简介

汽轮机热变形分析(热变形的规律 汽轮机的几种热变形)

简介

金属变形的一种，金属在再结晶温度以上的塑性变形。热变形时加工硬化与再结晶过程同时存在，而加工硬化又几乎同时被再结晶消除。由于热变形是在高温下进行的，金属在加热过程中表面易产生氧化皮，使精度和表面质量较低。自由锻、热模锻、热轧、热挤压等工艺都属于热变形加工。

汽轮机热变形分析

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。

引起上、下缸温差的主要因素：

（1）上、下缸具有不同的重量和散热面积。下缸布置有回热抽汽管道，不仅重量大，而且散热面积大，在同样的加热冷却条件下，下缸加热慢而散热快，所以上缸温度高于下缸温度。

（2）汽缸内蒸汽上升，凝结水流至侠缸，使下缸受热条件恶劣。

（3）当调节汽门开启的顺序不当造成部分进汽时，也会使上、下缸温度不匀。

（4）汽轮机启动中，汽缸疏水不畅；停机时有冷蒸气从抽汽管道返回汽缸，都会使汽缸温度下降。

（5）上、下缸保温不良。

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。