Fatigue failure of the bolts connecting a Francis turbine with the shaft

چکیده

کلمات کلیدی

1. مقدمه

شکل 1) نمایی از ماشین تولید برق-آبی

2. تشریح شکست

3. روش شناسی

شکل 2) شفت توربین با پیچ‌ها بعد از جدا کردن توربین

شکل 3) قطعه‌ای از پیچ شکسته شده در داخل مهره که نواحی انتشار شکست و شکست نهایی را نشان می‌دهد.

3.1. بازرسی چشمی ریشه ناحیه رزوه شده

3.2. خواص مکانیکی مواد

3.3. اندازه گیری کرنش

شکل 4) سطح مقطع شفت و پیچ‌ها که نشان دهنده موقعیت کرنش سنج‌ها (SG) مورد استفاده در اندازه گیری کرنش نرمال است 

3.4. شرایط بارگذاری پیچ

شکل 5) نمودار بدنه آزاد مجموعه شفت- گردنده: P نیروی شعاعی در نقطه میانی توربین، Pa بار محوری ایجاد به وسیله وزن گردنده بعلاوه نیروی محوری اندازه گیری شده، a=5.042 m، b=1.417 m، c=3.99 m و e=0.62 m.

3.5. محاسبات عمر خستگی

4. نتایج

4.1. بازرسی چشمی رزوه

شکل 6) تصاویری از سطح رزوه: الف) ریشه رزوه دارای پرداخت نهایی نسبتاً خوب، ب) خراشیدگی‌ها در ریشه که احتمالاً در حین فرایند ماشینکاری ایجاد شده باشند و پ) خراشیدگی هادر قسمت پهلو که در اثر فرایند ماشینکاری ایجاد شده‌اند. د) حفره در ریشه که به واسطه خوردگی ایجاد شده است.

جدول 1. خواص مکانیکی ماده پیچ: Sy استحکام تسلیم، Sut استحکام کششی، σf استحکام شکست واقعی و ԑf کرنش شکست واقعی..

4.2. خواص مکانیکی

4.3. تنش و بارهای وارده بر شفت

4.4. بارهای وارده بر شفت

شکل 7) تنش محوری وارده بر شفت توربین به صورت تابعی از توان تولیدی توربین‌های قدیمی و جدید.

شکل 8) گشتاور وارده به شفت توربین به صورت تابعی از توان: الف) میانگین مقدار و ب ) انحراف استاندارد

شکل 9) نیروی محوری وارده به شفت توربین به صورت تابعی از توان: الف) مقدار میانگین و ب) انحراف استاندارد

شکل 10) مقدار RMS گشتاور خمشی به صورت تابعی از توان

شکل 11) بار وارده به پیچ‌ها برای سطوح مختلف توان تولیدی. عدد روی برچسب هر منحنی متناظر با توان 

تولیدی بر حسب MW است. Fp معادل تنش ایجاد شده در اثر بار اولیه می‌باشد.

شکل 12) مقایسه نیروی وارده به اتصال در دو سطح توان تولیدی 2 و 18 مگاوات با بار اولیه. عدد روی برچسب هر منحنی متناظر با توان تولیدی بر حسب MW است. Fp معادل بار اولیه می‌باشد.

4.5. نتایج آسیب و عمر خستگی

شکل 13) توان تولیدی در طول یک سال از کار واحد نیروگاهی

شکل 14) هیستوگرام توان تولیدی در طول یک سال

5. بحث و بررسی

شکل 15) تاریخچه تنش ایجاد شده به وسیله PCL: الف) تاریخچه تنش در کل سال و ب ) نمایی از جزییات تاریخچه تنش برای یک بازه 30 ثانیه‌ای

شکل 16) آسیب در ساعت در مقیاس لگاریتمی که در اثر ارتعاشات در حین کار ماشین در حالت پایدار در هر سطح از توان ایجاد شده است.

شکل 17) کل آسیب وارده در طول سال در مقیاس لگاریتمی که در اثر ارتعاشات در شرایط کار ماشین در حالت پایدار برای هر سطح توان ایجاد شده است.

جدول 2. آسیب ناشی از CPL، آسیب ایجاد شده در اثر ارتعاشات، آسیب ایجاد شده به واسطه اعمال بار در جریان سوار کردن ماشین، کل آسیب و عمر خستگی برای هر بار اولیه ارزیابی شده.

6.توضیحات نهایی