第七章-汽輪機(jī)的運(yùn)行

EH油系統(tǒng)（復(fù)習(xí)）1、EH油用的什么油，有什么特點(diǎn)，為什么用它？2、EH油系統(tǒng)的主要設(shè)備有哪些？各起什么作用？第七章汽輪機(jī)的運(yùn)行

嶺南現(xiàn)代高級(jí)技工學(xué)校第七章、汽輪機(jī)的運(yùn)行第一節(jié)、汽輪機(jī)的熱狀態(tài)（汽輪機(jī)運(yùn)行的基本理論——汽輪機(jī)“三熱理論”）蒸汽在汽輪機(jī)中的傳熱現(xiàn)象金屬部件的溫度分布汽輪機(jī)的熱應(yīng)力汽輪機(jī)的熱膨脹汽輪機(jī)的熱變形三熱理論蒸汽在汽輪機(jī)中的傳熱現(xiàn)象

蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，同時(shí)又以對(duì)流傳熱的方式，將熱量傳遞給汽缸、轉(zhuǎn)子等金屬部件的表面。熱量在汽缸內(nèi)以導(dǎo)熱的方式從內(nèi)壁傳到外壁，最后經(jīng)保溫層散到大氣；熱量在轉(zhuǎn)子內(nèi)以導(dǎo)熱方式從轉(zhuǎn)子表面?zhèn)鞯街行目?，通過中心孔散給周圍空間。由于熱量從金屬內(nèi)導(dǎo)熱需要一定的時(shí)間，因而在汽缸內(nèi)、外壁間以及轉(zhuǎn)子表面和中心孔間形成溫差。汽輪機(jī)在穩(wěn)定工況下運(yùn)行時(shí)的傳熱過程汽輪機(jī)在啟停和工況變化時(shí)的傳熱過程換熱系數(shù)對(duì)金屬部件上引起的溫差的影響蒸汽在汽輪機(jī)中的傳熱現(xiàn)象汽輪機(jī)在穩(wěn)定工況下運(yùn)行時(shí)的傳熱過程

汽輪機(jī)在蒸汽參數(shù)不隨時(shí)間變化的穩(wěn)定工況下運(yùn)行時(shí)，汽缸、轉(zhuǎn)子等金屬部件內(nèi)的溫度分布是不隨時(shí)間變化的稱為穩(wěn)態(tài)傳熱過程。汽輪機(jī)在啟停和工況變化時(shí)的傳熱過程在汽輪機(jī)啟停和工況變化時(shí)，汽缸和轉(zhuǎn)子整個(gè)金屬部件的溫度分布將發(fā)生變化。在汽輪機(jī)啟動(dòng)和加負(fù)荷過程中，由于蒸汽溫度比金屬部件溫度高，蒸汽將熱量傳給金屬部件，使其溫度升高，金屬部件內(nèi)溫度分布是不均勻的。而在停機(jī)和減負(fù)荷過程中，蒸汽溫度低于金屬部件溫度，使其冷卻，溫度下降，金屬部件內(nèi)溫度分布是不均勻的。凝結(jié)換熱的概念

當(dāng)蒸汽與溫度低于蒸汽壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度的金屬表面接觸時(shí)，在金屬表面容易發(fā)生凝結(jié)換熱現(xiàn)象，蒸汽放出汽化潛熱，凝結(jié)成液體。膜狀凝結(jié)珠狀凝結(jié)膜狀凝結(jié)

凝結(jié)換熱時(shí)蒸汽在金屬表面凝結(jié)成水膜。珠狀凝結(jié)

凝結(jié)換熱時(shí)蒸汽在金屬表面凝結(jié)成水珠。（汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，由于離心力作用，形不成水膜）。

珠狀凝結(jié)的放熱系數(shù)比膜狀凝結(jié)的放熱系數(shù)要大得多，約大15~20倍。由于凝結(jié)換熱非常劇烈，很容易在汽輪機(jī)金屬部件內(nèi)形成很大的溫差。為了減小這個(gè)溫差，大型汽輪機(jī)在沖轉(zhuǎn)前多采用盤車預(yù)熱的方式，即在汽輪機(jī)啟動(dòng)前盤車時(shí)，通入低壓低溫蒸汽，使汽缸、轉(zhuǎn)子預(yù)熱，然后再通入較高參數(shù)的蒸汽，沖動(dòng)轉(zhuǎn)子。對(duì)流換熱的概念

