التلف الناتج عن الإرهاق في المكونات: فهم تأثيرات الاهتزاز

بالنسبة للأنواع المختلفة من وحدات مولدات التوربينات البخارية، تكون أشكال المكونات الديناميكية والثابتة معقدة ومتغيرة، ولا يمكن وصف تشوهها (السعة) بدالة بسيطة للإجهاد الديناميكي.

وبالتالي، من الخطأ تحديد إجهاد هذه المكونات بناءً على سعة الاهتزاز فقط.

على الرغم من ذلك، يمكن استخلاص بعض الأفكار من التحليل الإحصائي لعدد كبير من التجارب التشغيلية للوحدات.

1. معنى الاهتزاز المفرط

فيما يتعلق بسعة تحمل مولد التوربينات البخارية، هناك ثلاثة معانٍ على النحو التالي:

1. أكثر من 50 ميكرومتر وأقل من 120 ميكرومتر.

من الشائع في الموقع أن تهتز الوحدة بشكل مفرط عند السرعة المقدرة.

2. أكثر من 120 ميكرومتر وأقل من 300 ميكرومتر.

بالنسبة للوحدات التي تبلغ سرعتها المقدرة 3000 دورة في الدقيقة، يمكن أن يؤدي التشغيل المطول بسرعة التشغيل إلى اهتزاز مفرط.

قد تتعرض بعض الوحدات لبدء التشغيل والتوقف المتكرر عند تجاوز السرعة الحرجة للدوار.

3. أكثر من 300 ميكرومتر.

إذا كان الاهتزاز ناتجًا عن تذبذب غشاء الزيت منخفض التردد والرنين دون التوافقي في محمل المولد، فقد لا يسبب ضررًا كبيرًا على المدى القصير.

ومع ذلك، إذا كان الاهتزاز بتردد أساسي، يمكن أن يؤدي إلى حوادث خطيرة وضارة عند السرعة المقدرة، مثل الانحناء الكبير للعمود وتلف العمود.

إذا حدث الاهتزاز عند السرعة الحرجة لدوّار الضغط العالي في التوربينات، فقد يؤدي ذلك أيضًا إلى حوادث انحناء العمود.

وعلاوة على ذلك، إذا حدث الاهتزاز عند السرعة الحرجة لدوار المولد منخفض السرعة، حتى إذا لم يكن هناك ضرر ملحوظ للمولد، يمكن أن يؤدي الدوار غير المتوازن إلى زيادة اهتزاز دوار الضغط العالي عند السرعة الحرجة، مما يتسبب في حدوث احتكاك العمود وتفاقمه وفي النهاية وقوع حادث انحناء العمود.

هذه الثلاثة أنواع الاهتزازات يشار إليها عمومًا بالاهتزازات المفرطة والاهتزازات القوية والاهتزازات الكبيرة على التوالي.

فيما يتعلق بإجهاد المكونات الناجم عن الاهتزاز، فإن الاهتزازات المفرطة والاهتزازات القوية فقط هي ذات الصلة، حيث لا يمكن أن تحدث اهتزازات كبيرة أثناء تشغيل الوحدة على المدى الطويل.

إذا كان الاهتزاز هو التردد الأساسي، حتى لو كان موجودًا لفترة قصيرة فقط، فقد يؤدي ذلك إلى وقوع حادث اهتزاز كبير قبل أن يحدث إجهاد للمكون.

2. العلاقة بين قيمة السعة وإجهاد المكونات

وفقًا للإحصائيات التي تم جمعها من الخبرة الواسعة في تشغيل الوحدة على مدى فترة طويلة من الزمن، يرتبط إجهاد المكونات بسبب الاهتزاز ارتباطًا مباشرًا بقيمة السعة. وقد تم وضع القواعد التالية:

1. بالنسبة لأي مكون من مكونات الوحدة، بغض النظر عن الشكل أو الهيكل، عند التشغيل بسرعة 3000 دورة/دقيقة، إذا كان تردد الاهتزاز أقل من أو يساوي التردد الأساسي وكانت السعة القصوى للمحامل أو المكونات في ثلاثة اتجاهات أقل من 120 ميكرومتر، فلن تتعرض هذه المكونات للتلف الناتج عن الكلال أثناء التشغيل على المدى الطويل.

2. بالنسبة للأجزاء ذات الصلابة العالية، مثل ركائز المحامل، إذا تجاوزت السعة القصوى في اتجاه واحد 150 ميكرومتر، سيحدث تلف بسبب الكلال عند الوصلات مع الأجزاء الأخرى أثناء التشغيل على المدى الطويل، مثل براغي التثبيت لركيزة المحامل والحشو الثانوي.

3. بالنسبة للأجزاء ذات الصلابة المنخفضة، مثل الغطاء الطرفي لمرآة المولد حيث لا يكون الأنبوب متصلاً مباشرة بمقعد المحمل، إذا تجاوز الاهتزاز في اتجاه واحد 250 ميكرومتر، سيحدث تلف بسبب الكلال عند الوصلة بين هذه الأجزاء والأجزاء ذات الصلابة العالية بعد التشغيل الطويل الأجل، مثل الوصلة بين الأنبوب ومقعد المحمل.