汽輪機的熱應(yīng)力、熱變形、熱膨脹分析

1、汽輪機的熱應(yīng)力、熱變形、熱膨脹主要內(nèi)容：主要介紹汽輪機的熱應(yīng)力、熱膨脹和熱變形；汽輪機壽命及如何進行汽輪機的壽命管理。 汽輪機的受熱特點一、汽缸壁的受熱特點汽輪機啟停過程是運行中最復雜的工況。在啟停過程中，由于溫度劇烈變化，各零部件中及它們之間形成較大的溫差。導致零部件產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，同時還引起熱膨脹和熱變形。當應(yīng)力達到一定水平時，會使高溫部件遭受損傷，最終導致部件損壞。1汽缸的受熱特點（1）啟動時，蒸汽的熱量以對流方式傳給汽缸內(nèi)壁，再以導熱方式傳向外壁，最后經(jīng)保溫層散向大氣，汽缸內(nèi)外壁存在溫差，內(nèi)壁溫度高于外壁溫度，停機過程則產(chǎn)生相反溫差。（2）影響內(nèi)外壁溫差的主要因素：汽缸壁厚度，汽缸壁

2、越厚，內(nèi)外溫差越大。材料的導熱性能；蒸汽對內(nèi)壁的加熱強弱。加熱急劇：溫度分布為雙曲線型，溫差大部分集中在內(nèi)壁一側(cè)， 熱沖擊時；加熱穩(wěn)定：溫度分布為直線型，溫差分布均勻， 汽輪機穩(wěn)定運行工況；緩慢加熱：溫度分布為拋物線型，內(nèi)壁溫差較大， 實際啟動過程中；2轉(zhuǎn)子的受熱特點蒸汽的熱量以對流方式傳給轉(zhuǎn)子外表面，再以導熱方式傳到中心孔，通過中心孔散給周圍環(huán)境，在轉(zhuǎn)子外表面和中心孔產(chǎn)生溫差，溫差取決于轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)、材料的特性及蒸汽對轉(zhuǎn)子的加熱程度。 汽輪機的熱應(yīng)力一、熱應(yīng)力熱應(yīng)力概念：當物體溫度變化時，熱變形受到其它物體約束或物體內(nèi)部各部分之間的相互約束所產(chǎn)生的應(yīng)力。溫度變化時，物體內(nèi)部各點溫度均勻，變形不

3、受約束，則物體產(chǎn)生熱變形而沒有熱應(yīng)力。當變形受到約束時，則在內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力。物體各處溫度不均勻時，即使沒有外界約束條件，也將產(chǎn)生熱應(yīng)力；在溫度高的一側(cè)產(chǎn)生熱壓應(yīng)力，在溫度低的一側(cè)產(chǎn)生熱拉應(yīng)力。二、汽缸壁的熱應(yīng)力1啟動時，汽缸內(nèi)壁為熱壓應(yīng)力，外壁為熱拉應(yīng)力，且內(nèi)外壁表面的熱壓和熱拉應(yīng)力均大于沿壁厚其他各處的熱應(yīng)力。內(nèi)壁；外壁：在停機過程中，內(nèi)壁表面熱拉應(yīng)力，外壁表面熱壓應(yīng)力。（1）熱應(yīng)力與汽缸壁溫差t成正比，因此可用t作為汽輪機運行中控制熱應(yīng)力的監(jiān)視指標，在啟停及負荷變化過程中，嚴格控制內(nèi)外壁溫差t在允許的范圍內(nèi)；（2）汽輪機冷卻過快比加熱過快更加危險；（原因略）（3）控制汽輪機金屬的溫升速度是

