汽輪機(jī)的啟動(dòng)與停機(jī)-資料下載頁(yè)
2024-10-16 12:53本頁(yè)面
【正文】 密性不佳；若轉(zhuǎn)速突降對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速偏高，則說(shuō)明軸承潤(rùn)滑有故障或缺陷。 ? 造成汽輪主要零件失效的原因是什么？汽輪機(jī)的壽命如何定義？影響汽輪機(jī)壽命的主要因素有哪些？ ? 解答：汽輪機(jī)的主要零件是汽缸和轉(zhuǎn)子。在啟動(dòng)、停機(jī)和負(fù)荷變化過(guò)程中，因轉(zhuǎn)速或溫度的變化，其中將出現(xiàn)交變應(yīng)力。在這種交變應(yīng)力的反復(fù)作用下，造成轉(zhuǎn)子材料脆化而產(chǎn)生疲勞裂紋。另外，在高溫條件下承受應(yīng)力的零件，將產(chǎn)生蠕變。工作溫度愈高，承受的應(yīng)力愈大，材料蠕變速度越快。高溫蠕變使金屬內(nèi)部晶格產(chǎn)生塑性變形，蠕變的積累，晶格邊界產(chǎn)生滑移，甚至晶格內(nèi)部出現(xiàn)微觀裂紋。一旦出現(xiàn)裂紋，在裂紋的尖端形成極大的應(yīng)力集中，使裂紋繼續(xù)擴(kuò)展，以致斷裂。發(fā)現(xiàn)汽缸出現(xiàn)少數(shù)裂紋時(shí)，可以補(bǔ)焊修復(fù)。一旦大面積出現(xiàn)眾多裂紋，無(wú)法補(bǔ)焊，裂紋繼續(xù)擴(kuò)展，其深度達(dá)極限值時(shí)，汽缸便失效。發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子表面出現(xiàn)少量裂紋時(shí)，可以進(jìn)行車(chē)削。轉(zhuǎn)子車(chē)削后，其剛度降低，臨界轉(zhuǎn)速隨之降低。當(dāng)臨界轉(zhuǎn)速或其倍數(shù)與工作轉(zhuǎn)速的差值小于規(guī)定的避開(kāi)率，機(jī)組將出現(xiàn)異常振動(dòng)，轉(zhuǎn)子再無(wú)法使用。若轉(zhuǎn)子出現(xiàn)裂紋未被發(fā)現(xiàn)，其周向剛度不對(duì)稱(chēng)，而使機(jī)組出現(xiàn)異常振動(dòng)。裂紋尺寸愈大，振動(dòng)愈強(qiáng)烈。當(dāng)轉(zhuǎn)子因裂紋引起的振動(dòng)超限，而又無(wú)法車(chē)削修復(fù)時(shí)，轉(zhuǎn)子即失效報(bào)廢?？傊翰牧显诮蛔儜?yīng)力作用下，產(chǎn)生疲勞裂紋；在高溫條件下承受應(yīng)力產(chǎn)生蠕變裂紋，又無(wú)法修復(fù)，是造成汽缸和轉(zhuǎn)子失效的原因。 ? 汽輪機(jī)是以其轉(zhuǎn)子的使用壽命，作為汽輪機(jī)的使用壽命。從新機(jī)投入運(yùn)行，至轉(zhuǎn)子出現(xiàn)第一條可觀察到的宏觀裂紋，所經(jīng)歷的低周交變應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，定義為汽輪機(jī)的疲勞壽命。從轉(zhuǎn)子出現(xiàn)第一條可見(jiàn)裂紋到轉(zhuǎn)子失效，所經(jīng)歷的低周交變應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)，定義為殘余壽命。汽輪機(jī)的使用壽命是轉(zhuǎn)子的疲勞壽命和殘余壽命之和。 ? 影響汽輪機(jī)壽命的主要因素有：轉(zhuǎn)子承受交變應(yīng)力的幅值；工作溫度的高低；承受應(yīng)力的大小和持續(xù)時(shí)間。交變應(yīng)力的幅值主要取決于零件溫度的變化速度，既取決于機(jī)組的升速速度和變負(fù)荷速度。機(jī)組的負(fù)荷愈大，工作溫度愈高，承受的應(yīng)力愈大，材料蠕變速度越快。而持續(xù)時(shí)間愈長(zhǎng)，蠕變損傷愈大。 ? 材料的低周疲勞是什么含意？影響材料低周疲勞特性的主要因素是什么？ ? 解答：材料低周疲勞的特點(diǎn)是應(yīng)力循環(huán)的頻率比較低，應(yīng)力幅值比較大，工作溫度高，一般經(jīng)歷 10４~10５ 次應(yīng)力循環(huán)即產(chǎn)生裂紋，故稱(chēng)低周疲勞。有時(shí)也稱(chēng)熱疲勞。 ? 