熱變形

汽輪機在啟動、停機和帶負荷過程中，由於加熱和冷卻速度不同所形成的溫差，除了使汽缸和轉子等產生熱膨脹外，還會使汽輪機產生變形現象。

（一）熱變形的規律

從熱膨脹原理知道，當金屬部件溫度均勻上升，沿長度方向的熱膨脹也是均勻的。如果金屬部件受熱不均勻，兩側溫度上升不一致，當上側溫度高於下側時，金屬部件上側的膨脹量大於下側的膨脹量，從而使金屬部件向上彎曲，產生了熱變形。熱變形的規律是：溫度高的一側向外凸出，溫度低的一側向內凹進，即“熱凸內凹”。

（二）汽輪機的幾種熱變形

1．上下缸溫差引起的熱變形

在汽輪機啟動、停止過程中，上、下缸存在著溫差，且上缸溫度高於下缸溫度，而使上缸變形大於下缸，引起氣缸向上拱起，發生熱翹曲變形，俗稱貓拱背。這種變形使下缸底部徑向間隙減小甚至消失，造成動靜摩擦，同時還會使隔板和葉輪偏離正常時的垂直平面，使軸向發生摩擦。

引起上、下缸溫差的主要因素：

（1）上、下缸具有不同的重量和散熱面積。下缸布置有回熱抽汽管道，不僅重量大，而且散熱面積大，在同樣的加熱冷卻條件下，下缸加熱慢而散熱快，所以上缸溫度高於下缸溫度。

（2）汽缸內蒸汽上升，凝結水流至俠缸，使下缸受熱條件惡劣。

（3）當調節汽門開啟的順序不當造成部分進汽時，也會使上、下缸溫度不勻。

（4）汽輪機啟動中，汽缸疏水不暢；停機時有冷蒸氣從抽汽管道返回汽缸，都會使汽缸溫度下降。

（5）上、下缸保溫不良。

2．汽缸、法蘭內外壁溫差引起的熱變形

由於機械強度的需要，高壓汽輪機法蘭壁厚度比汽缸厚度大得多（約為4倍），，因此啟動時法蘭內外壁出現較大的溫差，當法蘭內外壁溫差過大時，將引起法蘭水平方向和垂直方向的變形，變形量與汽缸、法蘭內外壁溫差成正比。

3．轉子的熱彎曲

轉子彎曲有兩種情況：一種是彈性彎曲，即轉子徑向存在溫差時，引起彎曲，溫差消失後轉子即恢復原狀；另一種是塑性彎曲，即轉子徑向出現較大溫差時，引起較大彎曲，溫差消失后，轉子不能恢復原狀。彈性彎曲往往是塑性彎曲的起因，因此運行中應均勻的加熱或冷卻，以減少彎曲，避免產生塑性彎曲。