發(fā)電電動機轉(zhuǎn)動部件的疲勞計算考核值
2023-12-26
在變應(yīng)力作用下，機械零件的主要失效形式是疲勞斷裂。疲勞斷裂是與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)有關(guān)的斷裂。疲勞失效往往是在沒有明顯預(yù)兆的情況下突然發(fā)生的，因此常常造成嚴重的事故。據(jù)統(tǒng)計，飛機、車輛和機器中發(fā)生的事故有很大比例是疲勞失效造成的。因此，對于在變應(yīng)力作用下的零件進行疲勞強度計算是非常必要的。
抽水蓄能機組轉(zhuǎn)動部件按50年壽命設(shè)計，在每天啟停機10次的情況下，它的交變應(yīng)力小于材料在該累積次數(shù)下的疲勞極限，并有至少1.5倍的安全余量。有些電站按FKM標準1.5倍安全裕度考核。
交變應(yīng)力，又稱循環(huán)應(yīng)力，是隨時間作周期性變化的應(yīng)力。產(chǎn)生的原因是荷載作周期性變化，或是荷載不變，構(gòu)件作周期性運動。在應(yīng)力循環(huán)中，如應(yīng)力和應(yīng)力各自維持某一數(shù)值的，稱為“穩(wěn)定交變應(yīng)力”；如應(yīng)力和應(yīng)力隨時間改變其大小的，稱為“不穩(wěn)定交變應(yīng)力”。
交變應(yīng)力作用下構(gòu)件的破壞稱疲勞破壞，持久極限是交變應(yīng)力作用下經(jīng)過無數(shù)次變化而不使構(gòu)件產(chǎn)生破壞的應(yīng)力值，是對構(gòu)件疲勞強度計算的重要依據(jù)，對持久極限的討論在工程上有很重要的實際意義。
疲勞計算方法好多，比較難統(tǒng)一，有些電站是按廠家經(jīng)驗業(yè)績定。
由長時間大量的機組運行經(jīng)驗統(tǒng)計得知，因振動引起的部件疲勞與振幅值有直接關(guān)系，其規(guī)律有：
機組任何部件，不論其形狀、結(jié)構(gòu)如何，對于工作轉(zhuǎn)速為300r/min及以上的機組，振動頻率小于或等于基頻時，軸承或部件三個方向振幅小于一定值時，在長期運行中這些部件不會發(fā)生疲勞損壞。
對于剛度較大的部件，例如軸承座，當某一方向振幅超過某幅值時，在長期運行中與其他部件連接處，將會產(chǎn)生疲勞損壞，例如軸承座固定螺絲、二次灌漿等。
對于剛度較小的一些部件，例如管子與軸承座連接處等，當某一方向振動超過250um時，長期運行后會使這些部件與剛度大的部件連接處發(fā)生疲勞損壞。
經(jīng)過近二十年的高速發(fā)展，我國在發(fā)電電動機轉(zhuǎn)子關(guān)鍵部件可靠性分析技術(shù)，基于FKM準則的疲勞分析技術(shù)，全面考慮疲勞影響因素，提高部件疲勞壽命計算精度有了較大提高。
比如對于抽水蓄能機組的浮動磁軛疲勞分析，就有了以下認識：由于抽蓄機組頻繁啟停，正反轉(zhuǎn)的特性，過盈配合的轉(zhuǎn)子支架及磁軛將收到較大壓縮、拉伸應(yīng)力的頻繁轉(zhuǎn)換，其抗疲勞強度較低，這是其技術(shù)上難以克服的弱點。而浮動磁軛在靜態(tài)幾乎不受力（重力引起的應(yīng)力很?。淇蛊诤托阅芫秃躱k了，至于在運行工況，磁軛過盈與否，應(yīng)力狀態(tài)幾乎一致的。關(guān)鍵是浮動磁軛要確保停止，及啟動中磁軛要同心伸縮，及軸系穩(wěn)定。
來源：抽水蓄能與儲能技術(shù)交流
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