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

Abstract

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.

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.

Рассмотрен вопрос оценки остаточной прочности центробежного насоса, работающего в более проектный срок эксплуатации линии насосов энергоблока АЭС. Приведены результаты теоретических исследований его напряженно деформированного состояния с учетом изменения геометрии корпусных деталей. Разработаны расчетные трехмерные СЭ-модели, учитывающие фактическую геометрию деталей насоса и прогноз ее возможного изменения на период продленного ресурса. Оценка статической прочности проводилась для основного эксплуатационного режима работы насоса (при обычных критериях эксплуатации). С учетом прогнозируемых значений процента истончения стенки корпуса насоса было исследовано статистическое НДС конструкции, на основе которого определен параметр повреждаемости и вероятность безотказной работы конструкции.