當(dāng)汽輪機(jī)部件金屬表面溫度達(dá)到對(duì)應(yīng)蒸汽壓力下的飽和溫度時(shí)，蒸汽對(duì)金屬表面的放熱總是以對(duì)流換熱方式進(jìn)行的。蒸汽的對(duì)流換熱系數(shù)比凝結(jié)放熱系數(shù)小得多。換熱系數(shù)對(duì)金屬部件上引起的溫差的影響

換熱系數(shù)越大，熱導(dǎo)率越小，在金屬部件內(nèi)形成的溫差也就越大。導(dǎo)熱過程的快慢則主要取決于金屬材料的熱導(dǎo)率；熱導(dǎo)率越小，則導(dǎo)熱過程越慢，形成的溫差也就越大。

對(duì)于某種確定類型的汽輪機(jī)，由于其結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、部件的尺寸已確定，因此在金屬部件上引起的溫差，只取決于運(yùn)行條件。如果蒸汽溫度變化越劇烈，溫度變化范圍越大，則產(chǎn)生的溫差也越大。

當(dāng)蒸汽與金屬間單位時(shí)間內(nèi)的換熱量過大時(shí)，在金屬部件內(nèi)部引起的溫差會(huì)急劇增加，這時(shí)金屬部件受到熱沖擊。在汽輪機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)的凝結(jié)放熱階段，在沖轉(zhuǎn)時(shí)蒸汽溫度過高與金屬溫度不匹配時(shí)，在汽輪機(jī)極熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)以及甩1/2以上負(fù)荷工況下，都會(huì)使汽輪機(jī)金屬部件受到熱沖擊。金屬部件的溫度分布準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)點(diǎn)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)點(diǎn)：溫差達(dá)到最大值的時(shí)刻。例：某汽輪機(jī)當(dāng)蒸汽溫度以溫升2.5℃/min

變化時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)處高壓轉(zhuǎn)子金屬溫度隨時(shí)間的變化關(guān)系。

由于熱量在轉(zhuǎn)子內(nèi)部傳導(dǎo)需要一定的時(shí)間，轉(zhuǎn)子中心孔面的溫度總要滯后一段時(shí)間才開始上升，因而轉(zhuǎn)子表面和中心孔間就形成了溫差。該溫差隨著整個(gè)溫升過程持續(xù)增大，在經(jīng)過一定的時(shí)刻后，該溫差達(dá)到最大，此后雖然金屬溫度隨蒸汽溫度的升高而升高，但內(nèi)外壁面溫差保持最大且不變化。一、汽輪機(jī)的熱應(yīng)力熱應(yīng)力的概念

由于溫度的變化引起的物體變形稱之為熱變形。如果物體的熱變形受到約束，則在物體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，這種應(yīng)力稱之為熱應(yīng)力。如果物體受熱膨脹受到約束，則物體內(nèi)將產(chǎn)生壓應(yīng)力

如果物體冷卻收縮受到約束，則物體內(nèi)將產(chǎn)生拉應(yīng)力

2.熱應(yīng)力變化規(guī)律：熱壓冷拉

熱壓熱壓冷拉冷拉

當(dāng)物體內(nèi)部加熱或冷卻不均勻，溫度分布不均勻時(shí)，物體即使不受到外部約束，其內(nèi)部也會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。高溫區(qū)產(chǎn)生壓應(yīng)力低溫區(qū)產(chǎn)生拉應(yīng)力