4、控制熱應(yīng)力的基本方法。運行中除監(jiān)視內(nèi)外壁溫差外，還必須控制好金屬的溫度升降速度，汽缸內(nèi)壁溫升（溫降）速度大小決定了汽輪機轉(zhuǎn)速和負荷變化的快慢，也即決定了汽輪機啟動和停機過程的快慢。三、法蘭螺栓的熱應(yīng)力（1）沿著法蘭寬度方向存在溫差，必然引起熱應(yīng)力。啟動時，法蘭外側(cè)的溫度低于內(nèi)側(cè)溫度，因而受熱后內(nèi)側(cè)膨脹大，外側(cè)膨脹小，外側(cè)就會阻止內(nèi)側(cè)自由熱膨脹，內(nèi)側(cè)產(chǎn)生熱壓應(yīng)力，外側(cè)受熱拉應(yīng)力。停機時，情況則相反；如果機組不斷啟停，法蘭內(nèi)外側(cè)就要承受交變的熱應(yīng)力。（2）螺栓的熱拉應(yīng)力隨法蘭和螺栓的溫差增大而增加，一般規(guī)定法蘭與螺栓溫差的允許值為：中參數(shù)機組40-50，高參數(shù)大容量機組20-35。四、轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力

5、1啟動時，蒸汽以對流換熱方式將熱量傳給轉(zhuǎn)子外表面，再以導熱方式將熱量傳給轉(zhuǎn)子中心孔。其中轉(zhuǎn)子外表面溫度上升快，中心孔與外表面存在溫差；其溫差大小主要與蒸汽溫度變化率以及轉(zhuǎn)子本身的熱容量有關(guān)。溫差與蒸汽溫度變化率成正比；且熱容量（系統(tǒng)在某一過程中，溫度升高（或降低）1所吸收（或放出）的熱量叫做這個系統(tǒng)在該過程中的熱容量）越大，溫差越大；轉(zhuǎn)子中心孔與外表面的溫差越大；轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力也越大。啟動時轉(zhuǎn)子外表面產(chǎn)生熱壓應(yīng)力，中心產(chǎn)生熱拉應(yīng)力；停機時，剛好相反，而正常運行時，由于徑向溫差變得很小，轉(zhuǎn)子內(nèi)的熱應(yīng)力基本消失。2控制轉(zhuǎn)子或汽缸的熱應(yīng)力就是要限制機組啟停及負荷變化速度。（1）單層缸高壓汽輪機（轉(zhuǎn)子半

6、徑與汽缸法蘭厚度大致相等時）法蘭的熱應(yīng)力大，按汽輪機法蘭熱應(yīng)力來控制最大允許溫升速度；（2）雙層缸大功率汽輪機轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力大，按轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力來控制最大允許溫升速度。主要原因：轉(zhuǎn)子的半徑大于汽缸的壁厚；啟動時，轉(zhuǎn)子的受熱條件優(yōu)于汽缸；啟動時，轉(zhuǎn)子的機械應(yīng)力水平高于汽缸。3汽輪機轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力的最大值通常出現(xiàn)在高壓轉(zhuǎn)子的調(diào)節(jié)級和中壓轉(zhuǎn)子的第一級附近。一般用監(jiān)視和控制調(diào)節(jié)級汽缸內(nèi)壁溫度的方法來控制轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力。因為蒸汽首先接觸調(diào)節(jié)級處部件，蒸汽與轉(zhuǎn)子溫差較大，在啟停及正常運行中，應(yīng)注意調(diào)節(jié)級處蒸汽溫度及缸體金屬溫度和中壓第一級處的缸體金屬溫度。隨著機組容量增大和參數(shù)提高，溫差導致的損壞首先發(fā)生在汽缸上，即

