汽輪機(jī)葉片斷裂原因分析及防范措施

《汽輪機(jī)葉片斷裂原因分析及防范措施》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、汽輪機(jī)葉片斷裂原因分析及防范措施汽輪機(jī)葉片斷裂原因分析及防范措施汽輪機(jī)葉片斷裂原因分析及防范措施汽輪機(jī)葉片斷裂原因分析及防范措施汽輪機(jī)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(jī)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(jī)葉片工作務(wù)件惡劣,受力情況比較復(fù)雜,斷裂事故較常發(fā)生,且后果又比較嚴(yán)重,所以對(duì)葉片斷裂的原因進(jìn)行分析,同時(shí)提出相關(guān)防范措施就顯得尤為重要,文章就此進(jìn)行分析.關(guān)鍵詞:汽輪機(jī);葉片斷裂一,引言在汽輪機(jī)發(fā)生的事故中,由于汽輪機(jī)葉片損壞而發(fā)生的占主要

2、部分,而這其中汽輪機(jī)葉片的斷裂,對(duì)機(jī)組的運(yùn)行來(lái)說(shuō)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(jī)容量日益增大,葉片長(zhǎng)度增加,葉片的工作應(yīng)力上升而變得13趨復(fù)雜.因此,找出葉片斷裂的原因并提出預(yù)防措施,這對(duì)汽輪機(jī)的安全運(yùn)行是很有必要的.二,汽輪機(jī)葉片的組成1.葉型:葉片的主要工作部分,汽流通過(guò)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(dòng)應(yīng)力.三,葉片

3、斷裂的主要現(xiàn)象分析1.汽輪機(jī)內(nèi)或凝汽器內(nèi)產(chǎn)生突然的聲響.2.機(jī)組振動(dòng)突然增大或抖動(dòng),軸向位移顯示增大或擺動(dòng).3.葉片損壞較多時(shí),同樣負(fù)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(jìn)入抽汽管道,造成逆止門(mén)卡澀等.5.停機(jī)惰走或盤(pán)車(chē)狀態(tài)能聽(tīng)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(shí)推力瓦溫度上升.7.停機(jī)過(guò)程經(jīng)過(guò)臨界轉(zhuǎn)速區(qū)時(shí)振動(dòng)明顯增加.四,汽輪機(jī)葉片斷裂的原因分析眾所周知,熱電廠汽輪機(jī)葉片,特別是動(dòng)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(jī)在工作時(shí),動(dòng)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(shí)作用在葉片上的離心力所引起的拉應(yīng)力,葉片愈長(zhǎng),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(jí)的這兩失效葉片,受到了相當(dāng)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(huì)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng);當(dāng)強(qiáng)迫振動(dòng)的頻率與葉片自振頻率相同時(shí)即會(huì)引起共振,振幅進(jìn)一步加大,交變應(yīng)力急劇增加,會(huì)導(dǎo)致葉片發(fā)生疲勞斷裂.汽輪機(jī)的每一級(jí)葉片工作溫度都不相同,第一級(jí)葉片所處的溫度最高,大約535~C左右

5、;隨后由于蒸汽逐級(jí)做功,溫度逐級(jí)降低,直到末級(jí)葉片將降低到IO0~E以下.這兩片次末級(jí)失效葉片所處的溫度是95℃,在這個(gè)部位會(huì)有游離水分子存在,游離水分子由于過(guò)冷凝結(jié)成水滴,沖擊動(dòng)葉片進(jìn)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(guò)熱蒸汽中工作,末級(jí)葉片是在潮濕蒸汽中工作;過(guò)熱蒸汽中含有氧,會(huì)造成高溫氧化腐蝕,生成腐蝕性鹽而影響葉片的疲勞強(qiáng)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(xué)腐蝕.汽輪機(jī)葉片的點(diǎn)蝕是一個(gè)電化學(xué)的過(guò)程.金屬與電解質(zhì)相互作用,陽(yáng)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(xué)成分的差異,殘余應(yīng)力較高均為產(chǎn)生點(diǎn)蝕的原因,當(dāng)介質(zhì)中含有活性陰離子(c1]時(shí),它們被吸附在金屬表面某些點(diǎn)上,形成微電池.膜破壞處成為陽(yáng)極,而未破壞處為陰極.由于陽(yáng)極面積比陰極小得多,陽(yáng)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(diǎn)蝕坑底部會(huì)有應(yīng)力集

7、中而促進(jìn)裂紋的萌生,形成微裂紋,繼而擴(kuò)展成宏觀裂紋,當(dāng)裂紋擴(kuò)展到一定的程度時(shí),葉片發(fā)生最終的斷裂,整個(gè)過(guò)程是一個(gè)腐蝕疲勞斷裂過(guò)程.此外,由于葉片根部松動(dòng),葉根參加振動(dòng),使葉根之間或葉片與葉輪機(jī)接觸面產(chǎn)生往復(fù)微量相對(duì)摩擦運(yùn)動(dòng)而造成機(jī)械損壞.同時(shí)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(kuò)展,從而引起疲勞斷裂.五,防范措施探討1.機(jī)組啟動(dòng)前必須對(duì)來(lái)汽管道充分疏水,啟動(dòng)中蒸汽須保持較高的過(guò)熱度,當(dāng)啟動(dòng)或運(yùn)行中蒸汽溫度突然直線下降50%或lOmin內(nèi)下降50~C時(shí),應(yīng)立即打閘停機(jī)或者

8、發(fā)現(xiàn)汽溫突然下降,并且來(lái)汽管道,主汽門(mén),調(diào)節(jié)汽門(mén)冒白汽時(shí),也應(yīng)立即果斷打閘停機(jī).2.機(jī)組啟動(dòng)前應(yīng)將軸向位移保護(hù)投入,運(yùn)行中不得將軸向位移保護(hù)退出,特別是啟動(dòng)中,進(jìn)行主汽門(mén),調(diào)節(jié)汽門(mén)嚴(yán)密性試驗(yàn)時(shí),軸向位移保護(hù)動(dòng)作后不得以懷疑其誤動(dòng)為理由退出保護(hù)強(qiáng)行掛閘.在軸向位置指示達(dá)到定值,如保護(hù)不動(dòng)作時(shí),應(yīng)立即打閘停機(jī).3.并列運(yùn)行的機(jī)組要有串聯(lián)截止門(mén),保證減溫水管路切斷可靠,以防止停機(jī)狀態(tài)或啟動(dòng)給水泵后水漏入熱態(tài)的汽輪機(jī).鍋爐打壓時(shí),要采取嚴(yán)密的措施阻隔水進(jìn)入母管.