汽轮机叶片损坏原因及其预防措施

刘 博，王威彪

(哈尔滨电气股份有限公司，哈尔滨 150028)

汽轮机叶片损坏原因及其预防措施

刘 博，王威彪

(哈尔滨电气股份有限公司，哈尔滨 150028)

汽轮机叶片作为汽轮机最为核心的零件之一，其安全性与可靠性直接影响着汽轮机的运行安全。而造成汽轮机叶片损坏的因素十分复杂多变，所以，要想确保汽轮机的安全稳定运行，必须认真研究造成汽轮机叶片损坏的各种原因，寻找其发生规律，从而制定出科学合理的预防措施。

汽轮机；叶片损坏原因；预防措施

1 汽轮机叶片损坏时的常见征象

单个汽轮机叶片或者是围带发生断落飞出时，会发出金属的撞击声；调节级的围带出现飞脱问题时堵在了下一级的叶片之上，或者是调节级之后的某级叶片发生断落时堵塞了通流部分，调节级的汽室压力以及某些抽汽压力势必会有所升高；低压末级叶片或者是围带飞脱落入到凝汽器内，其内部就会发出碰击声音，一旦将凝汽器的铜管打破，凝结水硬度、电导率、热井水位，凝结水冷却度均会突然增高、增大；汽轮机叶片不对称脱离较多的时候，转子就会不平衡，机组振动就会明显增大。

2 造成汽轮机叶片损坏的基本原因

2.1 因汽轮机叶片本身问题而造成的损坏

第一，因为振动特性不合格而造成的损坏。在常见的汽轮机叶片损坏事故中，因为汽轮机叶片频率不合格而在实际运行过程中产生共振引发损坏的现象十分常见。如果扰动力过大，很有可能汽轮机叶片在运行几个小时内就会发生损坏事故。与此同时，发生损坏事故的时长与振动特性、叶片结构、材料性能、制造加工质量等也有必然联系。第二，因设计不当而造成的损坏。在汽轮机叶片设计过程中，其应力设计过高、栅结构设计不合理、振动强调特性不合格都有可能致使汽轮机叶片发生损坏。尤其是当个别的汽轮机叶片十分薄且柳钉应力过大时，柳装围带就会出现裂纹。第三，因材料不良而造成的损坏。制造汽轮机叶片的材料机械性能较差且金属组织存在缺陷、裂纹等问题，汽轮机组叶片在长时间运转下，其材料的疲劳性能、衰减性能势必会变得更差，进而引发汽轮机组叶片损坏故障。第四，因加工工艺不良而造成的损坏。如果在加工汽轮机叶片时的加工工艺不够严格，就会致使叶片表面粗糙度不够好、留有一定的加工刀痕、扭转叶片的接刀处不当、围带柳钉孔尺寸不够准确等问题，从而使应力过于集中，造成汽轮机叶片发生损坏。有时为了能够防止水蚀问题而采取必要的防护措施，这些防护措施的工艺不够良好也会使得汽轮机叶片发生损坏。

2.2 因汽轮机运行方面的问题而造成的损坏

第一，因偏离了额定频率运行而造成的损坏。通常来讲，汽轮机叶片的振动特性往往按照相应的运行频率设计，所以，当降低电网频率时，就会使得汽轮机叶片的共振安全率产生相应的变化，进而落入到共振的运行状态之下，加速了汽轮机叶片的损坏程度。第二，因过负荷运行而造成的损坏。通常情况下，汽轮机组处于过负荷运行状态下时，其每一级的叶片应力都会有所增加，特别是最后几级的叶片应力增加最为明显，并且叶片应力会随着蒸汽流量的不断增加呈现出相应的正比态势，进一步加剧了叶片损坏。第三，因气温过低而造成的损坏。当新蒸汽的温度过低时，就会使得汽轮机最后几级的叶片湿度不断增大，叶片受到的冲蚀也不断加剧，应力过于集中造成汽轮机叶片的损坏。同时，当新蒸汽的温度过低而出力不降低时，流量热势必会被不断增加，致使汽轮机叶片处于过负荷状态之下，造成汽轮机叶片损坏。第四，因蒸汽品质不佳而造成的损坏。蒸汽品质不佳势必会使汽轮机叶片结垢，进而造成汽轮机叶片损坏。与此同时，汽轮机叶片结垢后还会造成通道减少，级焓降增加，汽轮机叶片应力增加，也就使得汽轮机叶片强度不断降低。第五，因真空过高或过低而造成的损坏。如果真空过高，那么末级叶片就会处于过负荷状态之下，湿度增大，叶片水蚀速度加快，引发汽轮机叶片损坏。如果真空过低且维持最大出力不变时，就会造成最后几级汽轮机叶片处于过负荷状态，引发汽轮机叶片损失。第六，因水冲击而造成的损坏。由于现今汽轮机机组的汽水系统十分复杂，也进一步增加了汽轮机机组进水的可能性，一旦蒸汽与水一起进入到汽轮机组之中，就会产生水击，造成汽缸等部件变形，使得汽轮机叶片发生损坏。第七，因机组振动过大而造成的损坏。因为启动、停机、增减负荷时的操作存在不恰当之处而造成动静部分发生摩擦，导致汽轮机叶片发生损坏。

