16368

16368

شناسايي اصلي ترين عيوب حادث شده در توربين هاي گازي زميني به منظور رفع نقايص و افزايش عملكرد

كارشناسي ارشد

ساخت و توليد

تابستان 1395

دكتر محمد رياحي

مكانيك

چكيده در اين پايان نامه با انجام بررسي¬ها ميداني به عيوبي كه در توربين¬هاي گازي زميني در كشور رخ داده است، پرداخته شد و با بررسي فرآيند تعميراتي بيش از 60 توربين گازي، عيوبي اصلي در اين توربين¬ها شناسايي شدند. سپس با استفاده از روش FMEA ، شكسته شدن پره¬هاي توربين گازي به عنوان يك عيب اصلي و بسيار هزينه¬بر شناخته شد. پس از آن به¬منظور تعيين علل شكست پره، دو پره آسيب ديده در نيروگاه مورد بررسي¬هاي كامل آزمايشگاهي قرار گرفتند. با انجام بازرسي¬هاي چشمي، اندازه¬گيري سختي، تحليل تركيب شيميايي، بررسي ريزساختار پره و سطح شكست آنها با استفاده از ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مشخص شد كه هر دو پره دچار خوردگي داغ شده و پس از آن به دليل وجود پديده خستگي در آنها، شكست پره رخ داده است. پس از انجام آزمايش¬ها، شبيه-سازي با نرم افزار اجزاي محدود انجام شد. ابتدا به كمك دستگاه اندازه¬گيري مختصاتي ابر نقاط تهيه شده و با استفاده از نرم افزار NX پره مدل¬سازي شد. سپس با انجام تحليل استاتيك مشخص شد بيشترين تنش در پره دقيقا در همان قسمتي به وجود مي¬آيد كه پره از آنجا دچار شكست شده است. به منظور بررسي ارتعاشات وارده بر پره، تحليل مودال صورت پذيرفت. شكل تغييرات ايجاد شده در پره، در مودشيپ سوم نيز كاملا مطابق با نحوه شكستن پره بود. در مرحله بعدي با توجه به سرعت دوران توربين، فركانس روتور، هارمونيك¬هاي سيستم و مود شيپ¬هاي ارتعاشي، دياگرام كمپل مورد بررسي قرار گرفت و مشخص شد با توجه به اينكه توربين قبل از بروز حادثه دچار افت فركانس (سرعت دوران) شده است پره تحت تاثير مود شيپ سوم و هارموني بيست و پنجم قرار گرفته و دچار پديده تشديد شده است كه سبب بوجود آمدن خستگي در پره شده است. نتايج حاصل از شبيه¬سازي كاملا با نتايج حاصله از انجام بررسي-هاي سطح شكست تطابق داشت. واژه‌هاي كليدي: توربين گازي زميني، تعميرات و نگهداري، شكست پره، متالوگرافي، خوردگي داغ و خستگي، شبيه¬سازي، اجزاي محدود.

1395/11/03

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: The growing demand for power is putting tremendous stress on existing power plants for generating electricity. The plants are being operated for longer periods of time under heavy load conditions. Reliability of key components of the power plant such as gas turbines is of prime importance. In this thesis by doing field study on the 60 land base gas turbines in Iran Power Plant Repairs (IPR) Company an​d using failure mode an​d effect analysis technic determined that failure of blade is one of the most important event in power plant. Therefore, to prevent further failures, a failure root cause analysis was carried out. In order to explore the major cause of fracture of 2 blades, the visual inspection, chemical composition an​d microstructure of the fractured blade were analyzed by chemical analysis, optical metallography (OM), scanning electron microscopy (SEM) an​d energy dispersive spectrometer (EDS). An analytical calculation parallel to the finite element method was utilized to determine the static stresses due to huge centrifugal force. The dynamic characteristics of the turbine blade were eva​luated by the finite element modal an​d harmonic analyses. Finally, according to the log sheet records an​d by using a Campbell diagram there was a good agreement between the failure signs an​d FEM results which showed the broken blade has been resonated by the third vibrational mode occasionally before the failure occurred. Keywords: Land Base Gas Turbine, Maintenance, Failure of Blade, Metallography, Hot Corrosion an​d Fatigue, FEM.