轉子受熱后出現(xiàn)的彎曲變形稱為熱彎曲。熱彎曲將導致轉子平衡狀態(tài)的變化,因此熱彎曲又稱為熱不平衡。
熱彎曲是一種較為常見的振動現(xiàn)象,引起熱彎曲的原因也是多種多樣的。本文僅討論熱彎曲的共性問題,即它們共有的振動特征。具體的熱彎曲問題,包括中心孔進油、動靜摩擦、發(fā)電機的熱彎曲等,則不在討論范圍內(nèi)。
01 熱彎曲的原因
1)材質缺陷
轉子材質的缺陷可以引起熱彎曲。如果材質不均勻,受熱后膨脹會不均勻,導致熱彎曲;若在制造階段轉子有殘余應力,受熱后應力釋放,也會導致熱彎曲。
2)暖機時間不夠
由于上下缸溫差的存在,停機后轉子上部的溫度比下部高,使轉子出現(xiàn)熱彎曲,投盤車后需要較長時間才能恢復。大型機組一般規(guī)定連續(xù)盤車的時間不能少于4h。如果盤車時間短,熱彎曲不能恢復,開機后就會出現(xiàn)振動。
3)轉子與水或冷蒸汽接觸
由于管道設計或運行操作方面的原因,水或冷蒸汽可以從主蒸汽管道、再熱蒸汽管道、抽汽管道、除氧器和汽封系統(tǒng)進入汽缸并與轉子接觸,引起局部溫度的降低,導致熱彎曲。
4)動靜摩擦
當轉子與靜止部件的間隙消失時,就會發(fā)生動靜摩擦,使接觸處的溫度升高,導致轉子溫度分布的不對稱,發(fā)生熱彎曲。
5)轉子中心孔進油
轉子中心孔進油之后,如果油在孔內(nèi)形成汽化一凝結的循環(huán),將對轉子產(chǎn)生不對稱的冷卻或加熱,產(chǎn)生熱彎曲。
6)套裝葉輪松動
套裝葉輪松動使熱阻變化,導致轉子與葉輪接觸的部位溫度不均勻,產(chǎn)生熱彎曲。
7)套裝部件的間隙消失將轉子蹩彎
8)發(fā)電機的熱彎曲
發(fā)電機轉子冷卻不均勻、內(nèi)摩擦力、短路也可以引起熱彎曲。
02 熱彎曲引起振動的機理
汽輪機轉子在高溫和高壓的蒸汽介質中工作,發(fā)電機轉子在投入勵磁電流后也會被加熱。一般來說,轉子溫度的均勻增加只會引起長度的增加,而不會使轉子產(chǎn)生彎曲。之所以發(fā)生熱彎曲,是由于轉子截面存在著某種不對稱的因素,包括溫度不對稱、應力不對稱、材質不對稱等等。