1、汽轮机热应力、热膨胀、热变形0 ( J; v1 c l |$ 汽轮机冷态启动，从开始冲转 23min 内，剧烈的换热使汽缸表面很快上升到蒸汽的饱和温度，尤其是转子表面上升更快。* b D g$ 5 7 j$ i6 Y _6 v2 ! d+ D) G2、对流放热：. v8 : v- ?6 i/ H 汽轮机部件的最大允许温差，由机组结构、汽缸转子的热应力、热变形以及转子与汽缸的胀差决定的。+ T% b) Z7 x4 f% W3 G6 E“ B: G h: Y4 T) |当蒸汽的温升率一定时，随着启动时间的增长及蒸汽参数的提高，蒸汽对金属单位时间的放热量并不相等，在金属部件内部引起的温差也不是定值。
2、当调节级的蒸汽温度升到满负荷所对应的蒸汽温度时（约为 503）蒸汽温度不再变化，此时金属部件内部温差达到最大值，在温升率变化曲线上的这一点为准稳态点，准稳态附近的区域为准稳态区。经过一段时间热量从内壁传到外壁，不考虑外壁的散热损失，内外壁温度相同，汽轮机进入稳定状态。8 P0 s+ G2 D V/ Q* V( H; R( 物体在加热或冷却时，物体内的温度时不均匀的，这是物体虽没有约束，物体各部分的膨胀是不同的，互相间受到约束，将产生热应力，高温区手压缩应力，低温区受拉伸应力。# 8 7 w: , C+ h9 p+ + o% K# i“ j2 A0 2 w“ 2、汽轮机启停和工况变化时汽缸和转子
3、的热应力：6 L) / Y) u6 b6 ( / w. t（1） 汽轮机冷态启动时的热应力：$ J/ c# W9 L+ y6 Z/ u 汽缸内壁受压应力，外壁受拉应力- Z! - g8 9 T转子外壁受压应力，内壁受拉应力+ J“ h! ?, / B. L7 U* （2） 汽轮机停机过程的热应力：4 b* M# W7 1 d6 6 x4 L- c9 ; B 汽缸内壁受拉应力，外壁受压应力 9 Z/ r2 j! ( y转子外壁受压应力，外壁受拉应力5 6 I, n- P! N3 m 汽轮机从冷态启动，稳定工况下运行至停机过程中，转子表面的热应力由压缩变化拉伸，中心孔的热应力由拉伸变为压缩。汽缸内
4、外壁变化也是如此，刚好完成一个交变热应力循环。在交变应力的反复作用下，金属表面出现疲劳裂纹，并逐渐扩展，以致断裂，由于汽轮机正常运行时间长，启停时产生的热应力的频率很低，故称这种交变热应力为低周波应力又称低周疲劳，一般机械的交变应力称为高周波应力。$ N9 V: r6 S5 N; C（3） 汽轮机启动时的热应力： V9 Q I“ t- o; O l+ q% t. n8 ?! s3、热冲击：+ W8 : * U6 H* B% x所谓热冲击，就是蒸汽与汽缸转子等金属部件之间在短时间内有大量的热交换，金属部件的温度差直线上升，热应力增大，甚至超过了材料的屈服极限，严重时一次大的热冲击就会造成部件的损
5、坏，汽轮机部件受到热冲击时，取决于蒸汽和部件表面的温差、蒸汽的放热系数，造成热冲击有下列原因： l0 p, Q% b最大热应力部位通常是高压缸调节级处，再热机组中压缸进汽区、高压转子在调节级前后的汽封处、中压转子的前汽封处，这些部件的工作温度高，启停和工况变化时，温度变化大，温差也大，热应力也最大，此外当构件的结构有突变，如叶轮根部、轴肩处过渡圆角、轴封槽处有热应力集中现象，使得上述部位的热应力比光表面大 24 倍。4 G+ X# c/ c5 ( O（5） 工作应力与热应力叠加：7 z( F b9 t Z“ B1 D$ B E% U. 1 T3 A机组启动和加负荷过程中，转子表面产生压应力，中
6、心孔则是热拉应力和离心力的叠加，因此在机组启动和加负荷过程中应限制转子表面与中心孔的温差，已达到限制中心孔热应力的目的。“ L5 U$ D9 L. J1 5 k/ i# h 机组停机和减负荷过程，转子表面承受热拉应力和离心拉应力的叠加作用，中心孔承受压缩应力，此外由于应力集中部位如叶轮根部、轴封槽处的热应力比转子表面大得多，在停机和减负荷过程中，要限制转子表面的热应力，停机时蒸汽温度下降速度要小于启动使得温升速度。4 ) % P6 L T（6） 螺栓的热应力：7 d“ C“ I 3 ?8 u2 z机组启动时，由于汽缸法兰的温度高于螺栓的温度，在螺栓上引起附加热应力。- B( g9 l; 7 f5 O+ g7 d: D汽轮机安装和检修后，为防止法拦结合面漏汽，将螺栓拧紧，在螺栓上产生很大的拉伸预应力。2 M* I. T0 n H, c在运行中，由于螺栓的材料蠕变松弛现象，使螺栓塑性变形，预紧拉伸应力将会减少，新安装机组和大修机组在最初的几次启动，应特别注意控制螺栓和法兰的温度，使温差控制在规定范围内。
