Abstract




 
   

IJE TRANSACTIONS A: Basics Vol. 31, No. 1 (January 2018) 114-123    Article in Press

PDF URL: http://www.ije.ir/Vol31/No1/A/15.pdf  
downloaded Downloaded: 0   viewed Viewed: 53

  APPLICATION OF THE HOT SPOTTING METHOD FOR THE STRAIGHTENING OF A LARGE TURBINE ROTOR
 
E. Poursaeidi and M. Kamalzadeh Yazdi
 
( Received: January 22, 2016 – Accepted: November 30, 2017 )
 
 

Abstract    HIP turbine rotors operate within a particular temperature range where some problems may occur during service such as temper embrittlement, creep, thermal fatigue, corrosion, and local distortions. Over many years different techniques have been developed for the straightening of bent rotors. In April 2006, a local bending occurred in a 325 MW steam turbine rotor after approximately 30000 hours in service. Visual inspection indicated that the rotor failed due to rubbing at the balance piston position. According to test results the hot spot straightening method was adopted. Experimental studies were carried out at 16 stages. The sensitivity of the rotor material to continual heating and cooling caused to apply FEM for achieving an optimum state. Results of finite element thermal analyses demonstrated that the optimum temperature, hot spot area and time are 700 ± 10 °C, 104×243 mm2 and 225±10 s, respectively, upon the consideration of practical limitations. And also using dry compressed air to cool the rotor by the forced convection coefficient was not effective. The numerical results show that no plastic strain will occur below the temperature of the 600°C as it was quite conclusive in experimental attempts. Also the rotor is under threat of significant damages at temperatures above 750°C. Experimental data showed that the best position for heating was the maximum bending point, and moreover, reheating on exactly the same position was ineffective. Also expansion of the hot spot area along the perimeter of the rotor has a noticeable influence in reverse deflection unlike axial expansion.

 

Keywords    Hot Spotting; Rotor straightening; FEM; Experiments; Annealing; Distortion

 

References    روتور توربین­های فشار بالا و فشار متوسط در محدوده دمایی معینی کار می­کنند که ممکن است مشکلاتی از قبیل: تردشدگی بازپخت، خزش، خستگی حرارتی، خوردگی، اعوجاج موضعی بر روی روتور اتفاق بیفتد. در طول سال­ها، روش­های مختلفی برای رفع خمش روتور، بکار گرفته شده است. در آوریل سال 2006 و بعد از حدود 3000 ساعت کارکرد یک توربین بخار MW 325، خمش موضعی در روتور مشاهده گردید. بازرسی چشمی نشان داد که این اتفاق در اثر سایش در محل بالانس پیستون رخ داده است. در پی نتایج آزمایشات انجام شده، رفع خمش به روش گرمایش موضعی به عنوان مناسب­ترین روش انتخاب گردید. پروسه تجربی در 16 مرحله انجام گرفت. حساسیت مواد روتور به گرمایش و سرمایش پی در پی، سبب بکار گیری روش المان محدود جهت دستیابی به یک حالت بهینه گردید. نتایج آنالیز حرارتی به روش المان محدود، نشان داد که دمای بهینه، مساحت بهینه جهت گرمایش موضعی و همچنین زمان مطلوب گرم کردن با در نظر گرفتن محدودیت­های اجرایی به ترتیببرابرند با: °C 10±700، mm2243×104 و s 10±225. همچنین استفاده از هوای فشرده خشک برای خنک کردن روتور با ضریب انتقال حرارت اجباری موثر نبود. نتایج عددی نشان داد که هیچگونه کرنش پلاستیکی در دمای کمتر از °C600چیزی که در تحقیقات تجربی نیز کاملاً اثبات شده بود. همچنین مشخص شد که روتور در دمای بالای °C750 نیز در معرض آسیب­های جدی قرار می­گیرد. نتایج تجربی نشان داد که بهترین موقعیت برای گرمایش همان نقطه ماکزیمم خمش می­باشد. بعلاوه، دقیقاً دوباره گرم کردن موضع گرم شده در مرحله قبل اثر مثبتی درپی نخواهد داشت. همچنین انبساط محیطی ناحیه تحت گرمایش، بر خلاف انبساط در راستای محور اثر قابل توجهی بر روی بازگشت انحراف روتور دارد.


Download PDF 



International Journal of Engineering
E-mail: office@ije.ir
Web Site: http://www.ije.ir