影響材料低周疲勞特性的主要因素，首先是材料的種類(lèi)，不同的材料，其低周疲勞特性不同。其次是所承受交變應(yīng)力的變化幅值和工作溫度。交變應(yīng)力的幅值愈大，致裂的循環(huán)次數(shù)愈少；工作溫度愈高，在相同的交變應(yīng)力幅值下，致裂的循環(huán)次數(shù)相應(yīng)減少。第三是材料在高溫、高應(yīng)力下持續(xù)工作的時(shí)間。 ? 如何利用材料低周疲勞特性曲線具體計(jì)算汽輪機(jī)在啟動(dòng)、停機(jī)、變負(fù)荷過(guò)程的疲勞壽命損耗？ ? 解答：材料的低周疲勞特性曲線是在工作溫度、應(yīng)力變化幅值和高應(yīng)力持續(xù)時(shí)間一定，對(duì)稱(chēng)的應(yīng)力循環(huán)下，通過(guò)實(shí)驗(yàn)求出致裂應(yīng)力循環(huán)次數(shù)繪出。而汽輪機(jī)的啟動(dòng)和停機(jī)，或升負(fù)荷和降負(fù)荷，或負(fù)荷上下波動(dòng)，均經(jīng)歷一次應(yīng)力循環(huán)。但啟動(dòng)和停機(jī)、升負(fù)荷和降負(fù)荷，其應(yīng)力循環(huán)通常不對(duì)稱(chēng)。為了利用材料的低周疲勞特性曲線，計(jì)算該過(guò)程的疲勞壽命損耗，分別將啟動(dòng)、停機(jī)、升負(fù)荷和降負(fù)荷作為半個(gè)應(yīng)力循環(huán)處理。首先計(jì)算出汽輪機(jī)在啟動(dòng)、停機(jī)、升負(fù)荷和降負(fù)荷各過(guò)程中，應(yīng)力最大的變化值對(duì)應(yīng)的全應(yīng)變，再按此全應(yīng)變，從材料的低周疲勞特性曲線查出對(duì)應(yīng)的致裂應(yīng)力循環(huán)次數(shù) Ni，則本次啟動(dòng)、停機(jī)，或升負(fù)荷和降負(fù)荷的疲勞壽命損耗為 1/2Ni。對(duì)于運(yùn)行中負(fù)荷上下波動(dòng)，一般為對(duì)稱(chēng)的應(yīng)力循環(huán)。若負(fù)荷波動(dòng)時(shí)，應(yīng)力循環(huán)的幅值較大，造成疲勞壽命損耗，可用上述方法求出致裂應(yīng)力循環(huán)次數(shù) Ni，負(fù)荷波動(dòng)造成疲勞壽命損耗為 1/Ni。 ? 汽輪機(jī)壽命分配時(shí)要考慮哪些運(yùn)行工況？汽輪機(jī)壽命分配的原則是什么？如何進(jìn)行壽命分配？ ? 解答：汽輪機(jī)在運(yùn)行中可能造成壽命損耗的工況包括：?jiǎn)?dòng)、停機(jī)、負(fù)荷大范圍的變動(dòng)（變負(fù)荷調(diào)峰）、參數(shù)或負(fù)荷較大的波動(dòng)、穩(wěn)定工況運(yùn)行和甩負(fù)荷。 ? 目前進(jìn)行壽命分配的原則是保證機(jī)組的可使用期為 30年，即 30年內(nèi)轉(zhuǎn)子不出現(xiàn)裂紋。 ? 按照這種壽命分配原則進(jìn)行壽命分配，首先要根據(jù)機(jī)組在電網(wǎng)中是否參加調(diào)峰？采用什么方式進(jìn)行調(diào)峰？年運(yùn)行小時(shí)數(shù)是多少？確定在 30年內(nèi)各種運(yùn)行工況出現(xiàn)的次數(shù)。其次對(duì)這些工況進(jìn)行優(yōu)化，確定每一種工況最合理的壽命損耗。最后對(duì)各種工況的壽命損耗進(jìn)行累加與平衡，并考慮一定的壽命裕量，確定壽命分配方案。 ? 如何在運(yùn)行中對(duì)汽輪機(jī)的壽命損耗進(jìn)行控制？ ? 解答：根據(jù)所確定的每一種工況最合理的壽命損耗，求出對(duì)應(yīng)的致裂應(yīng)力循環(huán)次數(shù)；利用材料的低周疲勞特性曲線反查該工況轉(zhuǎn)子材料允許的最大全應(yīng)變，算出對(duì)應(yīng)的最大允許的應(yīng)力變化幅值；在運(yùn)行中控制蒸汽溫度、轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化速度，使該工況應(yīng)力變化的最大幅值不大于壽命損耗允許的應(yīng)力變化幅值，即可對(duì)汽輪機(jī)的壽命損耗進(jìn)行控制。
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1