27. С. 72–81.
-
Гецов Л.Б., Семенов А.С., Мельников Б.Е., Тургенев К.А. Сравнительный анализ различных подходов к оценке прочности сварных колес центробежных компрессоров // Труды VI Междунар. конф. «Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения». СПб.: СПбГПУ, 2005. С. 164–173.
-
Анофриев В.Ю., Гецов Л.Б., Марголин Б.З. Создание нагнетателей нового поколения // Труды V Междунар. конф. «Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения». 14–17 октября 2003 г. СПб.: СПбГПУ, 2003.
С. 14–23.
-
ГОСТ 5639–82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна (с изм. № 1) [Электронный ресурс]. Режим доступа:
http://docs.cntd.ru/document/gost-5639-82 (дата обращения: 09.11.2017).
-
Гецов Л.Б. Материалы и прочность деталей газовых турбин: В 2-х кн. Рыбинск: ООО «Издательский дом «Газотурбинные технологии»,
2010–2011.
-
ГОСТ 25.506–85. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200004652 (дата обращения: 09.11.2017).
-
Романив О.Н., Ярема С.Я, Никифоровчин Г.Н. и др. Механика разрушения и прочность материалов: Справ. пособие в 4-х т. Киев: Наукова думка, 1990. Т. 4. 679 с.
-
Семенов А.С. Вычислительные методы в теории пластичности. СПб.: Изд-во Политех. ун-та, 2008. 211 с.
-
Гецов Л.Б., Михайлов В.Е., Семенов А.С. и др. Современные нормы прочности стационарных ГТУ // Газотурбинные технологии. 2013. № 8 (119).
С. 24–29.
-
Гецов Л.Б., Михайлов В.Е., Семенов А.С., Семенов С.Г. Современные нормы прочности и методики определения запасов прочности стационарных ГТУ // Сб. тезисов Науч.-техн. конгресса по двигателестроению НТКД-2014. М., 2014. Ч. 1. С. 143–146.
+7 495 240-54-57
info@neftegas.info
