一起汽轮机断裂叶片的原因分析及处理
汽轮机叶片断裂分析与解决方案
汽轮机叶片断裂分析与解决方案广西机械高级技工学校广西柳州摘要：分析汽轮机叶片断裂问题，找出最佳解决方案。
关键词：汽轮机叶片断裂修理方案1.概述柳州某纸业公司是专业的纸浆生产企业，其热电分厂的主要生产设备是锅炉和汽轮发电机组，实行热电联产，为企业提供蒸汽和电力供应，分厂中的一台C6-35纯凝汽轮发电机在进行大修，揭盖检查后发现转子次末级叶片的一片动叶片断裂缺失，把转子吊出检查后，在缸体内发现了掉落的半截叶片。
2.汽轮发电机大修前运行状况与叶片断裂时间判断2.1汽轮机在大修前基本处于长期稳定运行状态，从运行记录了解到，机组运行的进汽量和所带负荷都控制在规程要求范围内。
蒸汽压力和温度也符合要求，基本排除机组外因造成叶片断裂。
进汽量基本维持30吨，负荷4300～4500kwh，蒸汽压力3.4MPa左右，温度425℃左右。
2.2外观检查观察转子，除断裂叶片外，其余部分外观完整。
断裂叶片的断口已有锈迹，基本和转子其余部分表面锈迹一致，没有太大差异。
由此可知断裂时间比较长。
通过查阅机组日常巡检记录发现，在本次大修前4个月，机组振动值偏大，由原来的0.05mm变化为0.09mm，略高于正常值（正常值为0.03mm～0.07mm），此后基本维持在0.09mm左右。
由此判断，叶片断裂脱落时间应该在大修前4个月。
3.叶片断裂的原因分析与讨论由于转子整体外观基本正常，除断裂叶片所处次末级叶轮有轻微刮痕外，其余各级叶轮无明显外伤。
另外，在缸体内部和机组冷凝器内部也没有发现其他异物，基本可以分析叶片断裂原因是：（一）断裂叶片在制造时本身材料内部有缺陷，估计有细微裂纹，在转子长期负荷工作中逐渐发展扩大所致。
但由于机组运行年限将近30年，加上对转子其他叶轮叶片进行探伤检查没有发现其他叶片存在裂纹，所以这个原因可能性最大。
（二）机组在5年前进行过一次大修（正常大修周期为24～36个月），但修理项目中没有对叶轮叶片进行探伤检查，可能存在修理过程中发生外力损伤叶片的因素（如吊装碰撞），造成叶片产生裂纹，最后断裂脱落。
汽轮机叶片断裂的原因
汽轮机叶片断裂的原因 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020汽轮机叶片的损坏形式主要是疲劳断裂。
由于叶片工作条件恶劣，受力情况复杂，断裂事故较常发生，且后果又较严重，所以对叶片断裂事故的分析研究一直受到特别重视。
按照叶片断裂的性质，可以分为短期超载疲劳损坏、长期疲劳损坏、高温疲劳损坏、应力疲劳损坏、腐蚀疲劳损坏、接触疲劳损坏等六钟。
1、期超载疲劳损坏这种损坏是指叶片受到外加较大应力或受到较大激振力，而振动次数低于107次就发生断裂的机械疲劳损坏。
如叶片受到水击而承受较大的应力，或因转子不平引起振动及安装不良存在周期力等较大的低频激振力，当这些力引起叶片共振时，叶片会很快断裂。
叶片短期超载疲劳损坏的宏观特征为：断面粗糙，疲劳前沿线（即贝壳纹）不明显，断面上疲劳区面积小于最终静撕断区面积；经受水击而损坏的叶片的断面呈“人”字形纹络特征。
防止短期超载疲劳损坏的主要方法是：防止水击，作好消除低频共振的调频及在正常周波下运行。
2、长期疲劳损坏长期疲劳损坏是指叶片运行中承受低于疲劳强度极限而应力循环次数又远高于107次发生的一种机械疲劳损坏。
造成长期疲劳损坏的原因有：叶片或叶片组在高频激振力作用下引起的共振损坏；叶片表面缺陷处出现局部应力集中而发生的疲劳损坏；低频率运行、超负荷运行使某些级的叶片应力升高导致提早损坏等等。
长期疲劳损坏在电厂叶片断裂事故中最为常见。
防止长期疲劳损坏的办法是：按规定避开高频激振力共振范围，提高叶片加工质量和改善运行条件。
如防止低周波、超负荷运行，防止腐蚀和水击等。
3、高温疲劳损坏高温疲劳损坏是指由蠕变和疲劳共同作用所形成的介于静应力产生的蠕变和动应力产生的疲劳之间的一种损坏形式。
裂纹源部位呈蠕变现象，断裂性质为持久断裂和疲劳断裂的组合，而且往往伴随着材料组织的变化。
高温疲劳损坏裂纹基本上是穿晶的，断口宏观貌有贝壳花纹，断口微观貌有较厚的氧化皮。
汽轮机叶片断裂原因分析及防范措施
汽轮机叶片断裂原因分析及防范措施伍爵技术协作信息技术推广与应用汽轮机叶片断裂原因分析及防范措施武有军李恒坤/蒙华泰热电厂摘要:由于汽轮机叶片工作务件恶劣,受力情况比较复杂,断裂事故较常发生,且后果又比较严重,所以对叶片断裂的原因进行分析, 同时提出相关防范措施就显得尤为重要,文章就此进行分析.关键词:汽轮机;叶片断裂一,引言在汽轮机发生的事故中,由于汽轮机叶片损坏而发生的占主要部分,而这其中汽轮机叶片的断裂,对机组的运行来说是一种危害甚大且较多发生的故障.叶片断裂事故的防止,又因单机容量日益增大,叶片长度增加,叶片的工作应力上升而变得13趋复杂.因此,找出叶片断裂的原因并提出预防措施,这对汽轮机的安全运行是很有必要的.二,汽轮机叶片的组成1.叶型:叶片的主要工作部分,汽流通过由相邻叶片的型线部分构成的通道,完成能量转换.2.叶根:将叶片固定在转子叶轮上的装配部分.3.