3 汽轮机叶片损坏的预防措施

3.1 从电网频率管理方面入手采取有效的预防措施

第一，根据汽轮机叶片损坏事故发生情况的统计可知，因为电网频率偏离正常值而造成的汽轮机叶片损坏问题尤为常见，因此，要想有效预防汽轮机叶片损坏问题，就必须要将电网始终控制在额定频率之下，使其始终运行在允许变动的范围之内。所以，必须要对电网频率进行严格管理。第二，要尽可能避免汽轮机组处于过负荷、低频率的运行状态之下。尤其是对于必须要超过负荷运行的汽轮机组，应该对其进行热力计算以及强度核算，当强度被允许以后方可继续运行。第三，加强对汽轮机组运行的监视。如今大容量的汽轮机组正在不断增加，启停与运行操作越发复杂，也就更容易造成汽轮机叶片的损坏。因此，无论是汽轮机组的启停，还是汽轮机组的运行，都必须要加强对其运行参数的实时监视，严格执行相应的规章制度，合理进行启停，以避免汽轮机组在实际的运行过程中出现参数剧烈波动问题。第四，加强对汽水品质的监督工作。为了尽可能的防止汽轮机叶片出现结垢问题，应该加强对汽水品质的监督工作，经常倾听汽轮机内部的声音，仔细观察汽轮机叶片的振动情况，对汽压数值与凝结水水质情况进行仔细分析，从而及时处理汽轮机叶片损坏问题，避免事故问题进一步扩大。

3.2 从检修管理方面入手采取有效的预防措施

第一，为每台汽轮机的主要级叶片建立相对完善的技术档案。在新装汽轮机组时，应该在投入运行之前对汽轮机叶片的实际振动特性实施全面的测定。对那些不调频的汽轮机叶片，还要对频率分散率进行检验。此外，还要对调频叶片的共振安全率实施鉴定。如果此时发现汽轮机叶片已经落入到了共振状态之下，就必须及时采取相应措施，给予必要的调整。第二，认真仔细的检修各级叶片、拉金、围带。如果发现各级叶片、拉金、围带存在缺陷或者是怀疑存在缺陷问题，必须及时予以处理、消除。而对于那些存在裂纹的叶根则必须要进行探伤。目前主要采取超声波探伤方法，该方法不仅能够检查出汽轮机叶片、叶轮等部位的表面是否存在裂纹，还能够检查出叶根处是否存在裂纹。第三，如果喷嘴叶片发生了弯曲变形问题，必须要给予及时的校正，清理干净流通部分，并对遗留的杂物进行清理。第四，在起吊搬运汽轮机叶片时要防止汽轮机叶片发生碰损。对汽轮机叶片实施喷砂清洗时必须确保砂粒的均匀细致，不允许使用坚硬的工具修刮汽轮机叶片。在用叶片酸清洗叶片时要避免出现冲刷过度问题，并及时将酸液清洗干净，防止出现腐蚀问题。

4 结语

汽轮机叶片损坏作为电厂最为常见的一种设备损坏故障，其对汽轮机乃至整个电厂的安全运行而言都有着至关重要的作用。尤其是汽轮机叶片的形状十分复杂且工作条件恶劣，加之不免会受到设计、制造、安装、运行维护等诸多因素的不利影响，也就使其损坏事故频频发生。所以，要想有效解决这一问题，就必须从汽轮机叶片故障发生时的特点入手加以深入研究与分析，从而找寻出有效的预防措施，将可能面临的损失降至最低，更好地为电厂服务。

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Damage causes of steam turbine blades and preventive measures

LIU Bo, WANG Wei-biao

(Harbin Electric Co., Ltd., Harbin 150028, China)

Steam turbine blades are one of the most important parts of steam turbine. The safety and reliability of steam turbine blades directly affect the operation safety of steam turbine. Therefore, in order to ensure the safe and stable operation of the steam turbine, it is necessary to study the causes of the damage of turbine blades and find out the occurrence rule of steam turbine blades, so as to formulate scientific and reasonable preventive measures.

Steam turbine; Leaf damage cause; Precautionary measures

2017-04-06

刘博(1982-)，男，本科，工程师。

TK268

B

1674-8646(2017)13-0025-02