مجله مهندسی مکانیک

مجله مهندسی مکانیک

ارزیابی عیب اولیه مجاز رینگ نگهدارنده ژنراتور تحت بارگذاری خستگی

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان
1 رئیس گروه طراحی دینامیکی، معاونت مهندسی و تحقیق و توسعه، شرکت مهندسی و ساخت ژنراتور مپنا (پارس)، کرج
2 کارشناس طراحی دینامیکی، معاونت مهندسی و تحقیق و توسعه، شرکت مهندسی و ساخت ژنراتور مپنا (پارس)، کرج
3 مدیر طراحی پایه، معاونت مهندسی و تحقیق و توسعه، شرکت مهندسی و ساخت ژنراتور مپنا (پارس)، کرج
چکیده
در تحقیق حاضر یک مدل تحلیلی جدید برای پیش ‌بینی ابعاد ترک اولیه مجاز رینگ نگهدارنده ژنراتور تحت بارگذاری خستگی توسعه داده شده است. در این مدل، ابتدا با استفاده از روابط تجربی موجود، عیوب ناشی از فورجینگ با ترک ‌‌های با هندسه مشخص معادل ‌سازی می ‌شود. در ادامه با استفاده از میدان تنش رینگ حین بارگذاری سیکلیک ژنراتور، نواحی بحرانی تعیین می گردد. سپس ابعاد ترک اولیه مجاز رینگ با استفاده از ابعاد ترک بحرانی و تعداد بارگذاری سیکلیک مشخص می شود. در انتها با استفاده از روابط تجربی موجود، اندازه اولیه ترک مجاز آزمایش ‌های اولتراسونیک محاسبه می گردد. پس از انجام محاسبات، اندازه عیب اولیه مجاز برابر با 5 میلیمتر محاسبه گردید. به ‌منظور راستی ‌آزمایی مدل، برای دو اندازه ترک مقادیر ضریب شدت تنش همزمان با روش اجزای محدود نیز تعیین گردیده و با مقادیر  به دست آمده از روش تابع وزن مقایسه گردیده است. نتایج همخوانی مطلوبی را نشان می دهد. به طوریکه حداکثر اختلاف نتایج دو روش 10 درصد است.  
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] F. Radaelli, C. Amann, A. Aydin, I. Varfolomeev, P. Gumbsch, and K. Kadau, "A probabilistic model for forging flaw crack nucleation processes for heavy duty gas turbine rotor operations," Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, vol. 144, p. 121026, 2022, https://doi.org/10.1115/1.4056044.
 
[2]  T.-U. Kern, J. Ewald, and K. Maile, "Evaluation of NDT-signals for use in the fracture mechanics safety analysis," Materials at high temperatures, vol. 15, pp. 107-110, 1998, https://doi.org/10.1080/09603409.1998.11689587.
 
[3] K. Mayer, C. Berger, G. Gnirss, D. Heinrich, and W. Prestel, "Investigations by non-destructive inspection to determine the size of natural defects in large forgings of turbogenerators," Nuclear engineering and design, vol. 144, pp. 155-170, 1993, https://doi.org/10.1016/0029-5493(93)90017-4.
 
[4] R. Viswanathan, "Materials for generator retaining rings: a state-of-the-art review," 1980, https://doi.org/10.1115/1.3225015.
 
[5] W. Moore, "Damage Mechanisms Found in Generator Rotor 18Mn18Cr Retaining Rings," in ASME Power Conference, 2016, p. V001T09A002, https://doi.org/10.1115/POWER2016-59101.
 
[6] J. W. Noteboom, "Generator Retaining Rings: In Situ Inspection and Life Assessment," in ASME Power Conference, 2009, pp. 315-324, https://doi.org/10.1115/POWER2009-81072.
 
[7] J. Hussa, "Failure Mechanisms of Turbo Generator Rotor," 2023 https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023121336836.
 
[8] M. Nikfar, P. Amirimotlagh, and H. Kalantari, "Investigation of the retaining ring parameters in design," presented at the The 29th Annual International Conference of Iranian Society of Mechanical Engineers & 7th Conference on Thermal Power Plants 2021, https://civilica.com/doc/1238302.
 
[9] A. Sharma, A. Khandelwal, and R. Relan, "Surrogate Modelling of the Retaining Ring Shrink Fit in a Turbogenerator," in National Conference on Multidisciplinary Analysis and Optimization, 2021, pp. 241-252, https://doi.org/10.1007/978-981-19-3938-9_27.
 
[10]  J.-M. Lee, C.-H. Kim, and Y.-H. Ju, "Stress Analysis and Life Assessment of Rotor and Retaining Ring of Generator for Fossil Power Plant," in International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference, 2005, pp. 673-679, https://doi.org/10.1115/DETC2005-84974.
 
[11] B. S. Publication, "Guide to methods for assessing the acceptability of flaws in metallic structures," ed: BSI Standards, 2019,https://knowledge.bsigroup.com/products/guide-to-methods-for-assessing-the-acceptability-of-flaws-in-metallic-structures.
 
[12] I. K. Geoff Klempner, Handbook of large turbogenerator operation and maintenance: JOHN WILEY & SONS, 2008, https://doi.org/10.1002/9780470382769.
 
[13] A. A289, "Standard Specification for Alloy Steel Forgings for Nonmagnetic Retaining Rings for Generators," ed, 2018, https://doi.org/10.1520/A0289_A0289M-97R18.
 
[14] E. C. f. Standardization, "DINEN583 Ultrasonic examination," in Part 5: Characterization and sizing of discontinuities, ed, 2001, https://dx.doi.org/10.31030/2102103.
 
[15] X. Wang and S. Lambert, "Stress intensity factors and weight functions for longitudinal semi-elliptical surface cracks in thin pipes," International journal of pressure vessels and piping, vol. 65, pp. 75-87, 1996, https://doi.org/10.1016/0308-0161(94)00160-K.
 
[16] G. Glinka and G. Shen, "Universal features of weight functions for cracks in mode I," Engineering Fracture Mechanics, vol. 40, pp. 1135-1146, 1991, https://doi.org/10.1016/0013-7944(91)90177-3.
 
[17] K. Orita, Y. Ikeda, T. Iwadate, and J. Ishizaka, "Development and production of 18Mn-18Cr non-magnetic retaining ring with high yield strength," ISIJ International, vol. 30, pp. 587-593, 1990, https://doi.org/10.2355/isijinternational.30.587.
 
[18] S. Webster, A. Bannister, "SINTAP (Structural Integrity Assessment Procedures for European Industry)," Brite-Euram Project, 1999, https://doi.org/10.1016/S0013-7944(00)00070-9.
 
[19] A. Balitskii, O. Krohmalny, and I. Ripey, "Hydrogen cooling of turbogenerators and the problem of rotor retaining ring materials degradation," International journal of hydrogen energy, vol. 25, pp. 167-171, 2000, https://doi.org/10.1016/S0360-3199(99)00023-3.
دوره 34، شماره 3 - شماره پیاپی 162
مرداد و شهریور 1404
صفحه 50-60

  • تاریخ دریافت 13 بهمن 1403
  • تاریخ بازنگری 27 اردیبهشت 1404
  • تاریخ پذیرش 08 شهریور 1404