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汽轮机叶片损坏与脱落的原因与处理 2018-10-09


  1.事故特征

  纵观叶片损坏事故,我们很容易发现以下特征:(1)汽轮机内部或凝汽器内有突然的响声。(2)当断落的叶片落入凝汽器时,会将凝汽器钢管打坏,使凝汽器内循环水漏入凝结水中,导致凝结水硬度和导电度突然增大,凝结水水位增高,凝结水泵电动机电流增大。(3)机组振动通常会明显变化,有时还会产生瞬间强烈抖动,其原因是叶片断裂脱落,使转子失去平衡或摩擦撞击。但有时叶片在转子中间级断落,并未引起严重动静摩擦,在工作转速下机组振动不一定明显增大,只有在启动、停机过程中的临界转速附近,机组振动会出现明显增大。(4)叶片损坏较多时会使蒸汽通流面积改变,从而同一个负荷的蒸气流量、监视段压力、调速汽阀开度等都会改变。(5)如果断落叶片发生在抽汽级处,叶片就可能性进入抽汽管道,造成抽汽逆止阀卡涩或进入加热器,使加热器的管子受撞击断裂,引起加热器疏水水位升高。(6)在停机惰走过程或盘车状态下,有可能听到金属摩擦声,惰走时间缩短,在启动和停机过程中,通过临界转速时,机组振动将会明显地变化。

  2.叶片断裂或脱落的原因

  汽轮机的动静叶片是通流部分的主要零件,动叶片不但要承受高速转动时产生的离心力,还要承受高速气流的冲击力和由于气流不均匀而产生的往复振动作用力。因此,动叶片损坏是经常发生的。

  造成叶片断裂或脱落的原因很多,它与设计、制造、材质、安装、检修工艺和运行维护等因素均有关系,归纳起来有下列几个方方面:

  2.1.机械损伤:1)外来的机械杂质随蒸汽进入汽轮机内打伤叶片。2)汽缸内部固定零部件脱落,如阻汽片、导流环等,造成叶片严重损伤。3)因轴承或推力瓦损坏、大轴弯曲、胀差超限以及机组强烈振动,造成通流部分动、静磨擦,使叶片损坏。

  2.2.腐蚀和锈蚀:叶片的腐蚀常发生在开始进入湿蒸汽的各级,这些级段在运行中,蒸汽干、湿交替变化,使腐蚀工质易浓缩,引起叶片腐蚀。另外,长期停机备用的机组往往会因空气中的潮气或蒸汽漏入机内造成叶片严重锈蚀。

  2.3.水蚀: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。

  2.4.水冲击: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。

  2.5.运行维护原因:1)电网频率变动超出允许范围,过高、过低都可能使叶片振动频率进入共振区,产生共振而使叶片断裂。2)机组过负荷运行,使叶片的工作应力增大,尤其是最后几级叶片,蒸汽流量增大,各级焓降也增加,使其工作应力增加很大而严重超负荷。3)主蒸汽参数不符合要求,频繁而较大幅度地波动,主蒸汽压力过高、主蒸汽温度偏低或水冲击以及真空过高,都会加剧叶片的超负荷或水蚀而损坏。

  3.汽轮机叶片损坏的处理

  汽轮机运行中如发觉有以上断叶片现象或机组突然发生强烈振动,应果断进行紧急停机。如确是断叶片引起的,特别是叶片断在中间的,应立即处理,不能犹豫不决、拖延时间。因为这样会使事故迅速扩大,设备严重损坏。

  有些事故发生在汽缸内,只能根据叶片断裂事故可能出现的特征进行综合判断。当清楚地听到汽缸内发生金属响声或机组出现强烈振动时,应判断为通流部分损坏或叶片断落,则应紧急故障停机,准确记下惰走时间,在惰走和盘车过程中仔细倾听汽缸内声音,经全面检查、分析研究,决定是否需揭缸检查并更换新叶片。