围带,拉筋等:属于连接件,把几只或整圈叶片连成叶片组,并可调整叶片的自振频率和减少叶片所受的动应力.三,叶片断裂的主要现象分析1.汽轮机内或凝汽器内产生突然的声响.2.机组振动突然增大或抖动,轴向位移显示增大或摆动.3.叶片损坏较多时,同样负荷下蒸汽流量增加,监视段压力上升.4.断裂的叶片可能进入抽汽管道,造成逆止门卡涩等.5.停机惰走或盘车状态能听到金属摩擦声.6.可能引起轴瓦温度和回油温度升高,这是因转子平衡遭到破坏而造成的,同时推力瓦温度上升.7.停机过程经过临界转速区时振动明显增加.四,汽轮机叶片断裂的原因分析众所周知,热电厂汽轮机叶片,特别是动叶片,所处的工况条件及环境极为恶劣.主要表现在应力状态,工作温度,环境介质等方面.汽轮机在工作时,动叶片承受着最大的静应力及交变应力.静应力主要是转子旋转时作用在叶片上的离心力所引起的拉应力,叶片愈长, 转子的直径及转速愈大,其拉应力愈大.所以处于次末级的这两失效叶片,受到了相当大的拉应力.此外,由于蒸汽流的压力作用还产生弯曲应力和扭力,叶片受激振力的作用会产生强迫振动;当强迫振动的频率与叶片自振频率相同时即会引起共振,振幅进一步加大,交变应力急剧增加,会导致叶片发生疲劳断裂.汽轮机的每一级叶片工作温度都不相同,第一级叶片所处的温度最高,大约535~C左右;随后由于蒸汽逐级做功,温度逐级降低,直到末级叶片将降低到IO0~E以下.这两片次末级失效叶片所处的温度是95℃,在这个部位会有游离水分子存在,游离水分子由于过冷凝结成水滴,冲击动叶片进汽侧背弧面,造成水冲蚀.叶片在水蒸汽介质中工作,其中多数是在过热蒸汽中工作,末级叶片是在潮湿蒸汽中工作;过热蒸汽中含有氧,会造成高温氧化腐蚀,生成腐蚀性盐而影响叶片的疲劳强度;湿蒸汽区,可溶性盐垢(如钠盐)吸收水珠成为电解液,造成电化学腐蚀.汽轮机叶片的点蚀是一个电化学的过程.金属与电解质相互作用,阳极发生溶解,铁原子失去电子成为Fe.叶片表面钝化膜的不均匀或破裂,微区化学成分的差异,残余应力较高均为产生点蚀的原因,当介质中含有活性阴离子(c1]时,它们被吸附在金属表面某些点上,形成微电池.膜破坏处成为阳极,而未破坏处为阴极.由于阳极面积比阴极小得多,阳极电流密度大,很快被腐蚀成小孔,溶液中的cl—随着电流向小孔里迁移,使小孔内金属氯化物浓度升高.由于氯化物的水解,小孔内溶液的酸度增加,加上小孑L内氧的供应困难,阻碍孔内金属的再钝化,使孑L内金属处于活化状态,不断受到腐蚀.在交变应力的作用下,在点蚀坑底部会有应力集中而促进裂纹的萌生,形成微裂纹,继而扩展成宏观裂纹,当裂纹扩展到一定的程度时,叶片发生最终的断裂,整个过程是一个腐蚀疲劳断裂过程.此外,由于叶片根部松动,叶根参加振动,使叶根之间或叶片与叶轮机接触面产生往复微量相对摩擦运动而造成机械损坏.同时摩擦表面材料晶体滑移和硬化,使硬化区内产生许多平行的显微裂纹,并不断扩展,从而引起疲劳断裂.五,防范措施探讨1.机组启动前必须对来汽管道充分疏水,启动中蒸汽须保持较高的过热度,当启动或运行中蒸汽温度突然直线下降50%或lOmin内下降50~C时,应立即打闸停机或者发现汽温突然下降,并且来汽管道,主汽门,调节汽门冒白汽时,也应立即果断打闸停机.2.机组启动前应将轴向位移保护投入,运行中不得将轴向位移保护退出,特别是启动中,进行主汽门,调节汽门严密性试验时,轴向位移保护动作后不得以怀疑其误动为理由退出保护强行挂闸.在轴向位置指示达到定值,如保护不动作时,应立即打闸停机.3.并列运行的机组要有串联截止门,保证减温水管路切断可靠,以防止停机状态或启动给水泵后水漏入热态的汽轮机.锅炉打压时,要采取严密的措施阻隔水进入母管.4.采取防止加热器满水返人汽缸的措施,尤其是抽汽逆止门不严密或者加热器铜管易破裂的机组,要经常监控水位变化.5.完善调节各抽汽门等可能有水进入汽缸的温度测点,以便于及时监视汽缸进水或进冷汽并定期试验,确保抽汽逆止门动作可靠,严密不漏.6.改进疏水系统使其管道,联箱,容器的断面或容积适应疏水量的需要,并按压力合理布置进入联箱,容器的位置顺序,确保各级疏水畅通,不发生疏水压力升高返入汽缸.在机组整体布局设计上,一定要注意疏水联箱的底部标高应高于凝汽器热水井最高点的标高,必要时可开大级间疏水孔或取消疏水环,抽汽机组要保证抽汽口间的联络疏水常通.7.确保门杆漏汽管道和汽机溢汽管道上的逆止门动作可靠,截止门严密不漏,防止除氧器满水返入汽缸.8.新机组验收时应检查确定叶片经探伤,测频合格.投产后大修中应对叶片进行损伤检查,发现问题及时解决.9.经常保持系统频率在合格范围内运行,并尽可能减少机组在偏离正常频率下的运行时间.1O.机组运行中振动突然增加,听到甩脱叶片的撞击声,机组内部有摩擦声以及出现凝汽器铜管突然泄漏等情况,是掉叶片故障的征兆, 应按规程规定果断停运机组进行检查,切不可拖延时机,否则将造成设备严重损坏.l1.发生个别叶片断落故障后,可对断裂叶片采取对称切割叶片技术措施,还应对未断落的叶片全面进行探伤,测频检验,确认无问题后方可恢复机组运行.