汽輪機(jī)葉片損壞原因的分析

1、<p>　　汽輪機(jī)葉片損壞原因的分析</p><p>　　[摘 要]在汽輪機(jī)發(fā)生的事故中，由于葉片損壞而發(fā)生的占主要部分。葉片損壞事故是指葉片斷裂、拉金和圍帶斷裂、鉚頭斷裂以及葉輪損壞等。葉片損壞是各式各樣的，引起損壞的原因也是多方面的。找出葉片損壞的原因并提出預(yù)防措施，這對(duì)汽輪機(jī)的安全運(yùn)行是有很大好處的。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]汽輪機(jī) 葉片 損壞 原因 </p&

2、gt;<p>　　中圖分類號(hào)：U664.113 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）06-0031-01 </p><p>　　汽輪機(jī)是高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械，將高溫高壓的蒸汽的動(dòng)能與熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。轉(zhuǎn)子作為這一轉(zhuǎn)化過程的主要部件，其工作條件十分復(fù)雜。不僅要承受高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力，而且有蒸汽的軸向、輻向沖擊力，以及由此而產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動(dòng)等。故而葉片的損壞事故經(jīng)常發(fā)生，下面就這一事

3、故類型作簡(jiǎn)要論述。 </p><p>　　一 葉片斷落的現(xiàn)象 </p><p>　　葉片在運(yùn)行中斷落一般有下列：現(xiàn)象： </p><p>　　1） 汽輪機(jī)內(nèi)部或凝汽器內(nèi)部有突然的響聲。 </p><p>　　2） 機(jī)組發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)或振動(dòng)明顯增大，這是由于轉(zhuǎn)子平衡被破壞或轉(zhuǎn)子與斷裂葉片發(fā)生碰撞 </p><p>　　摩擦

4、所致。有些較大容量的機(jī)組，葉片斷裂發(fā)生在高中壓轉(zhuǎn)子的中間級(jí)，機(jī)組的振動(dòng)雖沒有明顯的變化，但停機(jī)和啟動(dòng)過臨界轉(zhuǎn)速附近時(shí)機(jī)組的振動(dòng)明顯地變大。 </p><p>　　3） 葉片斷落后落入凝汽器內(nèi)，會(huì)將凝汽器的銅管打破。循環(huán)水漏入，使凝結(jié)水硬度和導(dǎo)電度 </p><p>　　突增，凝汽器水位迅速升高，凝結(jié)水泵電機(jī)的電流增大。 </p><p>　　4） 當(dāng)葉片損壞較嚴(yán)重而

5、且較多時(shí)，由于通流部分的尺寸發(fā)生變化，蒸汽流速、調(diào)節(jié)閥開度和 </p><p>　　監(jiān)測(cè)段壓力等同功率的關(guān)系將發(fā)生變化。 </p><p>　　5） 斷落的葉片進(jìn)入抽汽管，會(huì)使抽汽逆止閥卡澀。 </p><p>　　6） 停機(jī)過程中聽到機(jī)內(nèi)有金屬摩擦聲，惰走時(shí)間減少。 </p><p>　　二 葉片損壞的原因 </p><

6、p>　　葉片損壞的原因很多，但歸納起來(lái)有以下三方面。 </p><p>　?。ㄒ唬┤~片本身的原因， </p><p>　　1）振動(dòng)特性不合格。由于葉片頻率不合格，運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生共振而損壞者，在汽輪機(jī)葉片事故中為數(shù)不少。如果擾動(dòng)力很大，甚至運(yùn)行幾個(gè)小時(shí)后即能發(fā)生事故。這個(gè)時(shí)間的長(zhǎng)短，還和振動(dòng)特性、材料性能以及葉片結(jié)構(gòu)、制造加工質(zhì)量等有關(guān)。 </p><p>　　2）

7、設(shè)計(jì)不當(dāng)。葉片設(shè)計(jì)應(yīng)力過高或柵結(jié)構(gòu)不合理，以及振動(dòng)強(qiáng)調(diào)特性不合格等，均會(huì)導(dǎo)致葉片損壞。個(gè)別機(jī)組葉片甚薄，若鉚釘應(yīng)力較大，則鉚裝圍帶時(shí)容易產(chǎn)生裂紋。葉片鉚頭和圍帶湯裂事故發(fā)生的情況也不在少數(shù)。 </p><p>　　3） 材質(zhì)不良或錯(cuò)用材料。材料機(jī)械性能差，金屬組織有缺陷或有夾渣、裂紋等，葉片經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行后材料疲勞性能及衰減性能變差，或因腐蝕沖刷機(jī)械性能降低，這些都導(dǎo)致葉片損壞。 </p><p