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和汽缸的熱應(yīng)力主要是由于溫度分布不均勻引起的。一、汽缸壁的熱應(yīng)力1、在汽缸壁厚度和金屬材料一定的情況下，汽缸內(nèi)、外壁表面的熱應(yīng)力與溫差成正比2、汽缸冷卻過快比加熱過快更危險(xiǎn)。（考慮蒸汽靜拉力）3、控制汽輪機(jī)金屬的溫升速度是控制熱應(yīng)力的基本方法。思考：1、根據(jù)汽缸壁的熱應(yīng)力特點(diǎn)，運(yùn)行中應(yīng)當(dāng)監(jiān)視和控制什么參數(shù)？分別控制多少？2、大機(jī)組的冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間為什么較長(zhǎng)？汽缸冷卻過快比加熱過快更危險(xiǎn)在啟動(dòng)加熱時(shí)，由于內(nèi)壁溫度較外壁高，受熱壓應(yīng)力，工作蒸汽的靜壓力使汽缸內(nèi)壁產(chǎn)生拉應(yīng)力，雖然蒸汽靜拉應(yīng)力與熱壓應(yīng)力相反。當(dāng)汽缸受到冷卻時(shí)，內(nèi)壁就同時(shí)受到蒸汽靜拉應(yīng)力與熱拉應(yīng)力的作用，加上內(nèi)壁原有的殘余拉應(yīng)力，就可能使內(nèi)壁應(yīng)力達(dá)到危險(xiǎn)的程度。二、螺栓的熱應(yīng)力啟動(dòng)時(shí)螺栓受的熱應(yīng)力最大；1、法蘭、螺栓的溫差引起的熱應(yīng)力2、螺栓被緊固時(shí)拉伸預(yù)應(yīng)力。3、汽缸內(nèi)部蒸汽壓力對(duì)螺栓產(chǎn)生的拉應(yīng)力。以上三個(gè)應(yīng)力之和為螺栓受到的應(yīng)力思考：為了保證螺栓不至于出現(xiàn)危險(xiǎn)狀態(tài)（變形甚至斷裂），運(yùn)行監(jiān)視控制什么？三、轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力

1、在運(yùn)行中，轉(zhuǎn)子不僅受離心力的作用，而且也受熱應(yīng)力的影響。2、啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生熱壓應(yīng)力，中心產(chǎn)生熱拉應(yīng)力。3、必須注意：汽輪機(jī)每啟停一次，對(duì)轉(zhuǎn)子表面層就交替出現(xiàn)一次熱壓應(yīng)力和熱拉應(yīng)力。若汽輪機(jī)多次啟、停，則交變應(yīng)力多次反復(fù)作用，將會(huì)引起轉(zhuǎn)子表面出現(xiàn)裂紋，這種情況稱為轉(zhuǎn)子低頻率疲勞損傷。大機(jī)組結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)改造之后，應(yīng)重視轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力。4、交變應(yīng)力的作用危及轉(zhuǎn)子的壽命。因此：必須采用合理的啟停方式，并盡量減少啟動(dòng)次數(shù)，否則轉(zhuǎn)子的使用壽命將受到影響。

5、控制轉(zhuǎn)子或汽缸的熱應(yīng)力就是要限制機(jī)組啟停及負(fù)荷變化速度。（1）單層缸高壓汽輪機(jī)（轉(zhuǎn)子半徑與汽缸法蘭厚度大致相等時(shí)）法蘭的熱應(yīng)力大，按汽輪機(jī)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(jī)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：①轉(zhuǎn)子的半徑大于汽缸的壁厚；②啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子的受熱條件優(yōu)于汽缸；③啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子的機(jī)械應(yīng)力水平高于汽缸。6．汽輪機(jī)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(jí)和中壓轉(zhuǎn)子的第一級(jí)附近。一般用監(jiān)視和控制調(diào)節(jié)級(jí)汽缸內(nèi)壁溫度的方法來控制轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力。

因?yàn)檎羝紫冉佑|調(diào)節(jié)級(jí)處部件，蒸汽與轉(zhuǎn)子溫差較大，在啟停及正常運(yùn)行中，應(yīng)注意調(diào)節(jié)級(jí)處蒸汽溫度及缸體金屬溫度和中壓第一級(jí)處的缸體金屬溫度。①隨著機(jī)組容量增大和參數(shù)提高，溫差導(dǎo)致的損壞首先發(fā)生在汽缸上，即汽缸裂紋。隨著對(duì)汽缸的結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，對(duì)機(jī)組啟停及加減負(fù)荷速度的限制，使汽缸的熱疲勞損壞逐步得到解決。②隨著容量進(jìn)一步增大，轉(zhuǎn)子直徑也增大，轉(zhuǎn)子熱疲勞損壞也突出了。熱應(yīng)力本身看不見、摸不到，對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力若無有效的監(jiān)測(cè)，運(yùn)行人員將無法得知現(xiàn)在運(yùn)行過程熱應(yīng)力的大小。汽輪機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)的熱應(yīng)力汽輪機(jī)停機(jī)過程的熱應(yīng)力汽輪機(jī)熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)的熱應(yīng)力負(fù)荷變動(dòng)時(shí)的熱應(yīng)力請(qǐng)回答下面變工況下汽輪機(jī)的熱應(yīng)力情況！汽輪機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)的熱應(yīng)力