此外,应加强机组运行中的监视,尤其是在机组启,停,加减负荷过程中,必须加强对汽压,汽温,出力,真空,胀差,串轴,振动等的监视,精心调整,不允许这些参数剧烈变化,严格执行规程规定.启,停机过程应按照操作票和启,停机睦线逐步进行操作;同时还要加强汽,水品质的监督,防止叶片结垢,腐蚀;另外,若停机时间较长,应做好保养工作,现经常用的方法是真空干燥法,有效地防止了通流部分锈蚀.充分利用机组大修,小修机会对叶片进行重点检查和探伤,及时发现问题,从而把事故消灭在萌芽之中.参考文献【1】谢永慧,孟庆集:汽轮机叶片疲劳寿命预测方法的研究Uj,西安:西安交通大学,2002;【2】王江洪,齐琰,苏辉等:电站汽轮机叶片疲劳断裂失效综述01,汽轮机技术,2004;【3】程绍兵,刁伟辽:300MW汽轮机叶片点蚀损伤机理分析及预防措施UJ,热力发电,2003;【4】韩彦波:汽轮机叶片裂断事故剖析[1],黑龙江科技信息,2007.?l35?。
某电厂#3机叶片断裂故障分析及处理
某电厂 #3机叶片断裂故障分析及处理摘要：某电厂#3汽轮机叶片大修时发现一叶片断裂，为了避免机组重大事故发生，电厂对断裂原因进行了分析并制定了防范措施关键词：汽轮机、叶片，断裂，疲劳，振动1.机组概况#3机是上海汽轮机厂制造的单缸、冲动、抽汽冷凝式具有一级调整抽汽汽轮机，型号：C60-8.83/1.275-2。
机组额定功率50MW（已扩容至60MW），主蒸汽压力：8.83MPa，主蒸汽温度：535℃，低压调整抽汽压力：1.27 MPa。
2004年，由哈尔滨哈汽电站设备有限公司改造扩容，由50MW扩容至60MW。
机组上次大修时间2013年5月。
二、故障介绍2017年9月10日热电站3#机组因发电机差动保护动作联锁停机，因发电机转子需出厂抢修，#3汽轮机转大修，同步开展寿命评估工作。
汽轮机开缸后发现末三级动叶片有两片断裂（见图1）。
转子外观目测发现末三级叶片大面积击打损伤，经省特检院磁粉检测，末三级需更换叶片37片，热电厂报采购计划，哈尔滨哈汽电站设备有限公司加工新叶片。
10月11日，我厂认为末四级叶片进汽侧也存在击打损伤，为确保安全再次联系省特检院对末级四叶片进行检测，经检测末四级叶片需更换41片。
10月28日，转子运往北京北重汽轮电机有限责任公司，更换叶片，拔末四级叶轮配合大轴检测等寿命评估相关工作。
11月4日，末三级、末四级叶片拆卸完毕，省特检院结合寿命评估对末三、末四级叶片进一步检测，根据DL/T 438-2016《火力发电厂金属技术监督规程》第12.2.1节规定，省特检院认为末三级共126片叶片进汽侧均存在大量严重的碰撞痕印和划痕需全部更换（见图2），末四级叶片有85片叶片的进汽侧存在严重的碰撞痕印需更换，并告知我厂。
11月6日，热电厂机动科、公司机动处、省特检院共同到北重对拆卸的叶片进行检查确认，同意按照特检院建议的叶片更换数量进行更换，热电厂提报紧急采购计划，哈汽电站设备有限公司加工新叶片，对上述叶片更换。
5号汽轮机叶片断裂原因分析
÷Ｈ ・ ｝ ＿ ｛ ・ ｝ ＿ ｛ ・ Ｈ ・ Ｈ ・ Ｈ ・ ｝ ＿ ｛ ・ Ｈ ・ Ｈ ・ Ｈ ・ ｝ ＿ ｛ Ｉ ｝ ・ ｝ ÷Ｈ ・ ｝ ＿ ｛ ． ｝ － ｛ ・ ｝÷｝ ＿ ｛ ・ ｝ ＿ ｛ ・ ｝ ＿ ｛ ・ Ｈ ・ ｝ ＿ ｛ ・ ｝ ＿ ｛ ・ Ｈ ・ 卜｛ ・ Ｈ ・ ｝ ＿ ｛ ・ ｝ ＿ ｛ ・ Ｈ ・ ｝ － ｛ ・ ｝ ＿ ｛ ・ ｝ ＿ ｛ ’ Ｈ ’ Ｈ Ｈ ・ Ｈ 。 Ｈ ‘ ｝ 矗 ｛ ‘ Ｈ ’ ｝ ＿ ｛ ’ ｝ ＿ ｛ ’ ｝ ＿ ｛ ‘ ｝ ＿ ｛ ’ Ｈ ’ ｝ ＿ ｛ ＿ ｝
ＺＨ ＡＮ Ｇ Ｙ ａ一 ｇｈ ， Ｈ Ａ Ｎ Ｈｏ ｎ ｇ－ －ｚ ｈ ｉ ， Ｘ Ｕ － ｎ ｉ ｎ ｇ。
（ １ ． Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｍｅ ｔ ａ ｌ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ，Ｃｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ，Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ， Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ， １ １ ０ ０ １ ６，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｉ Ａ ａ ｏ ｙ ａ ｎ ｇ Ｐｅ ｔ ｒ ｏ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｃｏ ｍｐ ａ ｎ ｙ ，Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｎ ｙ Ｉ Ａ ｍｉ ｔ ｅ ｄ， Ｉ ． ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ ， Ｌｉ ａ ｏ ｙ ａ ｎ ｇ， １ １ １ ０ ０ ３，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