7、汽缸裂紋。隨著對汽缸的結(jié)構(gòu)的改進，對機組啟停及加減負荷速度的限制，使汽缸的熱疲勞損壞逐步得到解決。隨著容量進一步增大，轉(zhuǎn)子直徑也增大，轉(zhuǎn)子熱疲勞損壞也突出了。 轉(zhuǎn)子低頻疲勞損傷啟動時轉(zhuǎn)子外表面產(chǎn)生熱壓應(yīng)力，中心產(chǎn)生熱拉應(yīng)力；停機時，轉(zhuǎn)子外表面產(chǎn)生熱拉應(yīng)力，中心產(chǎn)生熱壓應(yīng)力；汽輪機每啟停一次，轉(zhuǎn)子表面就會交替出現(xiàn)一次熱壓應(yīng)力和熱拉應(yīng)力，多次啟停，在交變熱應(yīng)力反復作用下，將使轉(zhuǎn)子金屬表面出現(xiàn)裂紋，稱為轉(zhuǎn)子的低頻疲勞損傷。啟停時加熱或冷卻越快，轉(zhuǎn)子損耗就越大。越容易出現(xiàn)裂紋。轉(zhuǎn)子的低溫脆性轉(zhuǎn)變金屬材料在低溫條件下，機械性能將發(fā)生變化，由韌性變?yōu)榇嘈?，許用應(yīng)力下降，使轉(zhuǎn)子的宏觀裂紋不斷擴展，以致當溫度

8、低于某一值時，引起脆性斷裂。這一溫度稱為脆性轉(zhuǎn)變溫度。大功率汽輪機低壓轉(zhuǎn)子脆性轉(zhuǎn)變溫度為0左右，高中壓轉(zhuǎn)子在120左右。汽輪機超速試驗一般在定速后進行，但對于大功率汽輪機我們規(guī)定，機組定速后應(yīng)帶部分負荷運行數(shù)小時，再將負荷減到零，解列發(fā)電機，再進行超速試驗。這樣轉(zhuǎn)子內(nèi)溫度高于脆性轉(zhuǎn)變溫度，同時轉(zhuǎn)子中心熱拉應(yīng)力也大為減?。桓纳屏宿D(zhuǎn)子的工作條件。 汽輪機的熱膨脹及熱變形一、汽缸和轉(zhuǎn)子的熱膨脹危害：汽輪機在啟停和變工況時，設(shè)備零部件存在溫差，產(chǎn)生熱應(yīng)力，引起熱膨脹，改變了常溫下零部件位置。由于各部件幾何尺寸及材質(zhì)的不同，其熱膨脹也不相同，造成各動靜部分間隙變化，危害汽輪機的安全運行。要求：保證汽缸在

9、縱向能自由熱脹冷縮，在橫向能均勻膨脹，汽輪機動靜部分間隙及轉(zhuǎn)子和汽缸洼窩中心保持不變或變化很小。1汽缸沿橫向的膨脹若調(diào)節(jié)級汽室外左右兩側(cè)法蘭的金屬溫差控制良好，就能使汽缸橫向膨脹均勻。否則，汽缸將產(chǎn)生中心偏移。為保證汽缸左右膨脹均勻，規(guī)定主蒸汽和再熱蒸汽兩側(cè)汽溫差不應(yīng)超過28。2汽缸沿軸向的膨脹對于法蘭比汽缸壁薄的機組，汽缸沿軸向的膨脹量取決于汽缸各段平均溫升；對于法蘭比汽缸壁厚的機組，汽缸沿軸向的膨脹量取決于法蘭各段平均溫升。正常運行時，通常選擇調(diào)節(jié)級區(qū)段的法蘭內(nèi)壁溫度作為汽缸縱向膨脹的監(jiān)視點，只要監(jiān)視點溫度在適當范圍內(nèi)，就能保證汽缸的熱膨脹在允許范圍內(nèi)。對高參數(shù)大容量汽輪機，其法蘭壁厚遠大

