ارزیابی تاثیر مدل‌های محاسبه زمان شکست در تخمین عمر خزشی محفظه احتراق موتور V94.2

توربین گاز v94.2 از پرکاربردترین توربین گاز‌های مورد استفاده در بخش تولید برق کشور است. در این پژوهش پس از معرفی مختصر و بیان پیشینه پژوهشی در زمینه بررسی آسیب و تخمین عمر در این توربین گاز به تحلیل جامع آیروترمال و ترمومکانیکال در ابعاد و شرایط کاری واقعی محفظه احتراق پرداخته شده است. با توجه به اینکه خزش از پدیده‌های تعیین‌کننده در عمر این محفظه احتراق است، در ادامه به بررسی فرایند تخمین عمر خزشی پرداخته شده است. یکی از مراحل مهم در تخمین عمر خزش، پیش‌بینی زمان شکست قطعه به ازای تنش و دمای هر نقطه از قطعه است. لذا در این پژوهش، ابتدا با شبیه‌سازی جریان سیال در نرم‌افزار فلوئنت شکل شعله، میدان سرعت و فشار و توزیع دما در نقاط مختلف محفظه احتراق استخراج و صحه‌گذاری شده است. با استفاده از نتایج شبیه‌سازی و پس از تحلیل تنش با در نظرگیری اثر خزش در محفظه احتراق به بررسی دو روش پرکاربرد پارامتر لارسون میلر و شربی دورن برای محاسبه زمان شکست خزشی پرداخته شده است. آسیب خزشی پس از 40 هزار ساعت کارکرد محفظه احتراق در بار کامل با دو روش مذکور محاسبه شده است. از نواحی بحرانی آسیب خزشی تشخیص داده شده، گره‌های بحرانی محدودکننده عمر محفظه احتراق با هر دو روش مذکور استخراج شد. نتایج نشان می‌دهد انتخاب روش پیش‌بینی زمان شکست نقش مهمی در تشخیص ناحیه بحرانی آسیب، تغییرات آسیب و تخمین عمر خزشی دارد. به‌طوری که تفاوت در آسیب تشخیص داده شده از دو روش می‌تواند تا سه برابر تغییر کند.

Effect of Time Rupture Prediction Model on Creep Life Estimation of V94.2 Engine Combustor

V94.2 gas turbine is one of the most widely used gas turbines for power generation in Iran. In this study, a brief literature review of damage analysis and life estimation of V94.2 combustor is presented accompanied with aerothermal and thermomechanical analyses in the real operation condition. Since creep failure is one of the limiting factors in the life time of combustion chambers, creep life prediction is insvestigated in this paper. Creep time rupture prediction is one of the most important steps of the creep life calculation. Therefore, first, aerothermal and structural analyses are performed considering the effect of the creep failure on the combustion chamber. Next, creep time rupture is calculated using two wellknown methods: LarsonMiller and SherbyDorn parameters. These parameters for IN617 are extracted as a function of stress based on creep experimental data. The accumulated creep damages of 40’000 hours of fullload operation in the combustion chamber are reported for both above methods. Critical nodes limiting the component life are diagnosed from the detected critical creep damage region. According to the results, the creep rupture time prediction technique plays a vital role in the specification of critical creep damage region, temporal damage variation and consequently, creep life estimation. Therefore, the calculated damage from one technique can be three times greater than the results from the other technique.