一
个腐蚀疲 劳断裂过程 。
［ ３ ２程绍兵 ，刁伟辽．３ ０ ０ ＭＷ 汽轮机 叶片点蚀 损伤机理分 析
及预防措施 ［ Ｊ ］ ．热力发电 ，２ ０ ０ ３ ，１ ２： ４ ７ ．
Ｆｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｃａ ｕ ｓ ｅ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｆ ｏ ｒ Ｂｌ ａ ｄ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｓ ｔ ｅ ａ ｍ Ｔｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ Ｎｏ ． ５
200MW汽轮机末级叶片断裂原因分析
摘要 ： 对某 火力发电厂 ２０ ０ ＭＷ 汽轮 机末 级叶片断裂原 因进 行分 析。通过 金相检 测 、 学性 能检测 、 力 化学元 素成 分 分析及对断 口的宏观检查 、 扫描 电镜和能谱分析 ， 认为断 口为典 型的疲 劳断 口， 纹源位于 叶片出汽侧 某 点状 蚀 裂 坑处 ， 由于水蚀 区域 造成应力集 中， 且叶片材料韧性偏低 ， 在 Ｓ元素成分偏析 ， 以机组运行 过程 中， 并 存 所 在交变应 力和残余应力 的共 同作用下 导致疲 劳裂纹的产生和扩展 ， 使叶片最终断裂 。
汽轮机叶片断裂故障诊断及处理分析
汽轮机叶片断裂故障诊断及处理分析摘要：在工业生产中，汽轮机作为重要设备，与工业生产有着密切的关系。
为了保障工业良好生产，需要保障汽轮机稳定运行，本文以汽轮机叶片为例，分析汽轮机叶片断裂的故障和原因，然后根据具体原因提出建设性防治措施，降低汽轮机叶片断裂发生的概率，从而保证汽轮机稳定运行。
关键词：汽轮机；断裂；故障诊断；处理引言汽轮机在工业生产中占有重要的地位，直接关系着工业是否能够稳定生产，因此在实际生产中需要保证汽轮机稳定运行。
但在实际中，由于工作环境等因素，汽轮机在运行过程中经常会出现叶片断裂的情况，严重影响了汽轮机正常运行，给工业生产带来了不良的影响。
基于此，需要对汽轮机叶片断裂问题展开探究，分析叶片断裂出现的原因，然后制定有效的解决措施。
1汽轮机叶片发生断裂故障的现象及原因1.1汽轮机叶片发生断裂故障的现象当汽轮机叶片发生断裂故障时，会伴随着以下一些现象发生，技术人员可以根据这些现象来判断汽轮机叶片是否出现断裂，其中具体内容有以下几点：①当听到汽轮机内部或凝汽器内部出现金属碰撞的声音，则表明有异物进入到汽轮机内部或者凝汽器内部，而汽轮机一般都有做密封处理，因此外来异物进入可能性比较低，很有可能就是汽轮机叶片发生断裂；②机组突然出现激烈的振动或者振幅突然增加，则可以检查汽轮机叶片情况，观察其是否出现断裂的问题；③当出现倒止门卡涩的情况，可以检查是否是汽轮机断裂的叶片进入到抽气管中引起的[1]；④当在盘车时，听到设备里面有金属摩擦声音，这也有可能是汽轮机叶片发生断裂引起的；⑤当汽轮机叶片出现损伤时，相同载荷下，蒸汽流量会变大，而且监控区段的压力也会增大。
1.2汽轮机叶片发生断裂故障出现原因工业汽轮机叶片发生断裂故障是多方面因素引起的，因此在对汽轮机叶片断裂故障进行处理，需要确定故障发生的原因，其中比较常见的原因有以下几点。
第一，机械损伤。
在汽轮机运行时，如果有外来的杂质随蒸汽进入汽轮机内，就会给叶片造成损伤。
汽轮机叶片断裂故障诊断及处理分析
汽轮机叶片断裂故障诊断及处理分析摘要：由于机组设计、制造精度和正常运行等技术问题，汽轮机组在运行过程中，叶片断裂等事故时有发生。
叶片本身的断裂和二次损坏直接威胁到汽轮发电机组的安全稳定运行。
基于此本文就汽轮机叶片断裂故障诊断及处理进行阐述，以供参考。
关键词：汽轮机组;叶片故障;故障诊断;故障诊断系统;1汽轮机叶片断裂机理1.1工作温度对汽轮机叶片的影响在汽轮机叶片处于工作状态中，叶片特别是动叶片，一般会工作在非常恶劣的条件里，例如，温度和热应力，就会导致叶片受到电化学腐蚀和水珠的侵蚀，正如人们都知道的电化学腐蚀是这些腐蚀中最严重的，电化学腐蚀甚至会损害汽轮机叶片，使叶片会出现裂纹。
有时候，汽轮机叶片需要在特定的高温环境下工作，这对于汽轮机叶片来说是最需要克服的困难。
汽轮机各阶段的叶片在运行过程中的温度不同，首先，前一阶段的叶片处于高温状态，随后的各个阶段叶片的温度会逐渐下降，直至最后一阶段的温度也会下降，最后一阶段的叶片中会有大量的水分，这些水分凝结成水珠，然后撞击汽轮机的动叶片，导致严重水蚀现象发生。
1.2应力状态对汽轮机叶片的影响汽轮机启动时，其下方的风机叶片通常会受到一些大面积的热静应力和热交变应力。
高静应力是因为发电机转子叶片在旋转操作期间需要在叶片方向上承受较大的机械离心力而旋转。
汽轮机旋转叶片旋转越长，转子叶片的最大速度应力变化越大，承受的离心力越大，产生的拉应力越大。
此外，在实际工作或循环使用期间，汽轮机转子上总会有一定量的高温蒸汽流。
