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简答题汽轮机运行中，其汽缸受哪些作用力？这些作用力在汽缸内产生什么样的应力状态？这些作用力在什么条件下最大？它们对汽缸安全工作有何影响？在运行中如何保证汽缸安全工作？
  • 汽轮机运行中，其汽缸承受的作用力有：蒸汽与大气压力差产生的作用力；隔板或隔板套作用在汽缸上的力；汽缸内、外壁温差产生的热应力；连接管道作用在汽缸上的力。
    蒸汽与大气压力差产生的作用力，在汽缸壁内部产生切向、轴向和径向应力；在高、中压汽缸的法兰内还产生弯曲应力；在其螺栓内产生拉应力。隔板或隔板套作用在汽缸上的力，在其与汽缸的接触面产生挤压应力；蒸汽喷射对隔板产生的反作用力，通过隔板的挂耳传递给汽缸，在汽缸内产生剪切应力；汽缸内、外壁温差产生切向、轴向和径向热应力。连接管道作用在汽缸上的力，在汽缸壁内产生局部的拉、压应力或剪切应力。
    除凝汽式汽轮机的最末几级和低压排汽室外，其内部蒸汽压力大于大气压力，承受蒸汽表压力在其内壁产生的作用力，其中以进汽部分蒸汽压力最高，特别是在其进汽超压的最大流量工况，汽缸、法兰和螺栓承受的蒸汽作用力最大。对于其低压最末几级和低压排汽室，内部压力低于大气压力，主要承受大气的作用力，它随凝汽器真空升高而增大。隔板或隔板套作用在汽缸上的力，以最大流量工况时最大。汽缸内的热应力，与汽缸内、外壁温差成比例，温差愈大，热应力愈大。连接管道作用在汽缸上的力，与管道连接的状态有关。
    对于汽缸的高、中压部分，若运行中其内、外压力差过大而超过最大许用值，其最大应力可能超过材料的许用应力；螺栓因变形而使预紧力消失，法兰结合面出现张口，产生漏汽，冲刷法兰结合面，破坏结合面的严密性。对于汽缸的低压部分，其内部压力低于大气压力，主要解决刚度问题，同时防止排汽压力高于大气压力。因为排汽压力升高，排汽温度随之升高，排汽缸的垂直膨胀量增大，破坏转子或汽缸中心线的自然垂弧，可能引起机组振动，造成动、静部分摩擦；而且可能造成凝汽器铜管泄漏，影响凝结水的质量。在汽轮机启停和变负荷过程中热应力为交变应力，热应力过大将使材料提前出现疲劳裂纹，还可能使合成应力超过许用应力。连接管道作用在汽缸上的力过大将阻碍汽轮机自由膨胀，严重时会引起汽缸中心线偏斜，或与台板脱离，造成推力轴承烧毁，或激起机组强烈振动。
    只要在安装时注意控制连接管道作用在汽缸上的力；在运行中控制主蒸汽和调节级后蒸汽的参数不超过最大许用值；汽缸内、外壁温差和法兰内、外壁温差不超过最大允许值，可以保证汽缸的安全。

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