汽輪機葉片斷裂原因分析及防范措施

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1、汽輪機葉片斷裂原因分析及防范措施汽輪機葉片斷裂原因分析及防范措施汽輪機葉片斷裂原因分析及防范措施汽輪機葉片斷裂原因分析及防范措施汽輪機葉片斷裂原因分析及防范措施伍爵技術(shù)協(xié)作信息技術(shù)推廣與應(yīng)用汽輪機葉片斷裂原因分析及防范措施武有軍李恒坤/蒙華泰熱電廠摘要:由于汽輪機葉片工作務(wù)件惡劣,受力情況比較復雜,斷裂事故較常發(fā)生,且后果又比較嚴重,所以對葉片斷裂的原因進行分析,同時提出相關(guān)防范措施就顯得尤為重要,文章就此進行分析.關(guān)鍵詞:汽輪機;葉片斷裂一,引言在汽輪機發(fā)生的事故中,由于汽輪機葉片損壞而發(fā)生的占主要

2、部分,而這其中汽輪機葉片的斷裂,對機組的運行來說是一種危害甚大且較多發(fā)生的故障.葉片斷裂事故的防止,又因單機容量日益增大,葉片長度增加,葉片的工作應(yīng)力上升而變得13趨復雜.因此,找出葉片斷裂的原因并提出預防措施,這對汽輪機的安全運行是很有必要的.二,汽輪機葉片的組成1.葉型:葉片的主要工作部分,汽流通過由相鄰葉片的型線部分構(gòu)成的通道,完成能量轉(zhuǎn)換.2.葉根:將葉片固定在轉(zhuǎn)子葉輪上的裝配部分.3.圍帶,拉筋等:屬于連接件,把幾只或整圈葉片連成葉片組,并可調(diào)整葉片的自振頻率和減少葉片所受的動應(yīng)力.三,葉片

3、斷裂的主要現(xiàn)象分析1.汽輪機內(nèi)或凝汽器內(nèi)產(chǎn)生突然的聲響.2.機組振動突然增大或抖動,軸向位移顯示增大或擺動.3.葉片損壞較多時,同樣負荷下蒸汽流量增加,監(jiān)視段壓力上升.4.斷裂的葉片可能進入抽汽管道,造成逆止門卡澀等.5.停機惰走或盤車狀態(tài)能聽到金屬摩擦聲.6.可能引起軸瓦溫度和回油溫度升高,這是因轉(zhuǎn)子平衡遭到破壞而造成的,同時推力瓦溫度上升.7.停機過程經(jīng)過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)時振動明顯增加.四,汽輪機葉片斷裂的原因分析眾所周知,熱電廠汽輪機葉片,特別是動葉片,所處的工況條件及環(huán)境極為惡劣.主要表現(xiàn)在應(yīng)力狀態(tài)

4、,工作溫度,環(huán)境介質(zhì)等方面.汽輪機在工作時,動葉片承受著最大的靜應(yīng)力及交變應(yīng)力.靜應(yīng)力主要是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時作用在葉片上的離心力所引起的拉應(yīng)力,葉片愈長,轉(zhuǎn)子的直徑及轉(zhuǎn)速愈大,其拉應(yīng)力愈大.所以處于次末級的這兩失效葉片,受到了相當大的拉應(yīng)力.此外,由于蒸汽流的壓力作用還產(chǎn)生彎曲應(yīng)力和扭力,葉片受激振力的作用會產(chǎn)生強迫振動;當強迫振動的頻率與葉片自振頻率相同時即會引起共振,振幅進一步加大,交變應(yīng)力急劇增加,會導致葉片發(fā)生疲勞斷裂.汽輪機的每一級葉片工作溫度都不相同,第一級葉片所處的溫度最高,大約535~C左右

5、;隨后由于蒸汽逐級做功,溫度逐級降低,直到末級葉片將降低到IO0~E以下.這兩片次末級失效葉片所處的溫度是95℃,在這個部位會有游離水分子存在,游離水分子由于過冷凝結(jié)成水滴,沖擊動葉片進汽側(cè)背弧面,造成水沖蝕.葉片在水蒸汽介質(zhì)中工作,其中多數(shù)是在過熱蒸汽中工作,末級葉片是在潮濕蒸汽中工作;過熱蒸汽中含有氧,會造成高溫氧化腐蝕,生成腐蝕性鹽而影響葉片的疲勞強度;濕蒸汽區(qū),可溶性鹽垢(如鈉鹽)吸收水珠成為電解液,造成電化學腐蝕.汽輪機葉片的點蝕是一個電化學的過程.金屬與電解質(zhì)相互作用,陽極發(fā)生溶解,鐵原子

6、失去電子成為Fe.葉片表面鈍化膜的不均勻或破裂,微區(qū)化學成分的差異,殘余應(yīng)力較高均為產(chǎn)生點蝕的原因,當介質(zhì)中含有活性陰離子(c1]時,它們被吸附在金屬表面某些點上,形成微電池.膜破壞處成為陽極,而未破壞處為陰極.由于陽極面積比陰極小得多,陽極電流密度大,很快被腐蝕成小孔,溶液中的cl—隨著電流向小孔里遷移,使小孔內(nèi)金屬氯化物濃度升高.由于氯化物的水解,小孔內(nèi)溶液的酸度增加,加上小孑L內(nèi)氧的供應(yīng)困難,阻礙孔內(nèi)金屬的再鈍化,使孑L內(nèi)金屬處于活化狀態(tài),不斷受到腐蝕.在交變應(yīng)力的作用下,在點蝕坑底部會有應(yīng)力集

7、中而促進裂紋的萌生,形成微裂紋,繼而擴展成宏觀裂紋,當裂紋擴展到一定的程度時,葉片發(fā)生最終的斷裂,整個過程是一個腐蝕疲勞斷裂過程.此外,由于葉片根部松動,葉根參加振動,使葉根之間或葉片與葉輪機接觸面產(chǎn)生往復微量相對摩擦運動而造成機械損壞.同時摩擦表面材料晶體滑移和硬化,使硬化區(qū)內(nèi)產(chǎn)生許多平行的顯微裂紋,并不斷擴展,從而引起疲勞斷裂.五,防范措施探討1.機組啟動前必須對來汽管道充分疏水,啟動中蒸汽須保持較高的過熱度,當啟動或運行中蒸汽溫度突然直線下降50%或lOmin內(nèi)下降50~C時,應(yīng)立即打閘停機或者

8、發(fā)現(xiàn)汽溫突然下降,并且來汽管道,主汽門,調(diào)節(jié)汽門冒白汽時,也應(yīng)立即果斷打閘停機.2.機組啟動前應(yīng)將軸向位移保護投入,運行中不得將軸向位移保護退出,特別是啟動中,進行主汽門,調(diào)節(jié)汽門嚴密性試驗時,軸向位移保護動作后不得以懷疑其誤動為理由退出保護強行掛閘.在軸向位置指示達到定值,如保護不動作時,應(yīng)立即打閘停機.3.并列運行的機組要有串聯(lián)截止門,保證減溫水管路切斷可靠,以防止停機狀態(tài)或啟動給水泵后水漏入熱態(tài)的汽輪機.鍋爐打壓時,要采取嚴密的措施阻隔水進入母管.