10、于汽缸壁厚，汽缸的膨脹量會受到法蘭膨脹量的限制；在啟動過程中，為使汽缸得到充分膨脹，應(yīng)該投入法蘭加熱裝置，并把汽缸和法蘭的溫差控制在允許的范圍內(nèi)。3轉(zhuǎn)子的熱膨脹隨著機組容量的提高，轉(zhuǎn)子的軸向長度增加，轉(zhuǎn)子的軸向膨脹量較大，在運行中應(yīng)加強對轉(zhuǎn)子膨脹量的監(jiān)控，以防止卡澀和動靜部分磨損。二、汽缸與轉(zhuǎn)子的相對膨脹1脹差概念脹差：轉(zhuǎn)子與汽缸沿軸向膨脹之差稱為脹差。當轉(zhuǎn)子軸向膨脹量大于汽缸軸向膨脹量時，脹差為正，反之為負。汽輪機在啟動及加負荷時，脹差為正；在停機或減負荷時，脹差為負。2脹差產(chǎn)生的原因：（1）轉(zhuǎn)子和汽缸的金屬材料不同，熱脹系數(shù)不同；（2）汽缸質(zhì)量大與蒸汽接觸面積小，轉(zhuǎn)子質(zhì)量小與蒸汽接觸面積大

11、；轉(zhuǎn)子和汽缸的質(zhì)面比：轉(zhuǎn)子或汽缸質(zhì)量與被加熱面積之比，通常以mA表示。轉(zhuǎn)子質(zhì)量輕、表面積大，則質(zhì)面比小，而汽缸質(zhì)量大、表面積小，則質(zhì)面比大。（3）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，故蒸汽對轉(zhuǎn)子表面的放熱系數(shù)比對汽缸表面的放熱系數(shù)（表面放熱系數(shù),是指一定單位面積、單位時間和溫度下，釋放的熱量。一般可采用單位千卡/平方米小時表示）大。3危害：脹差使通流部分動靜沿軸向間隙發(fā)生變化，造成動靜部件的碰撞和摩擦，延誤啟動時間、引起機組振動、大軸彎曲等嚴重事故。當脹差為正時，動葉出口與下級靜葉入口間隙減??；當脹差為負時，靜葉出口與動葉入口之間的間隙減??；4影響脹差的主要因素（1）主、再熱蒸汽的溫升、溫降速度及負荷變化速度；（2）軸

12、封供汽溫度和供汽時間冷態(tài)啟動時，在沖轉(zhuǎn)前向軸封供汽，由于供汽溫度高于轉(zhuǎn)子溫度，轉(zhuǎn)子局部受熱而伸長，可能出現(xiàn)軸封摩擦現(xiàn)象。熱態(tài)啟動時，為防止軸封供汽后脹差出現(xiàn)負值，軸封供汽應(yīng)選用高溫汽源，且要先向軸封供汽，后抽真空。并盡量縮短沖轉(zhuǎn)前軸封供汽時間。（3）凝汽器真空在升速和暖機過程中，當真空降低時，若保持機組轉(zhuǎn)速不變，須增加進汽量，使高壓轉(zhuǎn)子受熱增加，脹差增大。使中、低壓轉(zhuǎn)子鼓風摩擦熱量被增加的蒸汽量帶走，脹差減少。（由于中、低壓轉(zhuǎn)子葉片較長，其鼓風摩擦熱量比高壓轉(zhuǎn)子大。當真空降低時，中低壓轉(zhuǎn)子鼓風摩擦熱量被增加的蒸汽量帶走，故脹差減少；因此，在升速暖機過程中不能用提高真空的辦法來減小中、低壓通流部

13、分的脹差。）(4)鼓風摩擦熱量鼓風摩擦損失與動葉片長度成正比，與圓周速度三次方成正比，所以低壓轉(zhuǎn)子的鼓風摩擦損失遠比高、中壓轉(zhuǎn)子大，鼓風摩擦損失熱量加熱通流部分，使脹差增加，在小流量時其影響較大。隨著流量增加，其影響逐漸減小，當流量達到一定值時，鼓風摩擦損失的熱量已能全部被帶走，這時對脹差的影響就會消失。(5)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子的離心力與轉(zhuǎn)速的平方成正比；在離心力作用下，轉(zhuǎn)子沿徑向伸長，軸向則縮短，脹差減小。（彈性材料的徑向應(yīng)變與軸向應(yīng)變有一定比例關(guān)系，當轉(zhuǎn)子徑向伸長時，轉(zhuǎn)子軸向必然會縮短）大容量機組轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)子長，離心力對脹差的影響應(yīng)加以考慮。隨流量增大、轉(zhuǎn)速上升，高壓轉(zhuǎn)子的脹差逐漸增大，而中低壓轉(zhuǎn)子

