發(fā)電電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的疲勞計(jì)算考核值
2023-12-26
在變應(yīng)力作用下，機(jī)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(yán)重的事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，飛機(jī)、車輛和機(jī)器中發(fā)生的事故有很大比例是疲勞失效造成的。因此，對(duì)于在變應(yīng)力作用下的零件進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算是非常必要的。
抽水蓄能機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件按50年壽命設(shè)計(jì)，在每天啟停機(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(yùn)動(dòng)。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(shí)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(duì)構(gòu)件疲勞強(qiáng)度計(jì)算的重要依據(jù)，對(duì)持久極限的討論在工程上有很重要的實(shí)際意義。
疲勞計(jì)算方法好多，比較難統(tǒng)一，有些電站是按廠家經(jīng)驗(yàn)業(yè)績定。
由長時(shí)間大量的機(jī)組運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)得知，因振動(dòng)引起的部件疲勞與振幅值有直接關(guān)系，其規(guī)律有：
機(jī)組任何部件，不論其形狀、結(jié)構(gòu)如何，對(duì)于工作轉(zhuǎn)速為300r/min及以上的機(jī)組，振動(dòng)頻率小于或等于基頻時(shí)，軸承或部件三個(gè)方向振幅小于一定值時(shí)，在長期運(yùn)行中這些部件不會(huì)發(fā)生疲勞損壞。
對(duì)于剛度較大的部件，例如軸承座，當(dāng)某一方向振幅超過某幅值時(shí)，在長期運(yùn)行中與其他部件連接處，將會(huì)產(chǎn)生疲勞損壞，例如軸承座固定螺絲、二次灌漿等。
對(duì)于剛度較小的一些部件，例如管子與軸承座連接處等，當(dāng)某一方向振動(dòng)超過250um時(shí)，長期運(yùn)行后會(huì)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子關(guān)鍵部件可靠性分析技術(shù)，基于FKM準(zhǔn)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(jì)算精度有了較大提高。
比如對(duì)于抽水蓄能機(jī)組的浮動(dòng)磁軛疲勞分析，就有了以下認(rèn)識(shí)：由于抽蓄機(jī)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(qiáng)度較低，這是其技術(shù)上難以克服的弱點(diǎn)。而浮動(dòng)磁軛在靜態(tài)幾乎不受力（重力引起的應(yīng)力很小），其抗疲勞和性能就很ok了，至于在運(yùn)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(dòng)磁軛要確保停止，及啟動(dòng)中磁軛要同心伸縮，及軸系穩(wěn)定。
來源：抽水蓄能與儲(chǔ)能技術(shù)交流
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