Анотація до роботи:

Гришин М.М. Прогнозування і методи підвищення міцності турбін для безпеки АЕС. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спецiальнiстю 05.02.09. - динаміка та міцність машин. - Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2003.

Дисертація присвячена розробці методики прогнозування безпеки АЕС при руйнуванні турбіни з визначенням найбільш ймовірних характеристик осколків, що вилітають, і створенню комплексної методики підвищення міцності зварних роторів НТ – єдиних елементів турбіни, які при руйнуванні за рахунок виникнення небезпечних осколків можуть призвести до важкої аварії на АЕС.

Робота містить статистичний аналіз руйнувань турбін. Підраховано ймовірність руйнування роторів парової турбіни з визначенням зон вильоту й падіння осколків, ймовірність влучення осколків у важливі для безпеки АЕС об'єкти.

Створено методику комплексної оцінки конструктивної міцності зварних роторів парових турбін, що включає обґрунтований вибір конструкції та матеріалу ротора, забезпечення якості зварних швів, визначення опору роторів найбільш небезпечним крихким руйнуванням, вирішення задач динаміки та міцності роторів. Запропоновано зварні ротори з підвищеною міцністю за рахунок забезпечення напруження такого рiвня у корені шва, при якому у циклі навантаження не відбувається "розкриття" і зростання дефектів.

На основі досліджень, проведених у дисертаційній роботі, розроблені методи прогнозування безпеки АЕС для прийняття науково обґрунтованих рішень із безпечного розміщення важливих об'єктів на АЕС при гіпотетичному руйнуванні турбіни і створено методику підвищення міцності зварних роторів низького тиску – єдиних елементів парових турбін, здатних при руйнуванні призвести до важкої аварії на АЕС.

Основні наукові й практичні результати, отримані в роботі, полягають у наступному.

1. Уперше запропоновано методику прогнозування безпеки АЕС із ймовірності поразки об'єктів АЕС осколками турбіни, яка заснована на статистичному аналізі руйнувань турбін, розрахункових і узагальнених досвідних даних про найбільш ймовірні характеристики, та створено математичну

модель вірогідного опису польоту осколків, що вилітають, зварних роторів низького тиску турбін при гіпотетичному руйнуванні.

2. Уперше отримано ймовірність руйнування ротора парової турбіни і для такої події знайденi ймовірності вильоту небезпечних осколків у площині обертання дисків роторів і при відхиленні траєкторії від цієї площини, визначені зони вильоту й падіння осколків, ймовірності влучення осколків у важливі для безпеки АЕС об'єкти, що дозволило запропонувати науково обґрунтовані рішення для їхнього розміщення на території АЕС.

3. Надано подальшого розвитку методам проектування й створення зварних роторів парових турбін за рахунок запропонованої у роботі методики комплексної оцінки конструктивної міцності зварних роторів, яка включає дані про стан роторів при експлуатаційних режимах, технології зварювання й крихкого руйнування, комплексні розрахунки динаміки та міцності елементів конструкцій зварних роторів турбін.

4. Запропоновано нові конструкції зварних роторів з деконцентраторами, розточеннями у кільцевих перемичках між дисками й асиметрією розташування обода і центральної частини дисків, що підвищує конструктивну міцність кореня зварного шва, що обґрунтовано аналізом причин поламок зварних роторів, використанням даних ультразвукового контролю якості шва, виконанням різноманітних розрахунків на міцність для цілеспрямованого пошуку конструкції зварних роторів з таким рівнем напруг, при якому в циклі нагружения не відбувається "розкриття" і зростання дефектів у корені зварних швів роторів.

5. Зроблено висновки та надано рекомендації з підвищення конструктивної міцності кореня зварного шва, які впроваджено у практику створення зварних роторів парових турбін виробництва ВАТ “Турбоатом”.

Публікації автора:

1. Вирченко М.А., Левченко Е.В., Сухинин В.П., Гришин Н.Н. Некоторые вопросы безопасности АЭС при гипотетическом разрушении элементов паровой турбины // Ядерная и радиационная безопасность. – К., 2000. - №2. - C. 90-93.

Здобувачем виконано теоретичні дослідження, пов'язані з математичним обґрунтуванням запропонованих ймовiрних оцінок для вильоту та зон падiння осколків ротора турбіни, розрахунки оцінок ймовірності влучення осколків турбіни в об'єкти АЕС при їхньому вильоті в площині обертання ротора і під кутом до неї та сформульовані висновки.

2. Левченко Е.В., Гришин Н.Н. Особенности напряженно-деформированного состояния сварных роторов // Вестник Национального технического университета ”Харьковский политехнический институт”.- Харьков: НТУ "ХПИ". - 2001. - №25. - C. 103-107.

Здобувачу належать результати розрахунків і пропозиції до зміни форми елементів зварних конструкцій роторів парових турбін щодо підвищення їхньої конструктивної міцності.

3. Гришин Н.Н. Полет и зона падения осколков при гипотетическом разрушении ротора паровой турбины АЭС // Ядерная и радиационная безопасность. – К., 2001. - №3. - C. 69-73.

4. Левченко Е.В., Гришин Н.Н., Аркадьев Б.А., Сухинин В.П. Сварные роторы турбоагрегатов (опыт создания и эксплуатации) // Теплоэнергетика. – М., 1998. - №1. - C. 40-43.

