汽轮机叶片损坏原因

汽轮机叶片损坏原因（精选4篇）

汽轮机叶片损坏原因 第1篇

1 常见叶片损坏事故的征象

汽轮机叶片断裂时, 汽轮机内部及凝汽器内部突然发出金属响声;机组振动明显变化, 有时还会产生瞬间强烈抖动;叶片损坏较多时, 可造成同一个负荷的蒸汽流量、监视段压力、调速汽阀开度的变化;惰走时间缩短, 在停机惰走过程或盘车状态下, 有可能听到金属摩擦声;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 叶片损坏的原因

2.1 腐蚀和锈蚀

在开始进入湿蒸汽的各级, 蒸汽干、湿交替变化, 当由湿向干过渡时, 腐蚀介质中微量盐分析出, 附于叶片表面, 当由干向湿过渡时, 这些盐由于溶于水, 形成局部浓度较高的盐液。如此交替反复, 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。

对于这个原因引起的叶片损坏, 一方面改进叶片的设计和计算疲劳极限的方式, 以达到更安全的效果, 目前还可对叶片进行喷丸强化处理, 提高叶片的疲劳寿命;另一方面, 加强化学监督, 保证汽水品质合格。此外, 停机后要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, 应认真做好保养工作, 防止通流部分锈蚀损坏。

2.2 叶片本身原因

设计应力过高或结构不合理, 振动特性不合格, 材质不良或错用材料, 加工工艺不良等都会导致叶片损坏。个别机组叶片甚薄, 若铆钉应力较大, 常在运行中发生应力集中, 铆钉头断裂, 围带裂纹折断, 因此而使叶片损坏的事故发生的情况不在少数。由于叶片频率不合格, 运行时产生共振而损坏的机组也为数不少。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。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。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。

叶片本身存在的缺陷需要从设计, 选材, 加工等方面存在的不合理入手, 不断改进和完善。

2.3 运行维护原因

电网频率变动超出允许范围, 汽轮机叶片的振动特性都是按运行频率为50HZ设计的, 过高、过低都可能是叶片振动频率进入共振区, 产生共振而使叶片断裂。汽轮机过负荷运行, 使叶片超过许用应力, 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。新蒸汽参数经常超限, 使叶片金属材料的机械强度降低。水冲击。运行时汽轮机进水的可能性很多, 特别是近代大容量再热机组, 汽轮机发生水击是蒸汽与水一起进入汽轮机, 使汽缸等部件不规则冷却和变形, 造成动静部件碰磨, 使叶片受到严重损坏。

为了防止叶片损坏事故发生, 电网应保持在定额频率和正常允许变动范围内稳定运行。避免机组过负荷运行, 如有需要, 必须先对机组进行热力计算和对主要部件进行强度核算, 确认强度允许后才可。还要加强运行中的监视, 不允许一些参数的剧烈波动, 要严格按规章制度执行。

3 结论

通过以上对汽轮机叶片损坏原因的分析而提出的相应措施能够减少汽轮机叶片损坏事故的发生, 从而使单机容量逐渐增大的汽轮机运行的安全性和经济性得到一定的提高。

摘要：叶片是汽轮机的核心零件之一, 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。叶片损坏事故的原因很多, 它与设计、制造、材质、安装、检修工艺和运行维护等因素都有关系, 本文从以下几个方面分析叶片损坏的原因, 并提出了相应的预防措施。

关键词：汽轮机,叶片,损坏,事故

参考文献

[1]邵和春, 辽宁省电力工业局组编.汽轮机运行[M].北京:中国电力出版社.

