بررسی شکست خستگی و عمر رشد ترک در پره های فن روتور ژنراتور یک نیروگاه حرارتی

در این تحقیق، شکست زود هنگام پره های فن روتور ژنراتور در یک واحد نیروگاهی کشور از دیدگاه های مکانیکی و متالوژیکی مورد بررسی قرار گرفته است. حادثه شکست پره های فن که توام با وارد شدن خسارات جدی به ژنراتور و توقف طولانی مدت واحدهای نیروگاهی بود، در حالی روی داد که از راه اندازی مجدد واحد پس از آخرین بازرسی دوره ای اساسی، تنها 12 ساعت می گذشت. بر اساس نتایج به دست آمده از شکست نگاری، خستگی در سیکل های زیاد به عنوان مکانیزم تخریب پره ها شناسایی گردید. جوانه زنی ترک ها در سطح مقعر داخلی و سطح محدب خارجی و تشکیل ترک های نیم بیضی شکل و کم عمق حاکی از وارد شدن تنش های خمشی اضافی در طی شکست خستگی پره ها بوده است. محاسبات انجام شده بر مبنای مکانیک شکست نشان می دهد که تنش وارده در زمان شکست پره ها به حدود 4 برابر تنش وارده در شرایط عادی افزایش یافته است. نتایج محاسبه عمر رشد ترک خستگی تحت تنش های وارده با استفاده از نرم افزار شبیه ساز رشد ترک france3d نشان می دهد که زمان لازم برای گسترش یک ترک اولیه کوچک به ابعاد بحرانی، حدود 5.5 ساعت است که در صورت در نظر گرفتن فرکانس تشدید، زمان لازم به 0.5 ساعت کاهش می یابد. بر اساس نتایج بررسی های شکست نگاری و نیز محاسبات تنشی و شبیه سازی عمر رشد ترک، احتمال ارتعاشات اضافی سیستم، افرایش مقدار تنش های خمشی وارد به پره ها، جوانه زنی و رشد سریع خستگی و در نهایت شکست زود هنگام پره ها هنگام وقوع پدیده تشدید بسیار زیاد است.