Вопросы к экзамену по курсу «Режимы работы и эксплуатация тэс» 1 семестр, магистры.

1. Мобильность основного оборудования. Влияние режимов регулирования на мобильность турбоагрегата.

2. Маневренность котельных агрегатов. Общая характеристика. Основные факторы, определяющие маневренность оборудования.

3. Способы повышения маневренности и расширения регулировочного диапазона котельных агрегатов(режимные и конструктивные).

4. Маневренность турбоагрегатов. Общая характеристика. Основные факторы, определяющие маневренность оборудования Способы повышения маневренности и расширения регулировочного диапазона турбоагрегатов.

5. Напряжения в элементах энергетического оборудования. Напряжения от внутреннего давления.

6. Температурные напряжения в конструктивных элементах энергетических агрегатов. Причины их вызывающие. Влияние режимов работы на температурные напряжения

7. Ползучесть металла. Контроль ползучести металла. Влияние ползучести на срок службы. Критерии.

Ползучесть - это пластическая деформация материала под действием нагрузки и температуры.

В элементах энергетического оборудования, напряжение и температура оказывают значительное влияние на скорость ползучести. При температурах ниже 300^оС. Для углеродистых сталей, явление ползучести практически не проявляется. Для слаболегированных сталей, явление ползучести начинает проявляться при 400^оС. Для жаропрочных сплавов, явление ползучести обнаруживается при более высоких температурах.

Предел ползучести, это напряжение, вызывающее некоторую деформацию за время t, при температуре T. Фактически это деформационная характеристика материала во времени при определенных условиях. Такие величины приводятся в справочниках. Процесс ползучести весьма сложен. Существует несколько гипотез ползучести (гипотеза старения, гипотеза течениия, гипотеза упрочнения и др, но ни одна из гипотез не может описать полностью сложный процесс ползучести, особенно для многослойных объектов сложной конфигурации).Для каждого уровня температур имеется своя кривая пластической деформации (кривая ползучести). На рис 3.10 представлена характерная кривая ползучести.

Рис. 3.10. Кривая ползучести.

Обычно, при ползучести наблюдается три характерных участка или этапа (стадии) ползучести во времени. На первой стадии ползучесть происходит с уменьшающейся скоростью. В конце этой стадии, ползучесть выходит на скорость, соответствующую некоторому предельному значению, по которому обычно и оценивается скорость ползучести. Вторая стадия протекает с постоянной скоростью. На третьей стадии, скорость ползучести начинает резко расти и наступает разрушение.

Внешним проявлением ползучести, например, для паропроводов является, необратимое увеличение диаметра труб и уменьшение толщины стенки. Поскольку толщина стенки сама по себе величина небольшая, то измерить ее изменение сложно, кроме этого, существует множество других факторов, приводящих к утонению стенки, например коррозия и т.д. Поэтому, чтобы не допустить аварий с разрывом трубопроводов, необходимо своевременно установить начало третьей стадии ведется контроль не столько за толщиной стенки, сколько за изменением диаметра. Для паропроводов допускается скорость ползучести металла не более 10^-7 мм/час. Что соответствует деформации металла на 2% Например для трубопровода диаметром 300 мм, это составит увеличение диаметра на 6 мм за 200000часов.

Для контроля ползучести проводят, периодические измерения прироста диаметра трубопровода по специальным бобышкам, привариваемых к трубе в двух диаметрально противоположных участках. Также измерения, как правило, проводят на холодном паропроводе во время ремонтов

8. Малоцикловая усталость. Основные определения и понятия. Влияние режимов работы на проявление малоцикловой усталости. Критерии малоцикловой усталости Работа металла энергетического оборудования на ТЭС характеризуется цикличностью нагружения, связанной с периодическими пусками и остановами, изменением нагрузки и т.д.

Усталостью называется накопление повреждений (пластических деформаций) в материале, при его циклических нагружениях, которое приводит к разрушению за определенное число циклов. Различают многоцикловую усталость и малоцикловую. Точного разделения между ними нет. Условно можно считать, что если за расчетный период службы число циклов до разрушения, более 10⁴, то это многоцикловая усталость, если менее, то обычно говорят о малоцикловой усталости.

В случае упрощенного одноосного расширения сжатия, деформация материала определяется диаграммой растяжения. Деформация в этом случае равна е=-ln(1-F/Fo).

Где F, Fo - площадь образца и первоначальная площадь образца.

В зависимости от нагрузки. Деформация может быть упругой и пластической.

Для оценки нагрузки использую условный предел упругости, σ_е - напряжение при котором деформация лежит в пределах 0,001-0,01%.

Если материал совершал циклы разгружения, нагружения в области упругих деформаций, то в соответствии с законом Мазинга Афанасьева Процессы разгружения и нагружения совершались бы по петле гистерезиса представленной на рис.3.11. При этом σ’при растяжении больше чем при сжатии. А ветви разгружения АВС и последующего нагружения СДЕ совпадают с ветьвью первичного нагружения ОЕ в удвоенном масштабе.

Рис.3.11. Диаграмма деформирования при циклическом нагружении.

В процессе появления не упругих знакопеременных деформаций происходит их накопления (суммирование), которое может привести к разрушению.

Это явление называется малоцикловой усталостью металла. Для обеспечения надёжности эксплуатации теплоэнергетического оборудования ТЭС важно прогнозировать ресурс его работоспособности.

Циклическое нагружение металла энергооборудования ТЭС сопровождается его разупрочнением за счёт ползучести. Для прогнозирования ресурса работоспособности металла на ТЭС важно учитывать совместно усталостные явления с его повреждаемостью от ползучести.

Метод совместного учёта этих видов повреждаемости был предложен д.т.н. Костюком А.Г. и д.т.н. Трухнием А.Д. в МЭИ на кафедре Паровых и газовых турбин.

Для прогнозирования ресурса работоспособности металла ТЭС важно учитывать совместное усталостные повреждения и от ползучести и от повреждения металла от циклического нагружения.

1/Np=1/No+λ,

Где 1/Np – степень повреждаемости металла за цикл;

1/No-степень повреждаемости металла за счет пластических деформаций за один цикл, разгружения, нагружения;

λ –степень повреждаемости металла от ползучести.