汽缸內(nèi)壁和轉(zhuǎn)子外表面而產(chǎn)生壓應(yīng)力汽缸外壁和轉(zhuǎn)子中心孔而產(chǎn)生拉應(yīng)力汽輪機(jī)停機(jī)過程的熱應(yīng)力汽缸內(nèi)壁和轉(zhuǎn)子外表面產(chǎn)生拉應(yīng)力汽缸外壁和轉(zhuǎn)子中心孔則產(chǎn)生壓應(yīng)力汽輪機(jī)熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)的熱應(yīng)力

在整個(gè)熱態(tài)啟動(dòng)過程中，沖轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)入調(diào)節(jié)級(jí)處的蒸汽溫度可能比該處的金屬溫度低，使其先受到冷卻，在轉(zhuǎn)子表面和汽缸內(nèi)表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。隨著轉(zhuǎn)速的升高及接帶負(fù)荷，該處的蒸汽溫度將迅速提高，并高出金屬溫度，轉(zhuǎn)子表面及汽缸內(nèi)壁將產(chǎn)生壓應(yīng)力，這樣在整個(gè)熱態(tài)啟動(dòng)過程中，汽輪機(jī)部件的熱應(yīng)力要經(jīng)歷一個(gè)拉—壓循環(huán)。負(fù)荷變動(dòng)時(shí)的熱應(yīng)力降負(fù)荷時(shí)，轉(zhuǎn)子表面和汽缸內(nèi)壁產(chǎn)生拉應(yīng)力

增負(fù)荷時(shí)，轉(zhuǎn)子表面和汽缸內(nèi)壁產(chǎn)生壓應(yīng)力

汽輪機(jī)從啟動(dòng)、穩(wěn)定工況下運(yùn)行至停機(jī)過程，轉(zhuǎn)子和汽缸上各點(diǎn)的熱應(yīng)力都要經(jīng)歷一個(gè)拉——壓應(yīng)力循環(huán)，轉(zhuǎn)子外表面由壓應(yīng)力變?yōu)槔瓚?yīng)力，中心孔面由拉應(yīng)力變?yōu)閴簯?yīng)力。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。熱沖擊時(shí)承受很大的熱應(yīng)力，有時(shí)僅一次熱沖擊就可能造成零部件的永久性破壞。汽輪機(jī)熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，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。同樣，當(dāng)電網(wǎng)或發(fā)電機(jī)故障而引起汽輪機(jī)甩負(fù)荷后帶廠用電或空負(fù)荷運(yùn)行，也將造成汽輪機(jī)的熱沖擊。熱沖擊可能對(duì)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)在啟停和工況變化時(shí)，轉(zhuǎn)子和汽缸除了承受熱應(yīng)力外，還要承受蒸汽的工作壓力。對(duì)于轉(zhuǎn)子還要承受旋轉(zhuǎn)離心應(yīng)力，因此汽缸和轉(zhuǎn)子實(shí)際上承受的是工作應(yīng)力和熱應(yīng)力的合成應(yīng)力。應(yīng)力合成思考：

學(xué)習(xí)了汽缸、螺栓、轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力，請(qǐng)思考：1．汽輪機(jī)啟停過程中產(chǎn)生最大熱應(yīng)力的部位在哪里？我們應(yīng)當(dāng)以誰(shuí)的熱應(yīng)力來控制汽輪機(jī)的最大溫升速度？