8、>　　4）加工工藝不良。加工工藝不嚴(yán)格，例如表面粗糙度不好，留有加工刀痕，扭轉(zhuǎn)葉片的接刀處不當(dāng)，圍帶鉚釘孔或拉金孔處無(wú)倒角或倒角不夠或尺寸不準(zhǔn)確等，能引起應(yīng)力集中，從而導(dǎo)致葉片損壞。 有時(shí)低壓級(jí)葉片為了防止水蝕而采用防護(hù)措施，當(dāng)此措施的工藝不良時(shí)能使葉片損壞。 </p><p>　　5） 國(guó)內(nèi)由于焊接拉金或圍帶安裝工藝不良引起的葉片事故較多，應(yīng)引起重視。 </p><p>　?。ǘ?/p>

9、運(yùn)行方面的原因 </p><p>　　1）偏離額定頻率運(yùn)行。汽輪機(jī)葉片的振動(dòng)特性都是按運(yùn)行頻率為50HZ設(shè)計(jì)的，因此電網(wǎng)頻率降低時(shí)，可能使機(jī)組葉片的共振安全率變化而落入共振動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行，使葉片加速壞和斷裂。 </p><p>　　2）過負(fù)荷運(yùn)行。一般機(jī)組過負(fù)荷運(yùn)行時(shí)各級(jí)葉片應(yīng)力增大，特別是最后幾級(jí)葉片，葉片應(yīng)力隨蒸汽流量的增大而成正比增大外，還隨該幾級(jí)焓隆的增加而增大。因此機(jī)組過荷運(yùn)行時(shí)，

10、應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的熱力和強(qiáng)度核算。 </p><p>　　3）汽溫過低。新蒸汽溫度降低時(shí)，帶來(lái)兩種危害：一是最后幾級(jí)葉片處濕度過大，葉片受沖蝕，截而減小，應(yīng)力集中，從而引起葉片的損壞；二是當(dāng)汽溫降低而出力不降低時(shí)，流量熱必增加，從而引起葉片的過負(fù)荷，這同何況能引起葉片損壞。 </p><p>　　4）蒸汽品質(zhì)不良。蒸汽品質(zhì)不良會(huì)使葉片結(jié)垢，造成葉片損壞。葉片結(jié)垢使通道減小，造成級(jí)焓降增加，葉片應(yīng)

11、力增大。另外結(jié)垢也容易引起葉片腐蝕，使強(qiáng)度降低。 </p><p>　　5）真空過高或過低。真空過高時(shí)，可能使末級(jí)葉片過負(fù)荷和濕度增大，加速葉片的水蝕，容易引起葉片的損壞。另外，真空過低仍維持最大出力不變時(shí)，也可能使最后幾級(jí)過負(fù)荷而引起葉片損壞。 </p><p>　　6）水沖擊。運(yùn)行時(shí)汽輪機(jī)進(jìn)水的可能性很多，特別是近代大容量再熱機(jī)組，由于汽水系統(tǒng)相應(yīng)復(fù)雜，汽輪機(jī)進(jìn)水的可能性更有所增加，蒸

12、汽與水一起進(jìn)入汽輪機(jī)，產(chǎn)生水擊和汽缸等部件不規(guī)則冷卻和變形，造成動(dòng)靜部件碰磨，使葉片受到嚴(yán)重?fù)p壞。 </p><p>　　7）起停機(jī)與增減負(fù)荷操作不當(dāng)。如升速過快或加減負(fù)荷過快，汽輪機(jī)脹差過大，使汽輪機(jī)動(dòng)靜部分發(fā)生摩擦，導(dǎo)致葉片損壞。 </p><p>　　8）末級(jí)葉片根部回流沖刷。在低負(fù)荷、高真空下運(yùn)行，使末級(jí)葉片回流沖刷，損壞葉片。 </p><p>　　（三）

13、檢修方面的原因 </p><p>　　1）檢修不當(dāng)。如：動(dòng)靜部分間隙不符合標(biāo)準(zhǔn)；噴嘴隔板安裝不當(dāng)；起吊搬動(dòng)過程中碰傷葉片；或機(jī)內(nèi)和管道內(nèi)留有雜物等。 </p><p>　　2）新安裝機(jī)組若管道沖洗不干凈，通流部分零件安裝不牢固，運(yùn)行時(shí)有型砂異物或零件松脫等打傷葉片。 </p><p>　　3）由于調(diào)速系統(tǒng)不能維持空負(fù)荷，危急保安器失靈，使汽輪機(jī)甩負(fù)荷時(shí)超速；做超速試

