汽轮机叶片损坏原因及预防

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1、汽轮机叶片损坏原因及预防摘要:汽轮机叶片损坏事故包括叶片裂纹、断落、水蚀、围带飞脱、拉筋开焊或断裂。叶片损坏是电厂常见的一种设 备损坏事故。本文从常见叶片事故发生时的征象入手,介绍了叶片损坏的原因最后提出了防止叶片断裂和损坏事故的 发生的方法。关键词:叶片;损坏;事故常见叶片事故发生时的征象单个叶片或围带断落飞出时,会发生金属撞击声;调节级围带飞脱时,如果堵在下一级叶片上或调节级后某级叶片断 落时通流部分堵塞,将使调节级汽室压力或某些抽汽压力升高;低压末级叶片或围带飞脱落入凝汽器时,在凝汽器内 有碰击声,若打坏凝汽器铜管,将会使凝结水硬度和电导率突增,热井水位增高,凝结水冷却度增大;当叶片不对

2、称脱 落较多时,使转子不平衡,引起机组振动明显增大。叶片损坏的原因.1 叶片本身的原因.1.1 振动特性不合格。由于叶片频率不合格,运行时产生共振而损坏者,在汽轮机叶片事故中为数不少。如果扰动 力很大,甚至运行几个小时后即能发生事故。这个时间的长短,还和振动特性、材料性能以及叶片结构、制造加工质 量等有关。.1.2 设计不当。叶片设计应力过高或栅结构不合理,以及振动强调特性不合格等,均会导致叶片损坏。个别机组叶片甚薄,若铆钉应力较大,则铆装围带时容易产生裂纹。叶片铆头和围带汤裂事故发生的情况也不在少数。.1.3 材质不良或错用材料。材料机械性能差,金属组织有缺陷或有夹渣、裂纹等,叶片经过长期运

3、行后材料疲劳性 能及衰减性能变差,或因腐蚀冲刷机械性能降低,这些都导致叶片损坏。.1.4 加工工艺不良。加工工艺不严格,例如表面粗糙度不好,留有加工刀痕,扭转叶片的接刀处不当,围带铆钉孔或 拉金孔处无倒角或倒角不够或尺寸不准确等,能引起应力集中,从而导致叶片损坏。有时低压级叶片为了防止水蚀而 采用防护措施,当此措施的工艺不良时能使叶片损坏。国内由于焊接拉金或围带安装工艺不良引起的叶片事故较多, 应引起重视。.2 运行方面的原因2.2.1偏离额定频率运行。汽轮机叶片的振动特性都是按运行频率为50HZ设计的，因此电网频率降低时，可能使机组 叶片的共振安全率变化而落入共振动状态下运行,使叶片加速坏和

4、断裂。.2.2 过负荷运行。一般机组过负荷运行时各级叶片应力增大，特别是最后几级叶片，叶片应力随蒸汽流量的增大而 成正比增大外，还随该几级焓隆的增加而增大。因此机组过荷运行时，应进行详细的热力和强度核算。.2.3 汽温过低。新蒸汽温度降低时，带来两种危害:一是最后几级叶片处湿度过大，叶片受冲蚀，截而减小，应力集 中，从而引起叶片的损坏;二是当汽温降低而出力不降低时，流量热必增加，从而引起叶片的过负荷，这同何况能引起 叶片损坏。.2.4 蒸汽品质不良。蒸汽品质不良会使叶片结垢，造成叶片损坏。叶片结垢使通道减小，造成级焓降增加，叶片应力 增大。另外结垢也容易引起叶片腐蚀，使强度降低。.2.5 真空

5、过高或过低。真空过高时，可能使末级叶片过负荷和湿度增大，加速叶片的水蚀，容易引起叶片的损坏。另 外，真空过低仍维持最大出力不变时，也可能使最后几级过负荷而引起叶片损坏。.2.6 水冲击。运行时汽轮机进水的可能性很多，特别是近代大容量再热机组，由于汽水系统相应复杂，汽轮机进水的 可能性更有所增加，蒸汽与水一起进入汽轮机，产生水击和汽缸等部件不规则冷却和变形，造成动静部件碰磨，使叶片 受到严重损坏。.2.7 机组振动过大。 起动、停机与增减负荷时操作不当,如改变速度太快,胀差过大等,使动静部分发生摩擦,导致 叶片损坏。.2.8 停机后主汽阀关闭不严而未开启疏水阀,有可能使蒸汽漏入机内,引起叶片腐蚀