14、脹差先隨轉(zhuǎn)速升高而增加，中速之后又隨轉(zhuǎn)速增加而減小。(6)進汽參數(shù)當進汽參數(shù)突然發(fā)生變化時，轉(zhuǎn)子的受熱狀態(tài)首先發(fā)生變化，而對汽缸的影響要滯后一段時間，脹差將發(fā)生變化。(7)隔板撓度隔板在壓差作用下產(chǎn)生的撓度會使動靜部分的間隙減小。應(yīng)考慮對脹差的影響；但在啟動時，由于蒸汽流量很小，隔板前后壓差不大，可以忽略對脹差的影響。5控制脹差的方法脹差的大小主要取決于蒸汽的溫度變化率，在運行中可用蒸汽溫度變化率來控制脹差。額定參數(shù)啟動時，為控制轉(zhuǎn)子和汽缸的溫差，進行低速暖機和低負荷暖機，目的是減少進汽量，使汽缸溫度跟上蒸汽溫度的變化，當汽缸溫度接近蒸汽溫度時，再繼續(xù)增加進汽量，升速和升負荷。三、汽缸的膨脹不

15、暢汽缸的熱膨脹影響機組的啟停以及增減負荷的速度，一旦汽缸膨脹不暢，將引起振動、機件故障，嚴重時會造成機組損壞。(1)汽缸膨脹不暢表現(xiàn)形式汽缸膨脹不暢包括軸向膨脹不暢和橫向膨脹不暢汽缸軸向膨脹不暢，表現(xiàn)為啟動過程中高、中壓脹差較大，嚴重影響啟動速度，延長啟動時間。動葉圍帶處可能發(fā)生嚴重磨損；汽缸橫向膨脹不暢(汽缸跑偏或汽缸橫向竄動)，表現(xiàn)為前軸承箱兩側(cè)橫向膨脹差和汽缸左右(橫向)膨脹差的增大，可以斷定汽缸膨脹發(fā)生偏斜，揭缸后可能會進一步發(fā)現(xiàn)汽缸上的軸封會留下明顯的單側(cè)摩擦痕跡或在立銷處有擠壓痕跡等。三種表現(xiàn)形式：軸承座和臺板之間的接觸狀態(tài)變化；汽輪機各軸承座之間的相互位置發(fā)生了變動；改變了動靜部

16、件之間的徑向間隙或軸向間隙。(2)汽缸膨脹不暢產(chǎn)生的原因汽缸膨脹不暢多發(fā)生在高、中壓缸，尤其是高、中缸分缸機組；低壓缸直接坐落在臺板上，質(zhì)量大且溫度不高，膨脹量較小，一般不會發(fā)生汽缸膨脹不暢現(xiàn)象。造成汽缸膨脹不暢的主要原因有：滑銷系統(tǒng)有缺陷或損壞?？v銷、立銷間隙過大和磨損，立銷剛度不足，銷座固定不牢等造成的跑偏：如果縱銷損壞，在啟停過程中造成軸承座橫向移動，帶動汽缸移動，造成汽缸跑偏。如果立銷損壞，在啟停過程中造成汽缸橫向移動，造成汽缸跑偏。如果貓爪橫銷卡澀，造成汽缸橫向膨脹受阻，造成汽缸跑偏。汽缸臺板、軸承座與基礎(chǔ)臺板之間，表面缺乏潤滑劑或臺板銹蝕，造成摩擦力增加，一旦汽缸膨脹力克服臺板的摩