汽轮机叶片损坏事故及预防 第2篇

关键词：汽车机,叶片

中间再热式汽轮机, 参数高、容量大、汽缸数目多, 又有内外缸之分, 因此汽缸和转子的膨胀关系比较复杂。汽轮机通流部分的磨损, 一般发生在机组启、停和工况变化时, 产生磨损的主要原因是:汽缸与转子不均匀加热和冷却;启动与运行方式不合理;保温质量不良及法兰螺栓加热装置使用不当等。动静部分在轴向和径向磨损的原因, 往往很难绝对分开, 但仍然有所区别。在轴向方面, 沿通流方向各级的汽缸与转子的温差并非一致, 因而热膨胀也不同。在启动、停机和变工况运行时, 转子与汽缸膨胀差超过极限数值, 使轴向间隙消失, 便造成动静部分磨损, 在消失的时候, 便产生汽封与转子摩擦, 同时又不可避免地使转子弯曲, 从而产生恶性循环。另外, 机组振动大和汽封套变形都会引起径向摩擦。通流部分磨损事故的征象和处理如下:转子与汽缸的相对胀差表指示超过极值或上下缸温差超过允许值, 机组发生异常振动, 这时即可确认为动静部分发生碰磨, 应立即破坏真空紧急停机。停机后, 如果胀差及汽缸各部温差达到正常值, 方可重新启动。启动时要注意监视胀差和温度的变化, 注意听音和监视机组的振动。如果停机过程转子惰走时间明显缩短, 甚至盘车启动不起来, 或得盘车装置运行时有明显的金属摩擦声, 说明动静部分磨损严重, 要揭缸检修。

1 常见叶片事故发生时的征象、原因及预防措施。

叶片断落的征象汽轮机在运行中发生叶片断落一般有下列现象:汽轮机内部或凝汽器内有突然的响声, 此时在汽轮机平台底层常可清楚地听到。机组发生强烈振动或振动明显增大, 这是由于叶片断落而引起转子平衡破坏或转与落叶片发生碰撞摩擦所致。但有时叶片的断落发生在转子的中间级, 发生动静部分摩擦时, 机组就不一定会发生强烈振动或振动明显增大, 这在容量较大机组的高、中压转子上有时会遇到。当叶片损坏较多而且较严重时, 由于通流部分尺寸改变, 蒸汽流量、调速汽阀开度监视级压力等与功率的关系部将发生变化。若叶片落入凝汽器, 则会交凝汽器的铜管打坏, 使循环水漏入凝结水中, 从而表现为凝结水硬度和导电度突增。若机组抽汽部位叶片断落, 则叶片可能进入抽汽管道, 使抽汽止回阀卡涩, 或进加入热器使管子损坏, 导致水位升高。停机过程中, 听到机内有金属摩擦声, 惰走时间减少。在停机蔌升速过程中越过临界转速时, 机组振动有明显的增大或变化。

2 叶片损坏的原因:

2.1 叶片本身的原因, 振动特性不合格。

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。设计不当。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。材质不良或错用材料。材疗饥械性能差, 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。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。

2.2 运行方面的原因, 偏离额定频率运行。

汽轮机叶片的振动特性都是按运行频率为50HZ设计的, 因此电网频率降低时, 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。过负荷运行。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。汽温过低。新蒸汽温度降低时, 带来两种危害:一是最后几级叶片处湿度过大, 叶片受冲蚀, 截而减小, 应力集中, 从而引起叶片的损坏;二是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, 这同何况能引起叶片损坏。蒸汽品质不良。蒸汽品质不良会使叶片结垢, 造成叶片损坏。叶片结垢使通道减小, 造成级焓降增加, 叶片应力增大。另外结垢也容易引起叶片腐蚀, 使强度降低。真空过高或过低。真空过高时, 可能使末级叶片过负荷和湿度增大, 加速叶片的水蚀, 容易引起叶片的损坏。另外, 真空过低仍维持最大出力不变时, 也可能使最后几级过负荷而引起叶片损坏。水冲击。运行时汽轮机进水的可能性很多, 特别是近代大容量再热机组, 由于汽水系统相应复杂, 汽轮机进水的可能性更有所增加, 蒸汽与水一起进入汽轮机, 产生水击和汽缸等部件不规则冷却和变形, 造成动静部件碰磨, 使叶片受到严重损坏。