在这些巨大高压蒸汽流的强烈作用下，将带来汽轮机巨大的高温压力流，叶片表面也将承受自然运动产生的具有一定强度的径向弯曲应力场和径向扭转。
当该振动的波频与汽轮机叶片上产生的固有振动波频完全一致时，叶片将在该径向激振力场产生的强大作用下被迫弯曲和振动，一定频率振幅变化的电磁共振现象会自动发生，振幅会增加，交变应力会逐渐增加，导致汽轮机叶片因过度疲劳而断裂。
汽轮机末级叶片断裂原因分析与技术改造
刀痕 、 划 痕 而 引起 应 力集 中 ；
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５ — ０ ６ — ０ ３
进 １ ／ ２ 深 度 为宜 ， 同心度 、 垂 直度 要求 误差 － ＋ １ ｍ ｍ．
作者简介 ： 闫桂林 （ １ ９ ８ ２ 一 ） ， 男， 江苏省赣榆人 ， 本科 ， 工程硕 士学位 ， 工程师 ， 研究 方向为热能动力。
Ｅｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｎｏ ． ９， ２ ０ １ ５
匦囊
汽轮 机 末级 叶 片 断 裂原 因分 析 与技 术 改造
闰桂林 ’ ， 莫才颂
（ １ ． 茂 名臻 能热 电有 限公 司 ， 广东 茂 名 ５ ２ ５ ０ ０ ０ ； ２ ． 广 东石 油化 工学 院 ， 广东 茂名 ５ ２ ５ ０ ０ ０ ）
（ ２ ）装 配 时可 能 存 在 叶片 与 叶片 之 间未 能靠 实 靠紧 ， 或销 子 过盈 量 不 够 ， 或 叶根 与 叶 轮之 间 配合 出 现松 动等 工艺 缺 陷而 引起微 动 ； （ ３ ） 拱 型 围带 的断裂 而致 使 叶片成 为 自由体 ；
双抽 、 三缸两排汽凝汽式汽轮机 ， 容量 ２ ０ ０ Ｍ Ｗ， 末级
３ ． ２ ． ４叶轮 、 轴封套 、 靠背 轮 的装 复
关键词 ： 汽轮机 ； 叶片 ； 断裂； 技 术改造 中图分类号： Ｔ Ｋ ２ ６ ８ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ（ ２ ０ １ ５）机 组简介
茂名 热 电厂 ＃ ５机 是 哈 尔 滨 汽 轮 机 厂 生 产 的 Ｃ Ｃ１ ５ ９ ／ Ｎ ２ ０ ０ —１ ２ ． ７ ／ ５ ３ ５ ／ ５ ３ ５型超 高压 、 一次 中间再热 、
汽轮机叶片断裂故障诊断及处理分析
图1 汽轮机高压转子气流受力分析图汽轮机启动时，其下方的风机叶片通常会受到一些大面积的热静应力和热交变应力。
高静应力是因为发电机转子叶片在旋转操作期间需要在叶片方向上承受较大的机械离心力而旋转。
汽轮机旋转叶片旋转越长，转子叶片的最大速度应力变化越大，承受的离心力越大，产178研究与探索Research and Exploration ·智能检测与诊断中国设备工程 2022.12 （下）术。
刀片错误模式也可以直接以刀片错误树的形式表示。
3.2 叶片故障诊断系统（1）汽轮机叶片裂纹检测是旋转机械故障诊断的重要组成部分，在国内外得到了广泛的研究。
目前，国外已经开发了基于声多普勒信号的刀具裂纹缺陷监测系统。
该系统沿叶轮圆周布置两个高灵敏度传感器，在激光鉴相器的控制下采集叶片振动的声信号，利用裂纹扩展引起的叶片频率波动引起的共振事件监测叶片振动的产生，并采用时域同步平均值来降低噪声，在国内外已有较多的研究。
目前，国外已研制出一套基于多普勒信号的刀具裂纹检测系统。
这个系统将在叶轮周围设置两个高灵敏度的传感器，通过激光鉴相仪对叶片的振动进行检测，从叶片缠身过的机理入手监测叶片产生振动的过程并对其进行时间同步处理，然后利用平均值降低噪声。
（2）在美国西屋公司研究小组的支持下，研制了一种基于双探头叶片结构的汽轮机振动和不平衡振动接触试验监测与补偿检测装置，并成功应用。
它不仅可以直接、连续地测量汽轮机叶片向顶部水平方向的平衡同步偏转，还可以对不平衡同步旋转偏转振动和扭转振动进行现场综合评价，分析汽轮机叶片和汽轮机自身的各种机械损伤和变形，评估汽轮机叶片修复最佳方案的优缺点，并在调整和设计后进一步检查叶片结构的性能。
3.3 叶片故障诊断技术的发展趋势随着国内计算机技术基础理论研究方向的进一步发展，计算机辅助系统监测与分析手段逐渐被越来越广泛地应用于叶片系统的各种故障检测、分析、诊断和监测技术中，通过采用各种计算机信号检测以及计算机识别的新方法，大大提高了系统监测和处理的质量，以及系统监测和诊断工作过程中信息的动态可靠性。
某台300MW机组汽轮机隔板及叶片断裂事故原因分析及处理
所致 。对 此提 出了更换备 用 中压 转子 的 处理 方案 ， 并根 据 此 次 事故 对 同型运 行机 组 提
出 了改 进 建 议 。
［ 关
键 词］ ３ ０ＭＷ 机 组 ； ０ 汽轮机 ； 隔板 ； 片 ； 叶 断裂 ； 焊接 ； 疲劳损 伤
１ ５ｆ ９ ｍ；４号 轴 振 Ｘ 向 为 １ ３ ｍ；４号 瓦振 达 ２ ３ ３ ５
