发电电动机转动部件的疲劳计算考核值
2023-12-26
在变应力作用下，机械零件的主要失效形式是疲劳断裂。疲劳断裂是与应力循环次数有关的断裂。疲劳失效往往是在没有明显预兆的情况下突然发生的，因此常常造成严重的事故。据统计，飞机、车辆和机器中发生的事故有很大比例是疲劳失效造成的。因此，对于在变应力作用下的零件进行疲劳强度计算是非常必要的。
抽水蓄能机组转动部件按50年寿命设计，在每天启停机10次的情况下，它的交变应力小于材料在该累积次数下的疲劳极限，并有至少1.5倍的安全余量。有些电站按FKM标准1.5倍安全裕度考核。
交变应力，又称循环应力，是随时间作周期性变化的应力。产生的原因是荷载作周期性变化，或是荷载不变，构件作周期性运动。在应力循环中，如应力和应力各自维持某一数值的，称为“稳定交变应力”；如应力和应力随时间改变其大小的，称为“不稳定交变应力”。
交变应力作用下构件的破坏称疲劳破坏，持久极限是交变应力作用下经过无数次变化而不使构件产生破坏的应力值，是对构件疲劳强度计算的重要依据，对持久极限的讨论在工程上有很重要的实际意义。
疲劳计算方法好多，比较难统一，有些电站是按厂家经验业绩定。
由长时间大量的机组运行经验统计得知，因振动引起的部件疲劳与振幅值有直接关系，其规律有：
机组任何部件，不论其形状、结构如何，对于工作转速为300r/min及以上的机组，振动频率小于或等于基频时，轴承或部件三个方向振幅小于一定值时，在长期运行中这些部件不会发生疲劳损坏。
对于刚度较大的部件，例如轴承座，当某一方向振幅超过某幅值时，在长期运行中与其他部件连接处，将会产生疲劳损坏，例如轴承座固定螺丝、二次灌浆等。
对于刚度较小的一些部件，例如管子与轴承座连接处等，当某一方向振动超过250um时，长期运行后会使这些部件与刚度大的部件连接处发生疲劳损坏。
经过近二十年的高速发展，我国在发电电动机转子关键部件可靠性分析技术，基于FKM准则的疲劳分析技术，全面考虑疲劳影响因素，提高部件疲劳寿命计算精度有了较大提高。
比如对于抽水蓄能机组的浮动磁轭疲劳分析，就有了以下认识：由于抽蓄机组频繁启停，正反转的特性，过盈配合的转子支架及磁轭将收到较大压缩、拉伸应力的频繁转换，其抗疲劳强度较低，这是其技术上难以克服的弱点。而浮动磁轭在静态几乎不受力（重力引起的应力很小），其抗疲劳和性能就很ok了，至于在运行工况，磁轭过盈与否，应力状态几乎一致的。关键是浮动磁轭要确保停止，及启动中磁轭要同心伸缩，及轴系稳定。
来源：抽水蓄能与储能技术交流
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