影响汽轮机寿命的这六大基本因素,你不可不知~

影响汽轮机寿命的基本因素：

1、热应力

金属因温度化不能自由伸缩而产生的应力，或金属本身温度不均匀使伸缩受制约而产生的应力，称为热应力。由于热应力是温度变化而产生的，所以也称温度应力或温差应力。

部件工作时，它的尺寸将因温度变化而伸缩。若部件的伸缩不受任何限制，温度变化只能使其变形，而不致产生应力。若部件不能自由伸缩，将会在其内部产生应力。

部件在受热或冷却时，若各部分温度不一致，变形将受制约。温度高的部分要膨胀伸长，温度低的部分则限制它的膨胀，结果在高温部位产生压应力。低温部位产生拉应力。

2、热冲击

热冲击是指由于急剧加热或冷却，使物体在较短的时间内产生大量的热交换，温度发生剧烈的变化时，该物体就要产生冲击热应力，这种现象称为热冲击。

一次大的热冲击，产生的热应力能超过材料的屈服极限，而导致金属部件的损坏。

3、应力松弛

钢材在高温和应力作用下，在应变量维持不变，应力随着时间的延长逐渐降低的现象，称为应力松弛。

金属材料在高温下发生应力松弛，是有一部分在初应力作用下产生的弹性变形逐渐地转化为塑性变形的结果。松弛现象与蠕变现象有着内在的联系，都是在高温和应力作用下的不断性变形过程，两者的区别仅在于蠕变时应力基本恒定不变，松弛时应力则不断在降低。

应力松驰发生在高温下工作的紧固件上，如锅炉、汽轮机上的螺栓、螺母、压紧弹簧等。这些零件在长期高温和应力作用下，塑性变形增加，应力下降，当松弛到一定程度后，就会引起汽缸和阀门漏汽，安全门提前起座，影响机组正常运行，甚至发生危险。

4、蠕变

应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。或者说金属在高温下，即使其所受的应力低于金属在该温度下屈服点，只要在高温下长期工作，也会发生缓慢的、连续的，不可恢复的塑性变形、这种现象称为金属的蠕变，

蠕变随时间的延续大致分3个阶段：①初始蠕变或过渡蠕变,应变随时间延续而增加，但增加的速度逐渐减慢；②稳态蠕变或定常蠕变，应变随时间延续而匀速增加，这个阶段较长；③加速蠕变，应变随时间延续而加速增加,直达破裂点。应力越大，蠕变的总时间越短；应力越小，蠕变的总时间越长。但是每种材料都有一个最小应力值，应力低于该值时不论经历多长时间也不破裂，或者说蠕变时间无限长，这个应力值称为该材料的长期强度。因此蠕变的结果是产生裂纹。

5、金属的热疲劳

当金属零部件被反复加热和冷却时，其内部将产主交变热应力，在此交变热应力反复作用下；零部件遭到破坏的现象称为金属的热疲劳。

金属材料疲劳断裂的特点是：

（1）载荷应力是交变的；

（2）载荷的作用时间较长；

（3）断裂是瞬时发生的；

（4）无论是塑性材料还是脆性材料，

在疲劳断裂区都是脆性的。汽轮机叶片的损坏形式主要是疲劳断裂。

6、热变形：

汽轮机在启动、停机和带负荷过程中，由于加热和冷却速度不同所形成的温差，除了使汽缸和转子等产生热膨胀外，还会使汽轮机产生变形现象。

热变形的规律:

从热膨胀原理知道，当金属部件温度均匀上升，沿长度方向的热膨胀也是均匀的。如果金属部件受热不均匀，两侧温度上升不一致，当上侧温度高于下侧时，金属部件上侧的膨胀量大于下侧的膨胀量，从而使金属部件向上弯曲，产生了热变形。热变形的规律是：温度高的一侧向外凸出，温度低的一侧向内凹进，即“热凸内凹”。

汽轮机的几种热变形:

1）上下缸温差引起的热变形

在汽轮机启动、停止过程中，上、下缸存在着温差，且上缸温度高于下缸温度，而使上缸变形大于下缸，引起气缸向上拱起，发生热翘曲变形，俗称猫拱背。这种变形使下缸底部径向间隙减小甚至消失，造成动静摩擦，同时还会使隔板和叶轮偏离正常时的垂直平面，使轴向发生摩擦。

2）汽缸、法兰内外壁温差引起的热变形

由于机械强度的需要，高压汽轮机法兰壁厚度比汽缸厚度大得多（约为4倍），，因此启动时法兰内外壁出现较大的温差，当法兰内外壁温差过大时，将引起法兰水平方向和垂直方向的变形，变形量与汽缸、法兰内外壁温差成正比。

3）转子的热弯曲

转子弯曲有两种情况：一种是弹性弯曲，即转子径向存在温差时，引起弯曲，温差消失后转子即恢复原状；另一种是塑性弯曲，即转子径向出现较大温差时，引起较大弯曲，温差消失后，转子不能恢复原状。弹性弯曲往往是塑性弯曲的起因，因此运行中应均匀的加热或冷却，以减少弯曲，避免产生塑性弯曲。

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