發電電動機轉動部件的疲勞計算考核值
2023-12-26
在變應力作用下，機械零件的主要失效形式是疲勞斷裂。疲勞斷裂是與應力循環次數有關的斷裂。疲勞失效往往是在沒有明顯預兆的情況下突然發生的，因此常常造成嚴重的事故。據統計，飛機、車輛和機器中發生的事故有很大比例是疲勞失效造成的。因此，對于在變應力作用下的零件進行疲勞強度計算是非常必要的。
抽水蓄能機組轉動部件按50年壽命設計，在每天啟停機10次的情況下，它的交變應力小于材料在該累積次數下的疲勞極限，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。
交變應力，又稱循環應力，是隨時間作周期性變化的應力。產生的原因是荷載作周期性變化，或是荷載不變，構件作周期性運動。在應力循環中，如應力和應力各自維持某一數值的，稱為“穩定交變應力”；如應力和應力隨時間改變其大小的，稱為“不穩定交變應力”。
交變應力作用下構件的破壞稱疲勞破壞，持久極限是交變應力作用下經過無數次變化而不使構件產生破壞的應力值，是對構件疲勞強度計算的重要依據，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，比較難統一，有些電站是按廠家經驗業績定。
由長時間大量的機組運行經驗統計得知，因振動引起的部件疲勞與振幅值有直接關系，其規律有：
機組任何部件，不論其形狀、結構如何，對于工作轉速為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生疲勞損壞。
經過近二十年的高速發展，我國在發電電動機轉子關鍵部件可靠性分析技術，基于FKM準則的疲勞分析技術，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，正反轉的特性，過盈配合的轉子支架及磁軛將收到較大壓縮、拉伸應力的頻繁轉換，其抗疲勞強度較低，這是其技術上難以克服的弱點。而浮動磁軛在靜態幾乎不受力（重力引起的應力很小），其抗疲勞和性能就很ok了，至于在運行工況，磁軛過盈與否，應力狀態幾乎一致的。關鍵是浮動磁軛要確保停止，及啟動中磁軛要同心伸縮，及軸系穩定。
來源：抽水蓄能與儲能技術交流
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