热变形与热应力

鲁兰军

        热变形：
        A原因：当汽缸或转子周向温度不均，膨胀量不同时，产生热变形。
        下汽缸有管道，散热面积大，又受冷气流冲刷，且保温条件差，散热量相对较大；在停机后或启动冲转时，汽缸内蒸汽流量较小，自然对流使上、下缸出现温差，汽缸产生拱形变形；下缸积水，也出现上、下缸温差增大。法兰厚且单面接触蒸汽，出现内、外壁温差，产生翘曲，使汽缸产生椭圆变形。
        转子弯曲原因：水冲击，动、静摩擦，盘车不当。
        B危害：使汽封的径向间隙变化，若间隙消失—动、静摩擦—转子弯曲—机组振动—摩擦加剧—转子弯曲增大，形成恶性循环。
        C控制：加强汽缸保温和疏水，控制上、下缸温差和法兰内外壁温差；防止水冲击；按规程进行盘车；若发生摩擦，立即降速或停机。
        热应力：
        A原因：热应力是物体膨胀或冷却受阻，内部产生的应力。
        在结构上保证零件能自由膨胀和收缩，是减小热应力的必要条件。但在机组启、停和变负荷过程中，汽缸和转子被蒸汽加热或冷却。由于物体存在热阻，热量传递时，其内部必然出现径向和轴向温差。温差的存在，各部分自由膨胀量不同，而固体部分受分子力的作用，高温部分的膨胀受低温部分阻碍，产生压应力；低温部分受高温部分膨胀的拉伸，产生拉应力；零件内部因温差而膨胀受阻产生的应力，也称热应力。运行中不可避免。加热或冷却速度愈快，单位时间传递的热量愈大，零部件内部的温差愈大，热应力愈大。
        B危害：热应力可使零件应力超过材料的许用应力，另外，热应力是交变应力，使零件产生疲劳损伤，出现裂纹，降低使用寿命。交变应力幅度值愈大，每一个应力循环的寿命损耗愈大，零件的使用寿命愈短。
        C控制：运行中减小热应力的途径是控制蒸汽的温变速度和变负荷速度。控制热应力在允许的范围内，尽可能加快启、停速度，减小启、停损失，以获取最大的经济效益。

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