ｆ ５号 瓦振 达 ９ ｍ。 ｍ， ２ ５ １ 月 ３日， 中压缸揭 缸 发 现 ， １ 第 ０级隔 板静 叶脱 落 ７片 ， 叶有 ４处 ７片断裂 脱 落 ， 级隔 板静 叶片 叶 动 该 顶、 叶根 部位 多处 产生 严重裂 纹 ， 隔板体 严重 变形 并 向
由 ５ ｍ 突 升 至 ９ ｍ，振 动 保 护 动 作 停 机 ， 据 ０ｆ ４ｆ 根
Ｄ Ｓ趋 势 ， 机 时刻 ８号瓦 振 ｙ，
发 电机 侧移 位 。
作 者 简 介 ： 孙丽君（９７ ）女 ， １６ 一 ， 毕业于西安交通大学电厂热能动力工程专业 ， 郑州 电力高等专科学校副教授 ， 从事火 电机 组调峰运行与寿命管理
ＣＡＵＳ ＡＮＡＬＹＳ Ｓ ＯＦ ＣＲＩ Ｅ Ｉ ＰＰＬＩ ＮＧ ＦＡＩ ＬＵＲＥ ＦＯＲ Ｐ ０ Ｍ １ ＴＨ ＡＰＨＲＡＧＭ ＤＩ ＡＮＤ ＢＬＡＤＥＳ ｏＦ ０ Ｗ ＴＥＡＭ ３ ０Ｍ Ｓ ＴＵＲＢＩ ＮＥ Ｉ ｏＮＥ Ｎ ＰｏＷ ＥＲ ＰＬＡＮＴ ＡＮＤ Ｓ ＤＩ ＰｏＳ ＡＬ ＴＨＥＲＥｏＦ
Ｓ ＵＮ ｊ ｎ， ｉｅ Ｌｉ ｕ ＮＩＯｕｊ ｉ
Ｚｈ ｎ ｚ ｏ ｅ ｔｉ ｗｅ ｅ ｉ ｒＰｒ ｆ ｓ ｉ ｎ ｌ ｌｅ ｅ Ｚｈ ｎ ｚ ｏ ５ ０ ４， ｎ ｎ Ｐｒ ｖ ｎ ｅ， ｅ ｇ ｈ ｕ Ｅｌｃ ｒｃＰｏ ｒ Ｓ ｎ ｏ ｏ ｅ ｓ ｏ ａ Ｃｏ ｌ ｇ ， ｅ ｇ ｈ ｕ ４ ０ ０ Ｈｅ ａ ｏ ｉ ｃ ＰＲＣ
汽轮机叶片损坏的原因分析
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。
关键词：汽轮机；叶片；损坏原因
1汽轮机叶片损坏原因
1.1汽轮机叶片运行问题
汽轮机叶片的振动特性都是按运行频率为50HZ设计的，因此电厂频率降低时，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，使叶片加速坏和断裂。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。
2.2加强叶片事故预防
叶片是汽轮机的重要部件。它的作用是实现能量的转换。因此，叶片损坏将直接影响机组的经济性。另外，运行中如果有叶片断裂，将损坏其他的叶片。叶片损坏的原因是多方面的，与设计、制造、安装、运行维护等因素有关。汽轮机叶片损坏事故在汽轮机事故中占的比例较大，给汽轮机的经济安全运行带来一定的影响。因此，防止叶片损坏是非常重要的。
1.5叶片腐蚀
汽轮机酸性腐蚀是由于蒸汽中的酸性物质在汽轮机低压缸初凝区汽——液两相间。主要存在于汽相，而酸性物质在初凝水中浓缩，使PH值降低，导致对酸性物质比较敏感的铸铁、钢件的腐蚀。经过高压缸做功后，主蒸汽进入低压缸，由于气缸容积的扩大和温度、压力的降低，主蒸汽将可能变成饱和蒸汽，甚至是湿蒸汽，最终形成凝结水，从而使蒸汽中的杂质，在此区域内进行重新分配，这时凝结水中的酸性将会升高。这些酸性升高的凝结水，随着叶片的运动打到内壁上，将造成酸性腐蚀。此时若气缸内空气较多，如空气漏入汽轮机、溶解氧含量超标等，则会加剧这种腐蚀。
汽轮机叶片断裂事故原因分析及完善化改造
【 关键 词 】 汽 轮 机 调 节级
Ｉ前 言
叶 片 断裂
完善 化 改造
㈢ 振 动 特 性 与 分 析 第 二 次 断 叶 片 后 ， 调 节 级 叶 片 振 动 特 性 进 行 了 测 量 。 量 结 果 对 测 调 节 级 叶 片一 一叶 轮 系 统 振 动
Ｇ Ｓ 电 厂 ８ 号 汽 轮 机 系 某 汽 轮 机 厂 生 产 的 Ｃ ０ 、３ ｌ２ Ｃ级 ３ｍｍ 叶 片 改 造 投 产 后 运 行 ８ ０ 小 时 于 ２ ０ ｌ ９ ０ ３年 ｌ １月 ２ 日 第 一 次 发 生 损 坏 ， 落 ８ 片 ， 号 为 ： ２、 ３ ２ ２ 、 ８、 Ｏ、 ｌ ４ 断 编 ２ ２ 、 ４、 ５ ４ ７ ７ 、 ７ 号 叶 片 ， 换 装 拆 卸 叶 片 时 又 发 现 裂 纹 ４、 ８、 ３、９、 ０、 ９号 叶 ２ １ ３ ３ ５ ８
叶 轮 — — 叶 片 系 统 振 动 ｍ＝ ４或 ｍ＝ 时 轮 系 频 率 与 喷 嘴 扰 力 频 ５ 率 Ｎ ｅ避 开 较 小 。 Ｚ ㈢ 叶 片 损 坏 原 因 分 析
００ 、 ２
０ ｂ
６ ％ ５
１％ ｌ ｒ
Ａｕ ｋ
１ １１ ８ ５ ４
１ ３１４ ８ ７ １２ １２ ８ ８
进 行 了 分 析 ， 据 机 组 在 设 计 上 存 在 的 问 题 ， 过 仔 细 研 究 后 提 出 了 完 善 化 改 造 方 案 并 实 施 。 实 施 后 效 果 显 根 经
著 。 除 了 汽 轮 机 调 节 级 断 叶 片 安 全 隐 患 。 对 于 汽 轮 机 设 计 制 造 及 汽 轮 机 增 容 降 耗 改 造 提 供 了借 鉴 。 根
维普资讯
一
中国高新 技术企 业
汽轮机叶片裂断原因与防范措施
ｔＢ ／ ＝Ｃ Ｌ （） ２
轴承 箱处加垫要根 据车轮 的偏斜方 向而定 ，如果车 轮 向右
偏 ，在左边加垫 ；反之 ，则在右边 加垫。
式 中：
—
车轮轴承箱的 中心距 ；
－Ｋ ７ 平偏斜值 ；
加 垫调整时垫的厚度按下式计算 ：
ｔＢ ／ ＝ａＬ （） １
