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轉(zhuǎn)子裂紋具有緩慢增長特性，是造成轉(zhuǎn)子破壞的一種嚴(yán)重故障模式。裂紋從產(chǎn)生到發(fā)展的增長速率及表現(xiàn)特征經(jīng)歷幾個階段，直到剩余的轉(zhuǎn)子橫截面減小到無法承受對其施加的復(fù)雜應(yīng)力載荷時迅速發(fā)生脆性斷裂。轉(zhuǎn)子斷裂瞬間存儲在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的能量被突然釋放，由多起轉(zhuǎn)子斷裂事故現(xiàn)場可見，飛出的斷軸擊穿混凝土及廠房，形成的破壞力是災(zāi)難性的。為此重視并正確診斷出現(xiàn)裂紋轉(zhuǎn)子的振動特征，并由此提取到早期裂紋轉(zhuǎn)子振動數(shù)據(jù)加以準(zhǔn)確分析就變的尤為重要。

1.轉(zhuǎn)子裂紋形成原因
不平衡質(zhì)量是轉(zhuǎn)子的主要激振力，假設(shè)轉(zhuǎn)子只承受不平衡力，則轉(zhuǎn)子的運(yùn)動軌跡將表現(xiàn)為完全正圓的同步運(yùn)動，此時轉(zhuǎn)子一側(cè)始終承受恒定的拉應(yīng)力，一側(cè)始終承受恒定的壓應(yīng)力，無交變應(yīng)力循環(huán)存在。但轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中還受靜止的重力作用，水平和垂直方向彎曲度不同，此時轉(zhuǎn)子承受1X的應(yīng)力循環(huán)，最大應(yīng)力出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子外表面。典型的轉(zhuǎn)子運(yùn)動軌跡為橢圓形，此時轉(zhuǎn)子會出現(xiàn)2X的應(yīng)力循環(huán)。因此，即便是在正常的1X運(yùn)行條件下，轉(zhuǎn)子始終處于1X和2X混合的復(fù)雜應(yīng)力循環(huán)中。因轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性、共振等因素影響在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中還存在較為復(fù)雜的次同步、超同步諧波，這就使轉(zhuǎn)子處于更加復(fù)雜的交變應(yīng)力循環(huán)中。

轉(zhuǎn)子裂紋往往容易發(fā)生在應(yīng)力集中部位，如轉(zhuǎn)子直徑突然變化處、過盈配合的套裝部件套裝處、鍵槽、鉆孔、螺紋或其他不連續(xù)性等幾何因素；以及轉(zhuǎn)子表面加工缺陷、電腐蝕、化學(xué)腐蝕缺陷、材料缺陷（氣孔、夾渣、金相組織不均勻等）。由來自于靜態(tài)和動態(tài)彎曲、扭轉(zhuǎn)，靜態(tài)徑向載荷，熱沖擊以及焊接，熱處理等對轉(zhuǎn)子造成的應(yīng)力均會產(chǎn)生周期性變化的局部應(yīng)力場。在應(yīng)力集中部位將超出材料的抗拉強(qiáng)度，形成局部微小裂紋。

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在啟停機(jī)過程中溫升速率過大，尤其高蒸汽參數(shù)汽輪機(jī)沒有充分的暖機(jī)或者停機(jī)過程冷卻過快，前者轉(zhuǎn)子表面承受非常大的壓應(yīng)力，后者轉(zhuǎn)子表面承受拉應(yīng)力，易在應(yīng)力集中位置超出材料強(qiáng)度形成表面裂紋；水沖擊事故轉(zhuǎn)子表面急劇冷卻，在轉(zhuǎn)子表面處承受極大的拉應(yīng)力，在水沖擊位置形成表面網(wǎng)狀裂紋；劇烈的摩擦因一般發(fā)生在轉(zhuǎn)子局部位置，摩擦表面溫度迅速升高，局部形成極大壓應(yīng)力，摩擦消失后轉(zhuǎn)子不但會形成折線形永久彎曲，還會在摩擦位置形成表層裂紋。

2.不同原因?qū)е碌霓D(zhuǎn)子裂紋形狀特性
轉(zhuǎn)子承受過大的拉壓循環(huán)應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋，裂紋端部呈尖端狀并不斷擴(kuò)散，并與拉伸應(yīng)力場垂直，如果轉(zhuǎn)子只承受簡單的拉壓應(yīng)力，如轉(zhuǎn)子因不平衡導(dǎo)致的同步弓形回轉(zhuǎn)、整數(shù)倍諧波及靜載荷，則在轉(zhuǎn)子表面表現(xiàn)為橫向裂紋（如圖2-1上圖）。

在長距離輸電線路中如設(shè)置串補(bǔ)裝置則電網(wǎng)震蕩易與轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)固有頻率發(fā)生共振，在轉(zhuǎn)子表面形成的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力最大。單純的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力會產(chǎn)生方向與轉(zhuǎn)子軸線呈450角的拉伸應(yīng)力場，往往會在轉(zhuǎn)子表面形成螺旋狀裂紋（如圖2-1下圖）。

實際的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)承受拉伸和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力共同作用，通常彎曲應(yīng)力作為主導(dǎo)應(yīng)力存在。如果因電網(wǎng)震蕩形成軸系扭轉(zhuǎn)共振，則扭轉(zhuǎn)應(yīng)力成為主導(dǎo)應(yīng)力，仔細(xì)觀察轉(zhuǎn)子裂紋的形狀可以定性分析哪種應(yīng)力占據(jù)主導(dǎo)地位。