3 叶片事故原因的分析:

引起叶片事故的原因, 常常是很复杂的, 主要从以下几个方面进行考虑:检查叶片损坏情况。事故发生后, 应首先检查事故的范围和情况, 并作好记录, 然后检查断落位置及断面特征, 初步分析事故的原因。分析运行及检修资料。检查叶片事故发生前的运行工况有无异常, 如运行参数是否正常, 有无超载超速及低频率运行, 有无叶片结垢、腐蚀、水刷等情况。查看检修资料, 检查动静间隙是否符合标准, 有无重大改进和改造等, 对运行和检修资料进行全面细致的分析。防止叶片断裂事故的措施, 汽轮机运行事故中, 因叶片损坏而造成事故的比重很大。

汽轮机叶片损坏原因 第3篇

中国石化股份公司九江石化公司化肥装置停工大检修, 发现化肥氮气压缩机组、空气压缩机组和热电3#发电机组的汽轮机叶片上均有不同程度的结垢现象, 质量管理中心分别取氮压机和汽轮发电机叶片垢样进行化验检测, 分析数据中酸不溶物分别为90.1%和95.2%, 垢样具体分析数据如下:

4月7日, 九江石化公司化肥检修指挥部牵头, 组织机动处、科技开发处、化肥作业部、热电作业部、质量管理中心、检安石化工程公司等相关单位, 就叶片结垢的性质和结垢形成的原因进行了论证分析:

1 原因分析

1) 化肥氮气压缩机组、空气压缩机组和热电3#发电机组的汽轮机叶片上结垢的主要成分为二氧化硅, 结垢的成因初步判断为:化肥脱盐水装置回收来各种冷凝液与生水混合进树脂交换器除盐, 一旦冷凝液 (主要是采暖冷凝液和焦化冷凝液) 品质差, 会和生水在树脂中形成胶状物, 树脂去除不了胶状物, 胶状物含有Fe2+和SiO2物质, 随除盐水进入除氧器和锅炉汽包。在高温状态下, 胶状物硅元素被释放出来, 连排只能排掉部分, 其它的硅元素随蒸汽进入汽轮机和氮气压缩机, 机组长周期运行过程中, 在叶片上附着逐渐形成二氧化硅结垢。

2) 焦化冷凝液、合成冷凝液等3股冷凝液进入采暖系统替代低压蒸汽作为热源, 再进入脱盐水装置进行处理, 上述冷凝液经过采暖系统循环后, 水中铁离子含量大幅上升, 远远超过现有除盐水装置除铁能力, 造成二级除盐水铁离子超标, 导致化肥氮压机、汽轮机、除氧器、锅炉汽包等设备出现不同程度的铁腐蚀现象, 如除氧器和汽包内壁呈红色。

针对叶片结垢的成因相应采取了处理措施, 并对汽、水品质管理存在的问题提出了整改意见:

2 措 施

1) 质量管理中心无法分析水中络合态的硅, 在以后设备运行过程中, 一旦发现锅炉水可溶性二氧化硅含量超标要及时汇报, 联系质量管理中心同时采锅炉水和除盐水样做全硅分析, 对高温状态硅释放进行验证。

2) 热电脱盐水装置回收的各种冷凝液相对较为复杂, 通过进一步优化工艺运行方式, 对工艺冷凝液和透平冷凝液区别对待和处理。目前, 焦化装置冷凝液已改炼油系统除油除铁装置处理后, 进除氧器进行回收利用;采暖冷凝液目前因为没有过滤设备, 暂时不回收利用, 冷凝液回收要经机动处确认。通过以上措施提高化肥脱盐水装置回收的各种冷凝液的品质, 尽量减少含硅元素胶状物的形成。