￡一 测量长度 。
设 备 安全涉 及 的损 失 和 影 响较 大 。本 文对 次 高 温次 高压
２Ｍｗ初钼过渡区末三级叶片裂断情况进行分析并提出防范 ５
为了校 正车轮 的垂直偏斜值ｎ ，应在 角形箱与水平定位
键或 水平定位键 与端梁弯板 间加垫来解 决 。在车 轮的哪 边
加 垫 ，加 垫 位 置 视 偏斜 方 向而 定 ，垫 的 厚 度 ‘ 下 式计 按
汽轮机 叶片裂 断原 因与防范措施
谭 金 生
（ 河北金牛 能源股份有限公 司，河北 邢台 ０ ４ ０） ５ １０
摘
要：汽轮机 的动叶 片是 受蒸汽推动力和转子 高速转动产生 离心力的通流部件 ，其本身几何形 状和 安
装方式存在着 固有 的振动频 率 ，在设计 、制造、运行 中动应力 、离心力超标或产 生共振疲劳 ， 将会 导致
附近 。
６改进疏水 系统 使其管道 、联箱 、 器的断面 或容积 ． 容 适应疏水 量的需要 ，并按压 力合理布置 进入联 箱 、容器 的
位置顺序，确保各级疏水畅通 ，不发生疏水压力升高返入
汽缸 。在机 组整体布 局设计 上 ，一定要 注意疏 水联箱 的底
（）凡 １级 出事故机 组 ，均有明显水 击史 ，有 的机 组 ３ １ 叶片出汽边近根部 已局部变形 ，呈波折线 。 （）大多数事故机组 因电网周波变化较大而 引起 。 ４
汽轮机断裂叶片检测与失效原因分析
汽轮机断裂叶片检测与失效原因分析汽轮机是一种重要的发电设备，而叶片是汽轮机中最重要的零部件之一。
叶片在高温、高压、高速等复杂工况下运行着，因此容易出现断裂和失效现象。
本文将从汽轮机叶片断裂检测和失效原因分析两个方面进行探讨。
首先是汽轮机叶片断裂检测。
汽轮机叶片断裂检测是通过非接触式的无损检测方法进行的。
常用的方法有振动检测、声发射检测、超声波检测等。
振动检测是通过监测叶片振动幅值和频率变化来进行检测的。
声发射检测是依靠叶片断裂时产生的声波信号进行检测。
超声波检测是通过将超声波传入叶片内部，来检测叶片内部是否存在裂纹、气孔或疏松等缺陷。
这些检测方法能够高效地检测出汽轮机叶片的裂纹和疲劳损伤等缺陷，从而及时进行叶片更换和维修，保证汽轮机的正常运行。
其次是失效原因分析。
汽轮机叶片失效的原因很多，具体可以分为以下几种：1. 疲劳失效：由于汽轮机叶片工作条件的严酷，会不断受到高温、高压和高速等不利因素的影响，导致叶片内部产生裂纹，最终发生疲劳断裂。
2. 温度失效：汽轮机叶片内部温度过高，容易形成热裂纹，在长时间的运行过程中，热裂纹会不断扩大，最终导致叶片断裂。
3. 慢性损伤失效：汽轮机叶片使用年限较长，外部和内部环境的腐蚀、磨损、孔洞等因素的作用下，叶片表面和内部产生慢性的损伤，导致叶片失效。
4. 突发失效：突发失效是指汽轮机叶片在正常工作情况下突然出现断裂现象，这种现象往往是由于过程中叶片与外界因素的碰撞或其他异常原因造成的。
总之，汽轮机叶片的断裂检测和失效原因分析是汽轮机维护和保养工作的重要组成部分。
只有及时发现并解决问题，才能保证汽轮机的正常运行和安全使用。
为了分析汽轮机叶片的断裂情况，我们可以列出相关数据。
列出的数据包括常见的汽轮机失效类型、失效原因、叶片平均使用寿命等，其具体数据如下：1. 汽轮机叶片失效类型：- 疲劳失效：占总失效数的70%- 突发失效：占总失效数的20%- 慢性损伤失效：占总失效数的10%2. 汽轮机叶片失效原因：- 疲劳失效：占总失效数的70%- 温度失效：占总失效数的10%- 慢性损伤失效：占总失效数的15%- 其他：占总失效数的5%3. 叶片平均使用寿命：- 疲劳失效：平均使用寿命为3-5年- 温度失效：平均使用寿命为5-8年- 慢性损伤失效：平均使用寿命为8-10年通过对以上数据的分析，我们可以得出以下结论：1. 汽轮机叶片的主要失效类型是疲劳失效，占总失效数的70%，说明汽轮机叶片在高温、高压、高速等复杂工况下工作，易出现疲劳损伤。
汽轮机叶片断裂的原因
汽轮机叶片的损坏形式主要是疲劳断裂。
由于叶片工作条件恶劣，受力情况复杂,断裂事故较常发生，且后果又较严重，所以对叶片断裂事故的分析研究一直受到特别重视.按照叶片断裂的性质,可以分为短期超载疲劳损坏、长期疲劳损坏、高温疲劳损坏、应力疲劳损坏、腐蚀疲劳损坏、接触疲劳损坏等六钟。
1、期超载疲劳损坏这种损坏是指叶片受到外加较大应力或受到较大激振力，而振动次数低于107次就发生断裂的机械疲劳损坏。
如叶片受到水击而承受较大的应力，或因转子不平引起振动及安装不良存在周期力等较大的低频激振力，当这些力引起叶片共振时，叶片会很快断裂。
叶片短期超载疲劳损坏的宏观特征为:断面粗糙，疲劳前沿线（即贝壳纹）不明显，断面上疲劳区面积小于最终静撕断区面积；经受水击而损坏的叶片的断面呈“人"字形纹络特征。
防止短期超载疲劳损坏的主要方法是：防止水击,作好消除低频共振的调频及在正常周波下运行。
2、长期疲劳损坏长期疲劳损坏是指叶片运行中承受低于疲劳强度极限而应力循环次数又远高于107次发生的一种机械疲劳损坏。
造成长期疲劳损坏的原因有：叶片或叶片组在高频激振力作用下引起的共振损坏；叶片表面缺陷处出现局部应力集中而发生的疲劳损坏；低频率运行、超负荷运行使某些级的叶片应力升高导致提早损坏等等。
