Dommages de fatigue dans les composants : Comprendre les effets des vibrations

Pour les différents types de générateurs de turbines à vapeur, les formes des composants dynamiques et statiques sont complexes et variables, et leur déformation (amplitude) ne peut être décrite par une simple fonction de la contrainte dynamique. Par conséquent, il n'est pas correct de déterminer la fatigue de ces composants en se basant uniquement sur l'amplitude des vibrations. Malgré cela, certaines idées [...]

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Pour différents types de générateurs de turbines à vapeur, les formes des composants dynamiques et statiques sont complexes et variables, et leur déformation (amplitude) ne peut être décrite par une simple fonction de la contrainte dynamique.

Par conséquent, il n'est pas correct de déterminer la fatigue de ces composants en se basant uniquement sur l'amplitude des vibrations.

Malgré cela, l'analyse statistique d'un grand nombre d'expériences opérationnelles d'unités permet de tirer quelques enseignements.

1. Signification des vibrations excessives

En ce qui concerne l'amplitude du palier du générateur de turbine à vapeur, il y a trois significations possibles :

1. Plus de 50 μm et moins de 120 μm.

Il est courant sur le site que l'unité vibre excessivement à la vitesse nominale.

2. Plus de 120 μm et moins de 300 μm.

Pour les appareils dont la vitesse nominale est de 3 000 tr/min, un fonctionnement prolongé à la vitesse de travail peut entraîner des vibrations excessives.

Certaines unités peuvent connaître des démarrages et des arrêts fréquents lorsqu'elles dépassent la vitesse critique du rotor.

3. Plus de 300 μm.

Si la vibration est causée par une oscillation à basse fréquence du film d'huile et une résonance subharmonique dans le palier du générateur, elle peut ne pas causer de dommages significatifs à court terme.

Cependant, s'il s'agit d'une vibration de fréquence fondamentale, elle peut entraîner des accidents graves et nuisibles à la vitesse nominale, tels qu'une flexion importante de l'arbre et des dommages à l'arbre.

Si la vibration se produit à la vitesse critique du rotor à haute pression de la turbine, elle peut également entraîner des accidents par flexion de l'arbre.

En outre, si la vibration se produit à la vitesse critique du rotor du générateur à basse vitesse, même si le générateur ne subit aucun dommage notable, le rotor déséquilibré peut entraîner une augmentation de la vibration du rotor à haute pression à la vitesse critique, ce qui provoque et aggrave le frottement de l'arbre et, en fin de compte, un accident de flexion de l'arbre.

Ces trois les types de vibrations sont généralement appelées respectivement vibration excessive, vibration forte et vibration importante.

En ce qui concerne la fatigue des composants causée par les vibrations, seules les vibrations excessives et les vibrations fortes sont pertinentes, car les vibrations importantes ne peuvent pas se produire pendant le fonctionnement à long terme de l'unité.

Si la vibration est la fréquence fondamentale, même si elle n'est présente que pendant une courte période, elle peut entraîner un accident vibratoire majeur avant que la fatigue du composant ne se produise.

2. Relation entre la valeur de l'amplitude et la fatigue des composants

D'après les statistiques recueillies au cours d'une longue période de fonctionnement des unités, la fatigue des composants due aux vibrations est directement liée à la valeur de l'amplitude. Les règles suivantes ont été établies :

1. Pour tout composant de l'unité, quelle que soit sa forme ou sa structure, lorsqu'il fonctionne à une vitesse de 3 000 tr/min, si la fréquence de vibration est inférieure ou égale à la fréquence fondamentale et si l'amplitude maximale des roulements ou des composants dans les trois directions est inférieure à 120 micromètres, ces composants ne subiront pas de dommages dus à la fatigue au cours d'un fonctionnement à long terme.

2. Pour les pièces à forte rigidité, telles que les paliers, si l'amplitude maximale dans une direction dépasse 150 micromètres, des dommages dus à la fatigue se produiront au niveau des joints avec d'autres pièces pendant le fonctionnement à long terme, tels que les vis de fixation du palier et le coulis secondaire.

3. Pour les pièces à faible rigidité, telles que le couvercle d'extrémité d'un miroir de générateur où le tuyau n'est pas directement connecté au siège de roulement, si la vibration dans une direction dépasse 250 micromètres, des dommages dus à la fatigue se produiront au niveau de la connexion entre ces pièces et les pièces à forte rigidité après un fonctionnement à long terme, telles que la connexion entre le tuyau et le siège de roulement.

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Shane
Auteur

Shane

Fondateur de MachineMFG

En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.

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