3) 机动处组织完善汽、水的分析项目和频次, 加强对汽、水品质的监测和管理。化肥作业部、热电作业部在汽、水品质管理工作上存在不足, 作业部尽快提出整改措施, 成立攻关小组, 按期完成攻关会布置的各项工作。

4) 热电作业部整理全年回收焦化冷凝液期间炉水可溶性二氧化硅含量超标的数据, 完善锅炉汽包水位的校零工作, 使汽包水位计显示真实可靠, 严格监控汽包水位, 避免水位波动太大, 同时加强检查与考核;进一步组织对炉水PH值不合格原因进行分析, 并提出处理措施。作业部要完善在线监测仪表, 对产汽单位磷酸三钠等药品耗量要逐月统计。

汽轮机叶片损坏原因 第4篇

汽轮机低压末级的输出功率约占机组总输出功率的10%左右, 因此低压末级的性能稳定尤为重要。但是在汽轮机大修过程中发现, 汽缸的低压部分和转子的末几级叶片都存在严重的腐蚀现象。在汽缸的高压部分除出现少量积盐以外, 并没有出现低压部分的现象。

1 腐蚀原因

1.1 水冲蚀。

汽轮机在低负荷运行时, 低压末几级的工况较其他级变化最大。随着机组功率的增大, 低压级组子午流道扩张角增大, 叶高增加, 当其相对设计工况的容积流量急剧减少时, 会使流场参数发生很大变化。末级长叶片在小容积流量、真空工况运行, 叶片底部会有较大的反动度, 对设计不妥的动叶片下半部造成大范围的回流区。负荷越低, 回流区越大。在启动和并网初始, 回流范围甚至扩大到整个排汽缸。而且大功率凝汽式汽轮机的末级排汽湿度总是比较大, 因此末级动叶后汽流中携带大量水滴, 回流的蒸汽携带水滴冲击在高速旋转的动叶下半部形成水冲蚀。

1.2 酸腐蚀。

汽轮机酸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, 优先分配在初凝水中。由于给水碱化剂是氨, 分配系数较大, 主要存在汽相, 而酸性物质在初凝水中浓缩, PH值降低, 导致对酸性物质比较敏感的铸铁、钢件的腐蚀。

当主蒸汽经过高压缸做功后进入低压缸 (特别是末几级叶片) , 由于蒸汽的扩容和温度压力的降低, 蒸汽将变成饱和蒸汽甚至是湿蒸汽。在低压缸的干湿蒸汽转换区 (威尔逊线区) , 由于蒸汽凝结形成凝结水, 从而使蒸汽中的杂质在此区域内汽液两相重新分配。由于氨的分配系数大, 原来维持蒸汽PH值的氨绝大多数留在汽相中, 这时水相的PH值就很低。当蒸汽的PH值为9左右时, 水相的PH值为7~8, 最低时为6左右。此时若有空气漏入汽轮机或者含氧量超标会加剧酸性腐蚀。

1.3 氧腐蚀。

金属的氧腐蚀一般与下列因素有关:溶解氧、PH值、水温、水质、热负荷和水流速度等。其中溶解氧和PH值是最重要的影响腐蚀的因素。金属氧腐蚀是属于电化学腐蚀, 原理是:金属壁的氧化铁保护膜因水质恶化和热力等因素部分被破坏, 在露出的钢表面水和保护膜表面之间形成局部电池。铁从阳极析出, 形成腐蚀。钢的氧腐蚀特征是在被腐蚀的表面形成许多大小不一的鼓包。鼓包表面的颜色可能从黄褐色到砖红色。表层下的腐蚀产物是黑色粉末状。如果清除这些黑色粉末会看到金属表面上的腐蚀坑。形成腐蚀坑的主要原因是在腐蚀产物膜下形成缺氧的活化阳极区, 外部富氧阴极区, 构成电池, 形成电化学腐蚀。

