크리프 해석을 통한 터빈 블레이드의 수명 예측

Abstract

열하중과 원심력을 고려한 발전용 터빈 블레이드의 정상 상태 크리프 해석을 수행하였다. 3차원 터빈 블레이드 유한 요소 모델에 대하여 크리프 변형률과 응력을 계산하고 수치적 방법에 의해 크리프 수명을 예측하였다. 약 200시간 정도의 크리프 해석 결과 GTD111 터빈 블레이드는 아직 파손 응력에 도달하지 않았으며, 크리프 응력은 시간이 경과함에 따라 점차 이완되고 있다. 터빈 블레이드의 최대 크리프 변형률은 익형의 압력면 끝단에서 발생하며 수치적 방법에 의해 약 50,000 시간 이후에 파손 변형률에 도달할 것이다. 따라서 현재 터빈의 기동 중 블레이드는 크리프에 의한 손상을 입지 않는다. Steady-state creep analysis of power generation turbine blade is carried out considering thermal loads and centrifugal forces. Creep strains and stresses of the turbine blade are calculated for 3-D finite clement model of the turbine blade. From the numerical results, creep life of the turbine blade is predicted. The results of creep analysis during about 200 hours indicate that creep strains of the turbine blade do not reach the rupture strain of GTD111. Creep stresses of the turbine blade are relaxed as time increases. Maximum creep strain occurs at the tip section of the airfoil pressure surface. The maximum creep strain of the turbine blade is expected close to the rupture strain after 50,000 hours approximately. The turbine blade may not have creep damage for the starting procedure of the turbine.