2．試分析對(duì)采用雙層汽缸結(jié)構(gòu)的大功率汽輪機(jī)，限制啟停及負(fù)荷變化的主要矛盾是轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力的大小，而不是汽缸法蘭的熱應(yīng)力？一、汽缸的熱膨脹1、汽缸的熱膨脹⊿Lcy＝ɑcy⊿tcyLcy2、調(diào)節(jié)級(jí)處汽缸的金屬溫度與汽缸的熱膨脹值有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系3、汽缸的軸向膨脹有跳躍式的增加或減少時(shí)，說明滑銷系統(tǒng)有卡澀。4、此外注意：汽缸的橫向膨脹兩側(cè)不均——汽缸中心偏斜二、汽輪機(jī)的熱膨脹二、轉(zhuǎn)子的熱膨脹⊿Lro＝ɑro⊿troLro⊿tro—轉(zhuǎn)子的平均溫升ɑro—金屬材料的線膨脹系數(shù)Lro—轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度相對(duì)脹差:

汽輪機(jī)汽缸與轉(zhuǎn)子以同一死點(diǎn)膨脹或收縮時(shí)，其出現(xiàn)的差值稱相對(duì)膨脹差。正脹差：轉(zhuǎn)子軸向膨脹大于汽缸值。負(fù)脹差：轉(zhuǎn)子軸向膨脹小于汽缸值。三、汽缸和轉(zhuǎn)子的相對(duì)膨脹

汽輪機(jī)的橫銷只允許軸承座和汽缸作橫向膨脹；縱銷只允許其縱向膨脹。汽缸和軸承座之間設(shè)有立銷，立銷只允許汽缸在鉛垂方向膨脹，使汽缸中心和軸承中心在同一縱分面上，以保證汽缸與軸承中心一致，使轉(zhuǎn)子中心與汽缸中心一致?；A(chǔ)知識(shí)

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子是以推力盤為死點(diǎn)，沿軸向向前后膨脹的。當(dāng)工況變化時(shí)，推力盤有時(shí)靠工作瓦塊，有時(shí)靠非工作瓦塊，在計(jì)算通流部分間隙時(shí)，要考慮推力間隙的影響。

由于汽缸的軸向尺寸大，故汽缸的軸向膨脹成為重要的監(jiān)視指標(biāo)。國(guó)產(chǎn)300MW汽輪機(jī)高中壓缸總膨脹可達(dá)近40mm。基礎(chǔ)知識(shí)NC300MW機(jī)組汽缸和轉(zhuǎn)子膨脹系統(tǒng)圖←←←←→→中壓內(nèi)缸膨脹方向高中壓轉(zhuǎn)子膨脹方向高中壓缸膨脹方向低壓缸膨脹方向●●●四、汽輪機(jī)的熱膨脹汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)脹差的變化規(guī)律汽輪機(jī)甩負(fù)荷、停機(jī)、熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)相對(duì)脹差的變化規(guī)律影響脹差的因素汽輪機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)前，汽缸一般要進(jìn)行預(yù)熱，軸封要供汽，此時(shí)汽輪機(jī)脹差總體表現(xiàn)為正脹差。從沖轉(zhuǎn)到定速階段，汽輪機(jī)的正脹差成上升趨勢(shì)。對(duì)采用中壓缸啟動(dòng)的機(jī)組，則這階段脹差變化主要發(fā)生在中壓缸。當(dāng)機(jī)組并網(wǎng)接待負(fù)荷后，正脹差增加的幅度較大，對(duì)于啟動(dòng)性能較差的機(jī)組，在啟動(dòng)過程中要完成多次暖機(jī)，以解脹緩差大的矛盾。汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)脹差的變化規(guī)律汽輪機(jī)甩負(fù)荷、停機(jī)、熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)相對(duì)脹差的變化規(guī)律汽輪機(jī)甩負(fù)荷或停機(jī)時(shí)，流過汽輪機(jī)通流部分的蒸汽溫度會(huì)低于金屬溫度，轉(zhuǎn)子比汽缸冷卻快，即轉(zhuǎn)子比汽缸收縮得多，因而出現(xiàn)負(fù)脹差。熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子汽缸的金屬溫度高，若沖轉(zhuǎn)時(shí)蒸汽溫度偏低，則蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后對(duì)轉(zhuǎn)子和汽缸起冷卻作用，也會(huì)出現(xiàn)負(fù)脹差，尤其對(duì)極熱態(tài)啟動(dòng)，幾乎不可避免地會(huì)出現(xiàn)負(fù)脹差。脹差的變化對(duì)汽輪機(jī)的影響脹差的變化主要引起汽輪機(jī)內(nèi)部動(dòng)靜部分軸向間隙的變化；間隙消失，動(dòng)靜摩擦，設(shè)備損壞。特別注意：噴嘴出口的軸向間隙要比動(dòng)葉出口的軸向間隙要小，因此，脹差的負(fù)值比正值更危險(xiǎn)。這也是汽輪機(jī)冷卻過快比加熱過快更危險(xiǎn)的原因。脹差負(fù)值比正值更危險(xiǎn)

