ИССЛЕДОВАНИЕ УПРУГИХ ПРОГИБОВ ПОДЪЕМНО-ОПУСКНЫХ ВОРОТ ПОД ГИДРОСТАТИЧЕСКИМ НАПОРОМ С УЧЕТОМ ВОЗДЕЙСТВИЯ ДЕСТРУКТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ СТАРЕНИЯ
Аннотация
Исследование выполнено на примере основных ворот верхней головы шлюза № 25-26 Саратовского гидроузла ФБУ «Администрация Волжского бассейна». Из результатов ранее выполненных исследований следует, что основными деструктивными процессами старения, снижающими техническое состояние ворот и затворов судоходных гидротехнических сооружений, являются коррозионное и коррозионно-усталостное повреждения их элементов, реализация которых установлена на отдельных элементах исследуемых металлоконструкций. Использование в качестве диагностического параметра величины коррозионного износа элементов при высокой степени шероховатости их поверхности, из-за невозможности его измерения с необходимой точностью, и отсутствие корреляции на этом этапе эксплуатации металлоконструкции с процессом коррозионно-усталостного процесса повреждения, определяющего фактическое состояние ворот, является некорректным. По мере роста величины коррозионного изнашивания элементов прогиб ворот, являющийся интегральным показателем, характеризующим их упругую деформацию, будет увеличиваться. Установленное значение допускаемого прогиба подъемно-опускных ворот под напором в настоящее время не может рассматриваться как показатель, коррелирующий с изменением состояния их элементов во времени. Рассмотрена возможность использования регламентированного значения допустимого прогиба ворот в качестве диагностического параметра их технического состояния. Выполнена аналитическая оценка изменения величины прогиба подъемно-опускных ворот от гидростатического напора при различных значениях коррозионного изнашивания их элементов. Установлено несоответствие нормативных допустимых значений прогиба нижнего ригеля ворот величине коррозионного повреждения их силовых элементов. Определена область возможной реализации процесса коррозионно-усталостного повреждения силовых элементов рассматриваемых металлоконструкций. Представленные в работе результаты могут быть использованы с целью корректировки установленных критериальных значений показателей безопасности для рассматриваемых металлоконструкций ворот. Изложенная методика проверки возможности использования показателя прогиба нижнего ригеля подъемно-опускных ворот под напором в качестве диагностического параметра их технического состояния может быть использована при проверке эффективности других регламентированных нормативно-технической документацией диагностических показателей элементов как эксплуатируемого, так и проектируемого механического оборудования судоходных гидротехнических сооружений.
Ключевые слова
судоходный шлюз, подъемно-опускные ворота, диагностический параметр, гидростатический напор, упругая деформация, коррозионный износ, коррозионно-усталостное повреждение, допустимое значение, запас прочности
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Саратовская ГЭС. Шлюз. Верхняя голова. Ворота опускные 30.0-5.5-5.5. Пояснительная записка и расчет. - Л.: Гидростальпроект, 1966. - 85 с.
Кузьмицкий М. Л. Проведение расчетных исследований с анализом прочностного состояния и остаточного ресурса металлоконструкций аварийно-ремонтных ворот, верхних рабочих ворот, нижних двустворчатых ворот и ремонтных двустворчатых ворот и затворов водопроводных галерей шлюза № 17-18 Чебоксарского РГСиС и шлюза № 25-26 Балаковского РГСиС: отчет о НИР / М. Л. Кузьмицкий. - СПб.: ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова», 2014. - 118 с.
Полонский Г. А. Механическое оборудование гидротехнических сооружений / Г. А. Полонский. - М.: Энергия, 1974. - 343 с.
МУ 050-025-2001. Методические указания. Определение технического состояния металлоконструкций ворот и затворов СГТС. - М.: ФГУП ЦБНТИМТ РФ, 2002. - 86 с.
ГОСТ Р ИСО 16809-2015 Контроль неразрушающий. Контроль ультразвуковой. Измерение толщины. - М.: Стандартинформ, 2015. - 32 с.
Kuz’mitskii M. L. Corrosive wear of gate and valve metal structures at navigation locks and assessment of their remaining lifetime / M. L. Kuz’mitskii, N. M. Ksenofontov // Power Technology and Engineering. - 2016. - Vol. 50. - Is. 2. - Pp. 164-167. DOI: 10.1007/s10749-016-0677-8.
Защита от коррозии, старения и биоповреждений машин, оборудования и сооружений: справ.: В 2 т. / под ред. А. А. Герасименко. - М.: Машиностроение, 1987. - Т. 1. - 688 с.
Marcus Ph. Corrosion Mechanisms in Theory and Practice / Ph. Marcus. - Third Edition. - CRC Press, 2017. - 941 p.
Guyer J. P. An Introduction to Periodic Inspection of Steel Hydraulic Structures / J. P. Guyer. - Guyer Partners, 2017. - 32 p.
Mahmoud H. Fatigue and fracture life-cycle cost assessment of a Miter gate with multiple cracks / H. Mahmoud, A. Chulahwat, G. Riveros // Engineering Failure Analysis. - 2018 - № 83. - 57 р.
Форрест П. Усталость металлов / П. Форрест. - М.: Машиностроение, 1968. - 352 с.
Когаев В. П. Прочность и износостойкость деталей машин / В. П. Когаев, Ю. Н. Дроздов. - М.: Машиностроение, 1991. - 319 с.
Кузьмицкий М. Л. Расчетные исследования влияния коррозионного износа на прочность металлоконструкций ворот и затворов шлюзов / М. Л. Кузьмицкий, Н. М. Ксенофонтов, В. Б. Чистов // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2016. - № 1(35). - С. 60-66. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-8-1-60-66.
Методические рекомендации по контролю технического состояния и оценке безопасности судоходных гидротехнических сооружений. - М., 2011. - 136 с.
Похмурский В. И. Коррозионная усталость металлов / В. И. Похмурский. - М.: Металлургия, 1985. - 206 с.
ГОСТ 27518-87 Диагностирование изделий. Общие требования. - М.: Стандартинформ, 2009. - 4 с.
Об авторах
Кузьмицкий Михаил Леонидович - доктор технических наук, главный научный сотрудник
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Ксенофонтов Николай Михайлович - научный сотрудник
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Чистов Валентин Борисович - доктор технических наук, профессор
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»