17、擦力，汽缸便進入無潤滑膨脹狀態(tài)，對汽缸膨脹不致造成很大的影響；當汽缸與軸承座中心不正，汽缸和軸承座在機組膨脹時易發(fā)生偏移或扭轉(zhuǎn)，使滑銷系統(tǒng)產(chǎn)生變形卡阻，汽缸膨脹所受阻力將大為增大，將造成汽缸膨脹不暢。汽缸、軸承座及轉(zhuǎn)子間錯位，引起汽缸膨脹不暢，導致軸承、轉(zhuǎn)子故障，軸封磨損漏汽，透平油進水和機組振動等問題，嚴重的損壞汽輪機。管系對汽缸的側(cè)向作用力較大。缸體與許多管道相連，由于制造和安裝存在誤差、運行中殘余應(yīng)力的釋放、管道的蠕變以及支吊架的失效等原因，使得管道對汽缸有一定的作用力。若作用力偏差大，形成較大的側(cè)向作用力，造成汽缸橫向膨脹受阻，汽缸跑偏，嚴重時造成立銷脫落和立銷座開焊，轉(zhuǎn)軸碰磨引起彎軸

18、事故。運行中應(yīng)注意左右兩側(cè)膨脹的不均，汽輪機進口兩側(cè)的汽溫差隨鍋爐左右溫差增加而增大，故要限制左右兩側(cè)的汽溫差，并控制啟停、增減負荷速度。四、汽輪機的熱變形1熱變形的危害汽輪機啟停和負荷變化時，汽缸和轉(zhuǎn)子除熱應(yīng)力外，還會產(chǎn)生熱變形，如果汽缸和轉(zhuǎn)子的撓曲值過大，將造成通流部分動靜部件的徑向間隙減少、動靜部件磨損。不僅使汽封徑向間隙擴大，增大漏汽量，使汽輪機運行的經(jīng)濟性降低；而且動靜部件的摩擦還將引起機組振動以及大軸彎曲等事故。2汽缸的熱翹曲在啟停過程中上下汽缸存在溫差，上缸溫度高于下缸溫度。上汽缸溫度高、熱膨脹大，下汽缸溫度低、熱膨脹小，引起汽缸向上拱起。 “拱背”變形，(1)上下汽缸溫差產(chǎn)生的

19、原因：上下汽缸散熱面積不同：下缸布置有回熱抽汽管道和疏水管道，散熱面積大，在同樣保溫條件下，上缸溫度比下缸溫度高。溫度較高的蒸汽位于汽缸上部，凝結(jié)放熱后凝結(jié)水流到下缸，在下缸形成一層水膜，使下缸加熱條件惡化。停機后汽缸內(nèi)形成空氣對流，溫度較高的空氣聚集在上汽缸，溫度較低的空氣在下汽缸，增大了上下汽缸的溫差。下汽缸的保溫不如上汽缸，運行時由于振動，下汽缸保溫材料容易脫落，且下汽缸是置于溫度較低的運行平臺以下并造成空氣對流，使上下汽汽缸冷卻條件不同，增大了溫差。在空負荷或低負荷運行時，由于部分進汽僅上部調(diào)節(jié)閥開啟，使上下汽缸溫差增大。(2)上下汽缸溫差最大值通常出現(xiàn)在調(diào)節(jié)級附近，汽缸的最大拱起也出

20、現(xiàn)在調(diào)節(jié)級附近。拱背變形使下部動靜徑向間隙減小，同時隔板和葉輪也將偏離正常時所在的垂直平面而使軸向間隙發(fā)生變化，導致動靜部件摩擦。(3)通常要求上下汽缸溫差不超過35-50，同時嚴格控制溫升速度。 啟動時應(yīng)盡量投入高壓加熱裝置，開足下汽缸的疏水門；安裝或大修時，下汽缸應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)保溫材料，或增厚下汽缸的保溫層；設(shè)法改進保溫結(jié)構(gòu)，使保溫層與下汽缸的緊密貼合，避免保溫層的脫落；在下汽缸裝設(shè)擋風板，以減小零米冷風對下汽缸的冷卻。3汽缸內(nèi)外壁和法蘭內(nèi)外壁溫差引起的熱變形(1)法蘭壁厚度比汽缸壁厚度大得多，在機組啟動時，法蘭內(nèi)外壁產(chǎn)生較大溫差，除引起熱應(yīng)力外，沿法蘭的水平和垂直方向還將產(chǎn)生熱變形。（2）法