N125-135/550/550型汽輪機(jī)膨脹示意圖

1-葉片2-噴嘴3-推力軸承4-支持軸承5-死點(diǎn)級(jí)內(nèi)間隙b＜級(jí)間間隙a

脹差負(fù)值比正值更危險(xiǎn)

若脹差為正值，表明轉(zhuǎn)子膨脹較汽缸大，即轉(zhuǎn)子以推力軸承為固定點(diǎn)，相對(duì)于汽缸往后伸長(zhǎng)，使噴嘴出口軸向間隙b增大，入口軸向間隙a減小。若脹差為負(fù)值，則表明轉(zhuǎn)子收縮比汽缸快，噴嘴出口軸向間隙b變小，入口軸向間隙a增大。影響脹差的因素汽輪機(jī)滑銷系統(tǒng)暢通與否控制蒸汽溫升（溫降）和流量變化速度軸封供汽溫度的影響汽缸法蘭、螺栓加熱裝置的影響凝汽器真空的影響汽缸保溫和疏水的影響通常采取以下措施控制脹差：（1）控制蒸汽升降溫度及升降負(fù)荷的速度，以保證汽缸和轉(zhuǎn)子的溫差在允許范圍內(nèi)。（2）合理的使用汽缸和法蘭螺栓加熱裝置。（3）利用軸封供汽控制脹差。三、汽輪機(jī)的熱變形一、熱變形的規(guī)律如圖所示：熱變形的規(guī)律是：溫度高的一側(cè)向外凸，溫度低的一側(cè)向內(nèi)凹進(jìn)，即“熱凸冷凹”。熱變形的規(guī)律：熱凸冷凹二、上、下缸溫差引起的熱變形上下缸溫差產(chǎn)生的原因：（1）上、下汽缸的重量和散熱面積不同。（2）啟動(dòng)時(shí)，蒸汽在汽缸內(nèi)凝結(jié)成的疏水都流經(jīng)下汽缸經(jīng)疏水管排出，疏水形成的水膜降低了汽缸的受熱條件，而較高溫度的蒸汽上升加熱上汽缸，故上缸溫度比下缸溫度高。（3）下汽缸的保溫材料因自身重量，不易嚴(yán)密且易脫落，使保溫效果比上缸差。（4）下汽缸處于運(yùn)行平臺(tái)之下，受到下面溫度較低的空氣對(duì)流通風(fēng)的影響，使下汽缸加速冷卻。（5）停機(jī)后，轉(zhuǎn)子在靜止?fàn)顟B(tài)下，汽缸內(nèi)殘存蒸汽和進(jìn)入的空氣，在汽缸內(nèi)對(duì)流流動(dòng)，熱氣流聚集在上汽缸，冷氣流在下汽缸，使上下汽缸的冷卻條件不一樣。（6）較長(zhǎng)時(shí)間的低負(fù)荷或空負(fù)荷運(yùn)行，對(duì)只有上部調(diào)節(jié)汽閥開啟的汽輪機(jī)，會(huì)使上下汽缸溫差增大。上下汽缸過大的溫差就會(huì)造成汽缸向上彎曲的“拱背”熱變形如圖所示：注意；上下缸的溫差沿軸向并不一樣，其最大值出現(xiàn)在調(diào)節(jié)級(jí)附近。上下缸的溫差通常規(guī)定不得大于35—500C思考：?jiǎn)?dòng)過程中如何控制上、下缸溫差？三、汽缸法蘭內(nèi)外壁溫差引起的熱變形1、法蘭內(nèi)壁溫度高于外壁溫度，法蘭內(nèi)壁金屬伸長(zhǎng)較多，法蘭外壁金屬伸長(zhǎng)較少，這時(shí)法蘭在水平面內(nèi)產(chǎn)生熱變形（熱翹曲）啟動(dòng)時(shí)，法蘭內(nèi)壁熱外壁冷，使得汽缸中部截面A-A由圓變?yōu)榱E圓，發(fā)生內(nèi)張口。而汽缸前后端部截面B-B由圓變?yōu)楸鈾E圓，發(fā)生外張口，造成運(yùn)行中汽缸結(jié)合面漏汽，同時(shí)變形還會(huì)導(dǎo)致螺栓被拉斷或螺帽結(jié)合面被壓壞。

