汽轮机叶片损坏的原因分析

汽轮机叶片损坏的原因分析

张景利

（内蒙古霍煤鸿骏铝电有限公司电力分公司内蒙古029200）

摘要：叶片是汽轮机的心脏，也是事故最多的关键部件，它的安全可靠直接关系到汽轮机和整个电站的安全。由于电力是国民经济的命脉，提高汽轮机叶片的安全可靠性对于满足不断高涨的电力需求，适应国民经济的发展，有着不容忽视的作用。由于叶片高度和蒸汽参数的不断提高，叶片的工作条件也越来越严酷。本文主要就汽轮机叶片损坏的原因进行探讨分析，并提出一些个人观点，以供参考。

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。

如果蒸汽温度降低，叶片会受冲蚀，截而减小，应力集中，从而引起叶片的损坏。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，引起叶片损坏。

1.2叶片本身的原因

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。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。此外材料机械性能差，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。

1.3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。

1.4水蚀和水冲击

水蚀一半多发生在末级湿蒸汽区的低压段长叶片上，尤其是末级叶片。水蚀是湿蒸汽中分离出来的水滴对叶片冲击造成的一种机械损伤，而末级叶片旋转线速度高，并且蒸汽湿度大，水滴多，故水冲蚀程度更严重。受水蚀严重，叶片将出现缺口、孔洞等，降低叶片的强度，导致断裂损坏。除此之外汽轮机发生水冲击时，前几级叶片的应力会突然增加，并骤然受到冷却，使叶片过载，末几级叶片则冲击负荷更大。叶片遭到严重水击后会发生变形，其进汽侧扭向内弧，出汽侧扭向背弧，并在进出汽侧产生细微裂纹，成为叶片振动断裂的根源。水冲击有时会使叶片拉筋断裂，改变了叶片连接形式，甚至原来成组的叶片变成单个叶片，改变了叶片振动频率，降低叶片的工作强度，致使叶片发生共振，造成断裂。运行中叶片水蚀，使叶片强度降低。叶片受水冲击的载荷增大，叶片拉筋受水击断裂使叶片成为单只叶片，叶片的振动频率改变，使叶片陷入共振断裂。

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。

2汽轮机叶片损坏解决措施

2.1加强汽机运行管理

根据叶片损坏事故的分析统计，电厂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。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。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。

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）对汽轮机叶片、叶根、围带、拉筋孔附近进行检查，及早发现叶根和围带是否有松动等隐患。围带松动可捻铆围带铆钉或在围带内侧施银焊。各厂应根据自己机组叶片结构和国内类似机组断叶片情况，有针对性的重点检查，尤其是对事故多发叶片的检查，发现问题，应采取措施进行处理。

（2）检修时管道内、喷嘴组前蒸汽室、自动主汽门、调节汽门、汽缸等部位必须清理吹扫干净，零部件要牢固、汽缸内加装部件要牢固，防止运行中松脱进入汽缸打坏叶片。检修中应仔细检查动、静叶片有无损伤，有无裂纹。如果发现损伤或裂纹，应进行处理。

（3）对缸体上的温度传感器或温度计要勤检查，对调节级后温度计插座套管要进行检查，对照图纸和工艺要求，检查材质、焊接性能及热处理方法是否合理。

2.3加强汽水品质监督，防上叶片结垢、腐蚀

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；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，应认真做好保养工作，防止通流部分锈蚀损坏。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。

结束语：

综上所述，叶片作为汽轮机的主要部件，其损坏会使机器无法运行，更有甚者使整个叶轮都受到损坏。所以相关人员应对汽轮机的叶片损坏的原因进行分析并从中找到方法更合理地使用汽轮机，监督汽轮机的工作状况，以此更好的维护汽轮机的长稳运行。

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