21、蘭的熱彎曲汽輪機啟動時，汽缸和法蘭內(nèi)壁溫度高于外壁溫度，使法蘭內(nèi)壁熱膨脹值大于外壁，從而使法蘭水平方向發(fā)生熱翹曲現(xiàn)象。（3）汽缸變形法蘭的熱變形，引起汽缸橫截面發(fā)生變形。在汽缸的中部形成立橢圓，其法蘭結(jié)合面形成內(nèi)張口，上下間隙增大，左右間隙減小，在汽缸的兩側(cè)形成橫橢圓，其法蘭結(jié)合面形成外張口，上下間隙減小，左右間隙增大。（4）危害：法蘭的熱翹曲過大，會引起動靜部分摩擦；垂直膨脹會使法蘭結(jié)合面局部發(fā)生塑性變形，當法蘭螺栓負荷卸去后，上下結(jié)合面便出現(xiàn)內(nèi)外張口，造成法蘭結(jié)合面漏汽。在法蘭內(nèi)壁溫度高于外壁溫度時，內(nèi)壁金屬的垂直膨脹增加了法蘭接合面的熱壓應(yīng)力，如果此熱壓應(yīng)力超過材料的屈服極限，金屬就會產(chǎn)

22、生塑性變形，同時還會導致螺栓被拉斷或螺帽結(jié)合面被壓壞。運行規(guī)程規(guī)定：法蘭內(nèi)外壁溫差的極限不應(yīng)大于100(在沒有法蘭螺栓加熱裝置時)。（5）為減少汽缸熱翹曲，可采用下缸加厚保溫層或是加裝在下缸底部的電熱裝置、采用法蘭螺栓加熱裝置等。 4轉(zhuǎn)子的熱彎曲（1）彈性彎曲、塑性彎曲彈性彎曲：轉(zhuǎn)子處于靜止狀態(tài)時，會出現(xiàn)溫差，產(chǎn)生熱變形。當上下汽缸溫度趨于平穩(wěn)，溫差消失后，轉(zhuǎn)子的徑向溫差和變形也隨著消失，恢復到原來的狀態(tài)。這種彎曲是暫時的。 塑性彎曲：當轉(zhuǎn)子徑向溫差過大，熱應(yīng)力超過材料屈服極限時，將造成轉(zhuǎn)子的永久變形。盤車裝置作用：當上下汽缸存在溫差時盤動轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子均勻冷卻或加熱，以減少轉(zhuǎn)子的熱彎曲。（2）

23、危害：當轉(zhuǎn)子彈性彎曲較大時，也是汽缸拱起較大時；此時動靜間隙可能消失，如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，其彎曲部位與隔板汽封將產(chǎn)生摩擦，使轉(zhuǎn)子彎曲部位溫度升高，加劇了轉(zhuǎn)子的熱彎曲，動靜摩擦也加劇，機組振動增大，甚至使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生永久彎曲。在啟動前盤車時，應(yīng)測量轉(zhuǎn)子彎曲情況，彎曲值在允許范圍內(nèi)方可啟動。（3）轉(zhuǎn)子的最大彎曲部位通常在調(diào)節(jié)級附近，多缸汽輪機的高壓轉(zhuǎn)子和背壓汽輪機的轉(zhuǎn)子約在中部；單缸汽輪機轉(zhuǎn)子則稍偏于轉(zhuǎn)子的前端。通過晃度來間接得到轉(zhuǎn)子的熱彎曲值，將千分表裝在轉(zhuǎn)子的軸頸或軸向位移發(fā)訊器圓盤上測取轉(zhuǎn)子晃度。轉(zhuǎn)子的最大彎曲值：式中 fu用千分表測得轉(zhuǎn)子的晃度值，mm；L兩軸承間轉(zhuǎn)子的長度，mm；l千分表與軸承的距