扁橢圓外張口立橢圓內(nèi)張口扁橢圓外張口立橢圓內(nèi)張口2、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(huì)引起動(dòng)靜部分摩擦；四、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的熱彎曲

在啟動(dòng)前和停機(jī)后由于上下汽缸存在溫差，使轉(zhuǎn)子上下部分也存在溫差，在此溫差的作用下，轉(zhuǎn)子要發(fā)生熱彎曲。轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲后，不僅會(huì)使機(jī)組產(chǎn)生異常振動(dòng)，還可能造成汽輪機(jī)動(dòng)靜部分摩擦。因此啟動(dòng)前和停機(jī)后，必須正確使用盤車裝置。（1）彈性彎曲、塑性彎曲彈性彎曲：轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)溫差，產(chǎn)生熱變形。當(dāng)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(fù)到原來的狀態(tài)。這種彎曲是暫時(shí)的。塑性彎曲：當(dāng)轉(zhuǎn)子徑向溫差過大，熱應(yīng)力超過材料屈服極限時(shí)，將造成轉(zhuǎn)子的永久變形。盤車裝置作用：當(dāng)上下汽缸存在溫差時(shí)盤動(dòng)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）危害：當(dāng)轉(zhuǎn)子彈性彎曲較大時(shí)，也是汽缸拱起較大時(shí)；此時(shí)動(dòng)靜間隙可能消失，如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)靜摩擦也加劇，機(jī)組振動(dòng)增大，甚至使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生永久彎曲。在啟動(dòng)前盤車時(shí)，應(yīng)測(cè)量轉(zhuǎn)子彎曲情況，彎曲值在允許范圍內(nèi)方可啟動(dòng)。

（3）轉(zhuǎn)子的最大彎曲部位通常在調(diào)節(jié)級(jí)附近，多缸汽輪機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子和背壓汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子約在中部；單缸汽輪機(jī)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(cè)取轉(zhuǎn)子晃度。（4）一般規(guī)定汽輪機(jī)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?？偨Y(jié)：基本規(guī)律

結(jié)論：熱變形的規(guī)律：熱凸冷凹熱應(yīng)力變化規(guī)律：熱壓冷拉汽缸冷卻過快比加熱過快更危險(xiǎn)脹差的變化規(guī)律：熱正冷負(fù)脹差負(fù)值比正值更危險(xiǎn)復(fù)習(xí)思考題一、名詞解釋

(1)熱應(yīng)力

(2)熱變形

(3)脹差

二、問答題

1．汽輪機(jī)在啟停過程中如何控制汽缸、轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力？

2．引起轉(zhuǎn)子熱彎曲的原因有哪些？如何消除轉(zhuǎn)子熱彎曲？

3．簡(jiǎn)述汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的低頻疲勞特性。

4．為什么說汽輪機(jī)快速冷卻比快速加熱更加危險(xiǎn)？

5．影響脹差的因素有哪些？運(yùn)行中如何控制脹差？

6．試分析引起上下汽缸溫差的主要原因有哪些?如何控制？

第五節(jié)汽輪機(jī)的壽命管理一、壽命概念壽命工程上，將致裂疲勞循環(huán)周次（致裂壽命）稱為：無裂紋壽命。工程上，將產(chǎn)生宏觀初始裂紋至斷裂之間的循環(huán)周次（即斷裂壽命與致裂壽命之差）稱為：殘余壽命。二、影響壽命損耗的因素影響汽輪機(jī)壽命的因素有很多，如蠕變斷裂、熱脆性、熱疲勞以及高溫介質(zhì)的