14、驗(yàn)時(shí)發(fā)生異常情況，使機(jī)組嚴(yán)重超速引起葉片損壞。 </p><p>　　三 葉片事故原因的分析 </p><p>　　引起葉片事故的原因常常是很復(fù)雜的，是由多方面的原因決定的，但其中必有一種是起主要作用的。分析葉片事故應(yīng)當(dāng)抓住主要問題，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮。 </p><p>　　1）檢查葉片損壞情況。事故發(fā)生后，應(yīng)首先檢查事故的范圍和情況，斷落的葉片及連接件等應(yīng)盡可

15、能找出來(lái)。根據(jù)損壞情況、斷裂位置及斷面特征，初步分析事故起因。 </p><p>　　2）分析損壞葉片的折斷面。當(dāng)葉片因應(yīng)力過大而斷落時(shí)，斷面粗糙呈顆粒狀，并有斷面收縮現(xiàn)象。當(dāng)葉片因共振而疲勞損壞時(shí)，葉片斷面呈現(xiàn)明顯的疲勞線。葉片在共振狀態(tài)下運(yùn)行一段時(shí)期后，材料就會(huì)疲勞。首先是出現(xiàn)極細(xì)微的裂紋，隨后這些裂紋合并為較大的裂紋，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，疲勞裂紋逐漸擴(kuò)大，當(dāng)葉片剩下的沒有損壞的截面不再能承受住蒸汽彎曲應(yīng)力和離心

16、力所產(chǎn)生的應(yīng)力時(shí)，葉片便被拉斷。 </p><p>　　3）分析運(yùn)行及檢修資料。檢查事故發(fā)生前的運(yùn)行工況有無(wú)異常，對(duì)運(yùn)行檢修的歷史資料進(jìn)行研究分析。如運(yùn)行參數(shù)是否正常；曾否超載、超速；有無(wú)葉片結(jié)垢、腐蝕、水刷等情況；動(dòng)靜間隙是否符合標(biāo)準(zhǔn)等。 </p><p>　　4）金屬材料檢驗(yàn)分析。對(duì)材料進(jìn)行金相檢查、材料分析和機(jī)械性能試驗(yàn)，若有可能時(shí)應(yīng)做疲勞性能和衰減性能試驗(yàn)。 </p>

17、<p>　　5）頻率試驗(yàn)。測(cè)定葉片、葉片組各種振型的頻率，并同頻率的歷史資料進(jìn)行對(duì)比分析。 </p><p>　　6）強(qiáng)度核算。復(fù)核葉片尺寸進(jìn)行強(qiáng)度核算，檢查應(yīng)力是否過大和設(shè)計(jì)制造上是否存在問題。 </p><p>　　四防止葉片斷裂的措施因葉片的檢修技術(shù)比較復(fù)雜，工藝質(zhì)量要求較高，工期也較長(zhǎng)。所以在檢修和運(yùn)行中要做好措施，以盡量避免葉片斷裂的發(fā)生。在檢修方面，在檢修、起吊、搬

18、運(yùn)以及測(cè)頻的工作中，要嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)程、規(guī)范操作，防止對(duì)葉片造成傷害。在運(yùn)行方面，嚴(yán)格控制運(yùn)行參數(shù)，嚴(yán)格按照操作規(guī)程起停設(shè)備，嚴(yán)防設(shè)備超載、超速、超限運(yùn)行。 </p><p><b>　　五 結(jié)論 </b></p><p>　　汽輪機(jī)葉片損壞事故的原因是復(fù)雜的，該類事故給企業(yè)造成的損失也是非常大的。輕則使機(jī)組無(wú)法正常運(yùn)行，維護(hù)時(shí)間和成本增加，使機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益受到影響。

19、嚴(yán)重時(shí)，可能造成機(jī)組整級(jí)葉輪損壞，甚至整臺(tái)機(jī)組的報(bào)廢，其危害性是極大的。只有在對(duì)葉片損壞原因的詳細(xì)分析后，才能制訂出有效的預(yù)防措施，從根本上減少此類事故的發(fā)生。同時(shí)加強(qiáng)檢修、運(yùn)行人員的培訓(xùn)，增強(qiáng)企業(yè)員工的專業(yè)技能，保證機(jī)組的安全、高效運(yùn)行。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 山西省電力工業(yè)局編.汽輪機(jī)設(shè)備檢修技術(shù)水利電力出版