6、等。防止叶片断裂和损坏事故的发生.1 在运行管理,特别是电网频率的管理方面,应采取以下措施:.1.1 电网应保持在定额频率和正常允许变动范围内稳定运行。根据叶片损坏事故的分析统计,电网频率偏离正常值 是造成叶片断裂的主要原因,因此对频率的管理极为重要。.1.2 避免机组过负荷运行,特别是防止既是低频率运行又是过负荷运行。对于机组的提高出力运行,必须事先对机 组进行热力计算和对主要部件进行强度核算,并确认强度允许后才可,否则是不允许的。.1.3 加强运行中的监视。机组起停和正常运行时,必须加强对各运行参数（例如汽压、汽温、出力、真空等）的监视, 运行中不允许这些参数剧烈波动。严格执行规章制度,起

7、停必须合理,防止动静部件在运行中发生摩擦。近年来,大容 量机组不断增加,由于运行和起停操作复杂,这些机组发生水击而损坏叶片的情况为数不少。另外,由于大机组末几级 使用长叶片,水蚀也是一个威胁。.1.4 加强汽水品质监督,防上叶片结垢、腐蚀。.1.5 经常倾听机内声音,检查振动情况的变化,分析各级汽压数值和凝结水水质情况若出现断叶征象,如通流部分 发生可疑响声,机组出现异常振动,在负荷不变或相对减小情况下中间级汽压升高或凝结水硬度升高,导电度突然增 大等,应及时处理,避免事故扩大。.1.6 停机后加强对主汽阀严密性的检查,防止汽水漏入汽缸。停机时间较长的机组,包括为消除缺陷安排的工期较 长的停机

8、,应认真做好保养工作,防止通流部分锈蚀损坏。.2 在检修管理方面应采取如下措施 .2.1 每台汽轮机的主要级叶片,应建立完整的技术档案。新装机组,投运前必须对叶片的振动特性进行全面测定。 对不调频叶片,要检验频率分散率;对调频叶片,除分散率外,尚需鉴定其共振安全率。对调频叶片,若发现叶片落人共 振状态,应尽快采取措施,按实际情况进行必要的调整。.2.2 检修中认真仔细地对各级叶片及其拉金、围带等进行检查。发现有缺陷或怀疑缺陷有时,应进行处理并设法加 以消除。对具有阻尼拉金的叶片,要特别细心检查,必须保持阻尼拉金的完好。 在检查过程中,如果怀疑叶片或叶根 有裂纹,则要进行必要的探伤。目前,采用超

9、声波探伤,不仅能检查叶片和叶轮等部件的表面有无裂纹存在,而且能对 叶根在轮槽内部的部位进行探伤,检查叶根有无裂纹。.2.3 喷嘴叶片如发现有弯曲变形,应设法校正,通流部分应清理干净,防止遗留杂物,紧固件应加松保险,以防振动 脱落。.2.4 起吊搬运时防止将叶片碰损。喷砂清洗时砂粒要细。叶片和叶轮上不准用尖硬工具修刮,更严格禁止电焊。叶 片酸洗时不应将叶片冲刷过度,清洗后应将酸液清洗干净,防止腐蚀。避免用单个叶片或叶片组来盘动转子,以免将叶 片弄弯。.2.5 发现叶片断落、裂纹和各种损伤变形,要认真分析研究,找出原因,采取措施。对损坏的叶片,行用肉眼检查有 无加工不良、冲刷、腐蚀、机械损伤、扭曲

10、变形、松动位移等异常迹象。对断落、裂纹叶片要保留实物,保护断面。 仔细检查分析断口位置、形状、断面特征、受力状态等,并对照原始频率数据,作必要的测试鉴定。在叶片换装、拆卸过程中,要对叶片的制造、安装质量作出鉴定。为进一步分析损伤原因,应对断面和裂纹作出金相、 硬度检验,必要时进行材料分析和机械性能试验,以确定裂纹和材质状况。 对同级无外观损伤的叶片进行探伤检验, 并根据损伤叶片的原因分析总结,采取相应的处理措施,防止重复发生。对受机械损作或摩擦损伤的叶片、除认真排 除原因外,对可能造成应力集中的裂纹和缺口应进行整修,以防止缺陷扩大。对弯扭变形叶片的加热整形要慎重,须按 材质严格控制加热温度,防止超温淬硬,必要时进行回火处理,消除残余应力和淬硬组织。对异常水刷或腐蚀造成的叶片损伤应查明原因,采取措施,消除不利因素。叶片的焊补和焊热闹必须持慎重态度,应按不同材质制定专门焊接工艺 方案,通过小型试验成功后再采用。采取以上措施将能帮助我们把叶片的断事故控制在最小程度,从而提高汽轮机运 行的安全性和经济性。