【正文】 離線分析機(jī)組的歷史數(shù)據(jù)。 ? 在線計算 – 編制軟件，在線調(diào)用關(guān)鍵汽溫數(shù)據(jù)，在線計算當(dāng)前的熱應(yīng)力。 – 關(guān)鍵點(diǎn) ：要求調(diào)節(jié)級和中壓第一級的汽溫變化記錄要準(zhǔn)確，并能反映壽命損耗監(jiān)督部位的真實汽溫狀態(tài)。為了監(jiān)督轉(zhuǎn)子壽命的實際損耗，應(yīng)在每次啟動中或啟動后對轉(zhuǎn)子的壽命損耗進(jìn)行核算。 TURBOMAX和主機(jī)控制系統(tǒng) TT52聯(lián)系在一起，二者協(xié)調(diào)對機(jī)組進(jìn)行控制，確保汽輪機(jī)的壽命損耗率控制在允許范圍內(nèi)，使啟動時間最短、最經(jīng)濟(jì)。 它能在機(jī)組啟停和負(fù)荷變化中計測壽命的損耗并累計 ，而且還和汽輪機(jī) DCS、 DEH結(jié)合在一起 ， 對機(jī)組的啟停和負(fù)荷變化進(jìn)行閉環(huán)控制 。 ? 在線計算即是在線監(jiān)測，將調(diào)節(jié)級或中壓第一級室內(nèi)的蒸汽溫度轉(zhuǎn)為數(shù)字信號輸入計算機(jī)，隨后計算機(jī)按照預(yù)定的程序以時間作為第二變量進(jìn)行追蹤計算求出監(jiān)督部位的最大應(yīng)力值及相應(yīng)的壽命損耗率，隨后將計算結(jié)果輸出，如果在程序中給定一應(yīng)力極限值，則當(dāng)應(yīng)力超限時可發(fā)出警報信號。 ? 壽命監(jiān)測就是定期或不定期（每次啟、停中或啟停后）地對汽輪機(jī)壽命的實際損耗情況進(jìn)行核算，以確保機(jī)組的安全運(yùn)行。 30年實際壽命消耗 達(dá) %，在 600MW機(jī)組是較大的。該機(jī)組設(shè)計壽 命富裕是最大的。 ? 英國國家標(biāo)準(zhǔn) (BSI) 中規(guī)定，大機(jī)組在使用壽命期內(nèi)必須經(jīng)得起冷態(tài)啟動 100次，溫態(tài)啟動 700次，熱態(tài)啟動 3000，以及負(fù)荷突變和頻繁負(fù)荷變動。 不同國家對機(jī)組壽命管理的規(guī)定 ? 我國 “ 進(jìn)口大容量汽輪機(jī)技術(shù)談判指南 ” 中規(guī)定：汽輪機(jī)的使用壽命一般為 30年。負(fù)荷變化量（率）和熱態(tài)啟停次數(shù)（速區(qū)）應(yīng)視電網(wǎng)的要求而定。 ? 對于帶基本負(fù)荷的機(jī)組，汽輪機(jī)壽命的損耗主要為高溫蠕變和正常檢修啟停所需低周疲勞對汽輪機(jī)壽命的損耗。 汽輪機(jī)壽命的合理分配 ? 目前通常認(rèn)為汽輪機(jī)的服役年限為 30年。 壽命的管理與控制 ? 對汽輪機(jī)壽命的評估方法，一般采用線性累積損傷法，即轉(zhuǎn)子的累積總壽命損耗率Ｍ為低周疲勞損傷與高溫蠕變損傷之和： ? 由上式可知，轉(zhuǎn)子的使用壽命有壽命分配問題。 ? 經(jīng)反復(fù)實踐與研究 ， 已形成了一系列行之有效的防止汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子低溫脆性破壞措施 。 ? 現(xiàn)代斷裂力學(xué)認(rèn)為：金屬材料低溫脆性破壞的根本原因在手材料在鍛造、熱處理過程中形成的潛在微小裂紋。 –材料溫度＞ FATT， 呈現(xiàn)韌性破壞 –材料溫度＜ FATT， 呈現(xiàn)脆性破壞 ， 發(fā)生脆性損傷的可能性增加 。FATT ? 低溫脆性是指高強(qiáng)度合金鋼在某一低溫范圍內(nèi)，韌性特性顯著下降的一種現(xiàn)象。 通常規(guī)定汽輪機(jī)運(yùn)行十萬小時后 ，總的變形量不得超過 %。 ac tt??高溫蠕變對壽命的損耗 ? 從圖中可看出，在同一應(yīng)力下，轉(zhuǎn)子工作溫度越高，蠕變斷裂時間越短，同一溫度下，轉(zhuǎn)子承受的應(yīng)力越大，蠕變斷裂時間就越短。 高溫蠕變 ? 汽輪機(jī)的工作溫度很高，其汽缸、轉(zhuǎn)子等零部件會發(fā)生蠕變，損耗壽命。在工作應(yīng)力和工作溫度一定時，蠕變發(fā)展過程呈現(xiàn)三個階段： – 第一階段，是蠕變不穩(wěn)定階段； – 第二階段，是蠕變的穩(wěn)定階段，蠕變速度恒定； – 第三階段，蠕變速度增加很快，直至斷裂。 低周疲勞特性對壽命的損耗 (續(xù) ) ? 30Cr2MoV鋼 500℃ 時的低周疲勞曲線 轉(zhuǎn)子疲勞壽命損耗 的計算 ? 依據(jù)材料的低周疲勞特性曲線進(jìn)行計算，首先求 式中， ——計算點(diǎn)的公稱當(dāng)量應(yīng)力； ——材料的彈性模量； ——彈、塑性應(yīng)變集中系數(shù)； ? 算出后 ，即可查得 ，則啟動（或停機(jī)）一次的壽命損耗為 ??? KEeqt ??? )/2(高溫蠕變 ? 蠕變即金屬在高溫下，長期承受一定的工作應(yīng)力，即使應(yīng)力不超過金屬在該溫度下的許用應(yīng)力，也將發(fā)生緩慢而連續(xù)的塑性變形。 ? 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子承受的這種交變應(yīng)力的特點(diǎn)是交變周期長、頻率低、疲勞裂紋的循環(huán)周期少，故稱為低周疲勞。 565℃ 下蠕變裂紋擴(kuò)展圖 時效過程中組織變化 (a) 原始試樣 (b)660℃ 時效 300小時 (c) 660℃ 時效 500小時 (d)660℃ 時效 800小時 660℃ 溫度下不同時效時間的金相組織照片 低周疲勞 ? 汽輪機(jī)在啟停過程中轉(zhuǎn)子所承受的是交變熱應(yīng)力。 ? 主要的影響因素是受到交變熱應(yīng)力作用引起的低周疲勞壽命損耗，以及受到高溫和工作應(yīng)力作用而產(chǎn)生的蠕變損耗。 ? 低周疲勞 – 汽輪機(jī)在啟停和工況變化過程中，轉(zhuǎn)子承受交變熱應(yīng)力。 壽命損耗（續(xù) 1） ? 壽命 – 工程上，將致裂疲勞循環(huán)周次（致裂壽命）稱為：有效壽命。 – 即使應(yīng)力不超過材料的屈服極限，經(jīng)過一定次數(shù)的循環(huán)（交變應(yīng)力反復(fù)作用），金屬材料也將產(chǎn)生微觀裂紋。 ? 熱沖擊可能對汽輪機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重的損傷，因此，在機(jī)組啟停和正常運(yùn)行中，應(yīng)特別注意。 – 汽輪機(jī)熱態(tài)啟動時，如主蒸汽管道暖管、疏水不充分或正常運(yùn)行中，鍋爐汽包水位失調(diào)而造成滿水等均可能產(chǎn)生汽輪機(jī)的熱沖擊。 p?? 0 0 p??? ?fttnt ??????? ?? |汽輪機(jī)啟動時高中壓轉(zhuǎn)子的溫度變化 熱沖擊 ? 金屬材料受到劇烈的加熱或冷卻，引起內(nèi)部產(chǎn)生很大的溫差，形成很大的沖擊熱應(yīng)力的現(xiàn)象稱為 熱沖擊 。 ? 計算表明，如果汽溫波動不超過 25℃ ，在轉(zhuǎn)子和汽缸上不會產(chǎn)生有害的熱應(yīng)力。 調(diào)節(jié)級后的溫度與溫度匹配 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子照片 N125機(jī)組兩班制運(yùn)行調(diào)節(jié)級汽溫實測 N200機(jī)組啟動過程中調(diào)節(jié)級汽溫變化曲線 (實測 ) 汽溫波動對熱應(yīng)力的影響 ? 當(dāng)啟動或正常運(yùn)行時，由于鍋爐燃燒或其它不定因素，常常引起主汽溫的波動，導(dǎo)致調(diào)節(jié)級汽溫也隨之發(fā)生變化。很多降低熱應(yīng)力的技術(shù)措施，都與調(diào)整這個區(qū)域的汽溫有關(guān) ? 汽輪機(jī)定速之前，調(diào)節(jié)級汽溫難以確定（理論計算和實際測試都存在困難） 調(diào)節(jié)級室汽溫的降落幅度 ? 調(diào)節(jié)級室汽溫的降落幅度與進(jìn)汽調(diào)節(jié)方式、新汽參數(shù)以及調(diào)節(jié)級的設(shè)計焓降有關(guān) N125機(jī)組熱態(tài)啟動沖轉(zhuǎn)時調(diào)節(jié)級汽溫降落幅度計算值見下表 由表可見：新汽壓力越低，汽溫降落的幅度越小。 影響熱應(yīng)力的因素 ? 轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)材料 ? 溫度的變化 ? 壓力的變化 材料對熱應(yīng)力的影響 熱應(yīng)力的基本方程式為： ——彈性模量 ——線脹系數(shù) ——泊松比 mth tE ??? ???1轉(zhuǎn)子鋼熱物性的變化 溫度的變化對熱應(yīng)力的影響 ? 溫升率對熱應(yīng)力的影響 ? 從圖中三條曲線對比可以看出，溫升率越大，熱應(yīng)力水平越高，而且熱應(yīng)力在開始階段迅速達(dá)到最大值，隨后呈下降趨勢。 ?????? ????oorttth KKK ??)1(121熱應(yīng)力集中系數(shù)隨啟動時間的變化 ? 變化關(guān)系可由下式近似表達(dá) ? 式中： Kth — 進(jìn)入準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時的集中系數(shù)； ? — 啟動到達(dá)的時間， min。 暖機(jī)過程對應(yīng)力集中的影響 物理特性對應(yīng)力集中的影響 當(dāng)應(yīng)力接近或超過材料的屈服極限時，應(yīng)力進(jìn)入塑性范 圍，真實應(yīng)力集中系數(shù)減小，而應(yīng)變系數(shù)增大。 汽機(jī)轉(zhuǎn)子局部幾何形狀對應(yīng)力集中的影響 熱載荷的影響 ? 熱應(yīng)力集中系數(shù)與一般的機(jī)械應(yīng)力集中系數(shù)不同，其值除與幾何形狀有關(guān)外，還與熱載荷有關(guān)。 槽形狀的改變對熱應(yīng)力集中的影響