Здобувачем виконано аналіз досвіду проектування, виробництва й експлуатації зварних роторів парових турбін i надано обґрунтування їхніх переваг щодо роторів інших конструкцій.

5. Сварной ротор турбомашины.: А.с.1687800 СССР, МКИ F 01 D 5/06 / Б.А. Аркадьев, В.П. Сухинин, Н.Н. Гришин, Н.С. Дучкин. (CCCР).- №4477224/06; Заявлено 22.09.88; Опубл. 30.10.91, Бюл. №40.-4с.ил.

Здобувач запропонував спосіб виконання дискретних мас на кільцевій перемичці зі зварним швом для перетворення осьових напруг розтягуючих у стискаючі у корені зварного шва роторів.

6. Пат. №12876 Україна, МКИ FО1D 5/06. Зварний барабанний ротор турбомашини / В.П. Сухiнiн, Б.А. Аркадьєв, М.М. Гришин, М.С. Дучкiн (НВО "Турбоатом").– 4773071/SU; Заявлено 25.12.89; Опубл. 28.02.97, Бюл. №1.-4с.ил.

Здобувач запропонував методи практичного виконання кільцевих виступів на внутрішньому розточенні барабанного зварного ротора для перетворення осьових розтягуючих напруг у стискаючі у корені зварного шва роторів турбомашин.

7. Пат. №12877 Україна, МКИ FО1D 5/06. Зварний ротор турбомашини / В.П. Сухiнiн, Б.А. Аркадьєв, М.М. Гришин, М.С. Дучкiн (НВО "Турбоатом"). – 4756349/SU; Заявлено 04.11.89; Опубл. 28.02.97, Бюл. №1. -4с.ил.

Здобувачу належить ідея виконання асиметричних дисків для керування напруженим станом у корені зварного шва роторів.

8. Сухинин В.П., Зельдес Н.Я., Дучкин Н.С., Гришин Н.Н., Литовка В.А. Некоторые результаты расчета НДС роторов турбин с помощью МКЭ. // Труды Республ. н.-техн. конф. “Методы и модели в системах автоматизированного проектирования энергетических установок”.-Часть 2.–Харьков: - 1979. - С. 26-27.

Особистий внесок здобувача складається з виконання розрахунків НДС роторів турбіни від відцентрових сил, у результаті яких з’явилась можливість використання даних по деформаціях елементів ротора при виборі зазорів проточної частини.

9. Гонтаровский П.П., Гришин Н.Н., Дучкин Н.С., Руденко Е.К. Исполь-

зование математического обеспечения расчета тел вращения при определении напряженно-деформированного состояния элементов турбомашин. // Труды Республ. н.-техн. конф. “Математические модели процессов и конструкций энергетических турбомашин в системах их автоматического проектирования”. -Часть 2. – Харьков: - 1985. - С. 54-55.

Здобувач брав участь у розробці математичного забезпечення визначення НДС неоднорідних тіл обертання під дією довільного навантаження та виконав розрахунки НДС зварного ротора під дією власної ваги.

10. Сухинин В.П., Дучкин Н.С., Гришин Н.Н. Выбор рациональных элементов конструкций и повышение эксплуатационной долговечности сварных роторов турбин. // Труды Республ. н.-техн. конф.“Математическое моделирование и вычислительный эксперимент для совершенствования энергетических и транспортных турбоустановок в процессе исследования, проектирования, диагностирования и безопасного функционирования”. -Часть 2. – Харьков: - 1991. - С. 60-61.

Особистий внесок здобувача складається з виконання аналізу відмінних рис в оцінці НДС зварного ротора, на основі якого запропоновано метод керування напруженим станом у корені зварного шва, та проведено дослідження циклічної довговічності зварних роторів.

11. Сухинин В.П., Дучкин Н.С., Гришин Н.Н., Литовка В.А. Особенности расчета НДС сборного ротора с центральной стяжкой газотурбинной установки ГТЭ-115 // Тез. докл. Межд. науч.-технич. конф. “Соверш. энергет. и трансп. турбоуст. метод. математ. моделир., вычислит. и физич. эксперим.”. -Часть.3. - Харьков: -1994. - С.65-66.

Здобувач виконав порівняльний аналіз НДС варіантів зварного й збірного ротора з центральною стяжкою, запропонував метод визначення зусилль затягування з визначенням піддатливості елементів системи дисків і хвостовиків.

12. Сухинин В.П., Гришин Н.Н., Дучкин Н.С. Повышение конструк-ционной прочности и эксплуатационной надежности роторов паровых турбин // Тез. докл. Межд. науч.-технич. конф. “Проблемы ресурсо-и природосбережения в энергетике”. Харьков. – 1994. - С.53.

Здобувач обґрунтував необхідність підвищення конструкційної міцності й експлуатаційної надійності зварних роторів для ЦНТ турбін АЕС, виконав постановку задачі проектування біметалічних зварних роторів.

13. Левченко Е.В., Гришин Н.Н., Сухинин В.П., Дучкин Н.С. Безопасность АЭС при гипотетическом разрушении ротора турбины. //Труды Междунар. н.-техн. конф. “Совершенствование турбоустановок методами математического и физического моделирования”.-Харьков: -1997. – С. 304

Здобувач розробив схему вирішення задачі з оцінки безпеки АЕС при руйнуванні турбіни, визначив елемент турбіни (зварний ротор НТ), руйнування якого може призвести до важкої аварії на АЕС.