تحلیل تنش دیسک توربین گاز با استفاده از روش اجزای محدود

با مشاهده شکست در دیسکهای اصلی یک توربین گازی 30 مگاواتی حین کارکرد در نیروگاه، در شرکت توربین ماشین خاورمیانه، به منظور شناخت بهتر عملکرد قطعه و نقاط حساس آن انجام تحلیل عددی در دستور کار قرار گرفت. جهت انجام این تحلیل در ابتدا به کمک نرم افزار کتیا مدل سه بعدی دیسک تهیه و سپس به نرم افزار المان محدود آباکوس انتقال یافت. با بررسی نتایج حاصل از تحلیل تنش مشخص شد که در ناحیه ریشه دیسک، مقدار ماکزیمم تنش با توجه به تنش تسلیم ماده در دمای مورد نظر از حد مجاز بالاتر بوده و در نتیجه مقدار ضریب اطمینان در این ناحیه کم میباشد. به منظور کاهش تنش در نواحی بحرانی و در نتیجه افزایش ضریب اطمینان، تغییرات هندسی در محل ریشه دیسک اعمال گردید. با استفاده از نرم افزار مینی تب و مدل تاگوچی، سه پارامتر هندسی موثر بر مقدار تنش را انتخاب کرده و برای هر پارامتر سه مقدار متفاوت در نظر گرفته شد. مقادیر تنش به ازای تمام حالتهای پیشنهادی توسط مدل تاگوچی محاسبه شده و در نهایت با توجه به مقادیر تنش حاصله، هندسه بهینه جهت کاهش تنش در محل ریشه دیسک و در نهایت افزایش ضریب اطمینان به منظور جلوگیری از بروز شکست در این ناحیه انتخاب گردید. با توجه به نتایج به دست آمده مشخص گردید که میزان تنش در مدل بهبودیافته دیسک نسبت به مدل اصلی 24 درصد کاهش پیدا کرده است.

Keywords:

المان محدود , تحلیل تنش , ضریب اطمینان , مدل تاگوچی , مدل اصلاح شده