24、離，mm。（4）一般規(guī)定汽輪機轉(zhuǎn)子的晃度值不超過0.05mm，部分制造廠規(guī)定晃度表指示不得大于原始值0.02mm。 汽輪機的壽命管理一、汽輪機的壽命從初次投入運行至轉(zhuǎn)子出現(xiàn)第一條宏觀裂紋（長度大約為0.20.5mm）期間總的工作時間。二、轉(zhuǎn)子的高溫蠕變損耗1蠕變壽命在高溫和靜載荷下，蠕變會使零部件緩慢地隨時間延長而導致斷裂，汽輪機每運行一小時，金屬材料就發(fā)生一小時蠕變，消耗了一小時蠕變壽命，蠕變壽命損耗率為：其中：t-運行累計時間（h）t2-汽輪機滿負荷時，調(diào)節(jié)級處金屬溫度和工作應(yīng)力下的蠕變斷裂時間（h），蠕變斷裂時間t2隨工作溫度的升高和承受應(yīng)力的增加而減少。2汽輪機蠕變損傷監(jiān)控（1）由于不

25、同溫度及應(yīng)力下，t2不同，故應(yīng)記錄每種工況運行時間，分別計算再加起來；（2）汽缸和轉(zhuǎn)子都有蠕變損傷，大型機組汽缸承受應(yīng)力小于轉(zhuǎn)子所承受的應(yīng)力，只須考慮轉(zhuǎn)子壽命損耗；（3）若能嚴格控制超溫運行，并保持正常應(yīng)力水平，則轉(zhuǎn)子蠕變壽命損耗不大，僅當金屬溫度高于設(shè)計值時，才考慮轉(zhuǎn)子蠕變壽命損耗。三、轉(zhuǎn)子低頻疲勞損耗1轉(zhuǎn)子低頻疲勞損耗汽輪機每啟停一次，轉(zhuǎn)子表面層就會交替出現(xiàn)一次熱壓應(yīng)力和熱拉應(yīng)力，若汽輪機多次啟停，則交變熱應(yīng)力多次反復作用，將引起轉(zhuǎn)子金屬表面出現(xiàn)裂紋，稱為轉(zhuǎn)子低頻疲勞損耗。2轉(zhuǎn)子不同部位的疲勞壽命損耗曲線疲勞壽命損耗曲線表明了金屬溫度變化量、金屬溫度變化率與轉(zhuǎn)子壽命的關(guān)系：疲勞壽命損耗曲線

26、的橫坐標為該部位表面介質(zhì)的溫度變化量，縱坐標為介質(zhì)的溫度變化率，f值為循環(huán)周次N的倒數(shù)，即：f=1/N，即在N對應(yīng)的應(yīng)力值下循環(huán)一次后，轉(zhuǎn)子壽命損耗的百分數(shù)。從曲線變化關(guān)系可以看出，機組每次啟停時金屬溫度變化量越大，金屬溫度變化率越快，對轉(zhuǎn)子壽命損耗的影響就越大。金屬溫度變化率變小，允許的金屬溫度變化量便可以稍大一些，反之亦然。四、汽輪機的壽命管理1壽命分配轉(zhuǎn)子的總壽命損耗主要是低頻疲勞損傷和高溫蠕變損傷之和。（1）蠕變損傷取決于轉(zhuǎn)子運行溫度、應(yīng)力水平和運行小時數(shù)。（2）在不同循環(huán)應(yīng)力i交替作用下，各作用了ni次，總的疲勞壽命損耗為：2當總壽命損耗E=1時，認為轉(zhuǎn)子壽命損耗殆盡，轉(zhuǎn)子的低頻疲勞損傷和穩(wěn)定運行時的高溫蠕變損傷的比例分配主要根據(jù)機組運