长期疲劳损坏在电厂叶片断裂事故中最为常见.防止长期疲劳损坏的办法是：按规定避开高频激振力共振范围,提高叶片加工质量和改善运行条件。
如防止低周波、超负荷运行，防止腐蚀和水击等.3、高温疲劳损坏高温疲劳损坏是指由蠕变和疲劳共同作用所形成的介于静应力产生的蠕变和动应力产生的疲劳之间的一种损坏形式。
裂纹源部位呈蠕变现象，断裂性质为持久断裂和疲劳断裂的组合，而且往往伴随着材料组织的变化。
高温疲劳损坏裂纹基本上是穿晶的，断口宏观貌有贝壳花纹，断口微观貌有较厚的氧化皮。
高温疲劳损坏发生在高压缸前几级叶片、中间再热式汽轮机中压缸前几级叶片以及中压汽轮机的调速级叶片。
汽轮机叶片断裂案例分析-091229
大型汽轮机叶片事故原因分析在火电厂、核电厂机组运行过程中，汽轮机叶片工作在高温、高压、高转速或湿蒸汽区等恶劣环境中，经受着离心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蚀和振动以及湿蒸汽区高速水滴冲蚀的共同作用，再加上难以避免的设计、制造、安装质量及运行工况、检修工艺不佳等因素的影响，常会出现损坏，轻则引起汽轮发电机组振动，重则造成飞车事故。
因此，汽轮机叶片的安全可靠直接关系到汽轮机和整个电厂的安全、满发。
汽轮机叶片事故长期困扰电厂机组的安全经济运行。
从国内统计数据看，叶片损坏事故占汽轮机事故的30%。
叶片损坏的位置，从围带到叶根都有。
据日本历年的统计资料，各部位出现损坏的百分率见表1。
此外，汽轮机各级叶片的损坏机会是不均匀的，据美国对50台大型机组的统计，叶片事故几乎全发生在低压缸内，其中末级占20%，次末级占58%，而且集中区是高压第一级，即调节级。
据日本的统计，也有20%的事故发生于此。
因此，在汽轮机设计和运行时，均应注意这些部位。
叶片损坏的原因是多方面的，可以从不同角度加以分析。
例如，从发生的机理区分，60%～80%的损坏原因是振动；从责任范围区分，可归纳为设计、制造、安装、运行和老化等。
在实际工作中，如果能及时找出主要原因，掌握叶片事故前后的征兆，采取相应措施，就能避免事故的发生，提高机组的使用寿命和安全可靠性。
1、近年来大型机组叶片损坏概况从近年来发生的17例叶片故障统计中，笔者分析了上海汽轮机有限公司、哈尔滨汽轮机有限责任公司、东方汽轮机厂、北京重型电机厂(表中简称上汽、哈汽、东汽、北重)生产的以及美国、日本、前苏联和欧洲一些国家引进的200 MW以上超高压、亚临界及超临界压力大功率汽轮机叶片故障。
这些故障造成叶片损坏的形式分为损坏(丧失基本功能，危及安全)和损伤(降低经济性，能安全使用)。
叶片损坏形式：折断、裂纹、扭弯、二次损坏及其它；叶片损伤形式：蜂窝状、开焊、麻点、锈蚀、擦伤。
2、叶片故障原因分析2.1 叶片故障的特点(1) 叶片故障发生在低压缸的有13例，占统计总数的82.35%，而末级叶片损坏又为多发部位，有9例，占统计总数的52.94%，调速级有2例，占统计总数11.76%，中间级所占比例很小。
汽轮机调节级动叶片断裂事故分析及处理
收稿日期:2006201209 作者简介:孙为民(19662),男,河南郑州人,副教授,现从事汽轮机设备的教学和科研。
汽轮机调节级动叶片断裂事故分析及处理孙为民1,李留轩2(1郑州电力高等专科学校,郑州450004;2洛阳华润热电有限公司,洛阳471900)摘要:针对50MW 汽轮机调节级动叶片断裂的事故原因进行了分析和研究,并根据当前机组情况选用了合理的处理方案。
关键词:汽轮机;叶片断裂;处理方案分类号:TK267 文献标识码:B 文章编号:100125884(2006)0620458202Processing and Fault Analysis ofMoving B lades Cripp ing of Steam Turbine Governing StageS UN W ei 2m in 1,L IL iu 2xuan2(1Zhengzhou Electric Power College,Zhengzhou 450004,China;2Luoyang China Res ourcus Ther moelectric Company L i m ited,Luoyang 471900,China )Abstract:The fault reas ons of moving blades cri pp ing of steam turbine governing stage were analyzed and studied,and based on the unit state,the paper choosed reas onable sche mee of treat m ent .Key words:steam turb i n e;bl ades cr i pp i n g;schem ee of trea t m en t0 前 言某发电厂有两台50MW 汽轮发电机组,机组型号为C50-8.83/1.3。