汽轮机汽缸氧腐蚀主要是由于在备用或者检修过程中停机保护措施执行不好, 使得空气漏入汽缸中。另外, 机组运行过程中, 有空气漏入汽缸也会产生氧腐蚀。

2 末级叶片的防护

2.1 解决汽轮机低压末级腐蚀问题一般从以下方面入手:

2.1.1 研究末级长叶片水冲蚀的大机组调峰或

低负荷运行方式, 用三元流理论验算并有选择性地进行流场和动应力实测, 以确定机组带最低负荷的安全限制值。2.1.2研究进入汽轮机低压部分的湿蒸汽中水滴的形成过程, 从设计上改进末级叶片的型线, 从而减少水滴的形成;采用去湿隔板, 以降低蒸汽湿度。2.1.3提高除盐水的质量, 加强汽水的化学监督, 保证蒸汽品质。2.1.4在炉水中加一定的Na OH, 一方面提高炉水PH值, 另一方面减少氨的用量, 减少氨在低压缸初凝区因分配系数大使初凝水呈现酸性的影响。2.1.5采用消极的表面保护措施, 以减缓末级叶片的腐蚀速度。

2.2 末级叶片的表面防护。

末级叶片的防护措施可分为2大类:第1类是局部加覆盖层, 即在进汽边的局部位置覆盖一层新合金。如镶置司太立合金、电火花强化、激光熔覆和喷涂等。第2类是表面淬硬, 主要技术手段有火焰淬火强化、高频感应加热淬火、激光表面淬火等。

2.2.1 镶置司太立合金。

司太立合金有较高的硬度和较好的韧性, 水滴撞击时变形量小, 抗水蚀冲刷性能好, 具有较高的组织稳定性, 尽管超出一定范围也会出现水蚀, 但抵制断裂能力好, 即使出现严重水蚀, 也不易产生裂纹。同时根据运行情况可选择不同形状的合金, 当水蚀严重时, 可更换新的合金片, 非常适合叶片的工作条件, 所以镶置司立太合金是防止汽轮机叶片水蚀最普遍采用的方法。

2.2.2 电火花强化。

电火花强化是直接利用火花放电的高密度能量作为正极的电极材料熔化、涂覆、熔掺进金属工件的表层, 形成合金化的表面强化层, 从而使工件表面的物理、化学和机械性能得到改善。电火花表面强化工艺具有以下特点:操作简单、不会使工件退火或热变形, 不会产生环境污染, 可对工件表面进行局部强化等。一般的研究表明, 采用硬质合金作强化电极进行电火花强化, 在材料表面形成一层一定厚度的硬化层, 这层硬化层的硬度较高, 耐磨粒磨损、耐水刷能力越强。但是硬化层不能太厚, 否则容易产生表面裂纹, 从而影响防水蚀效果。

2.2.3 热喷涂。

热喷涂是指将熔融状态的喷涂材料通过高速气流将其雾化, 喷射到工件上形成喷涂层的一种表面加工方法。主要可分为火焰喷涂、超音速火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂及高速电弧喷涂等。今年来, 特别是超音速电弧喷涂技术的迅速发展, 涂层的硬度和结合强度更高。涂层孔隙率更低, 氧化物含量更低, 因此叶片可获得更好的防护效果。

2.2.4 激光熔覆。

激光熔覆是将具有某种特性 (耐磨、耐热、耐蚀等) 的合金预制粉末涂覆在金属工件表面, 或在激光处理的同时喷于激光处理区, 使之在激光作用下熔化、扩展并凝固, 与基体以冶金方式结合, 形成性能优良的表面包覆层。这种技术适用与大、中功率机组各种材料叶片的水蚀防护。

2.2.5 火焰淬火强化。

火焰淬火强化是在叶片进汽边用乙炔———氧或者煤气———氧的混合气体燃烧的高温火焰加热淬火, 以获得高硬度的马氏体组织和淬硬层。该方法工艺简单, 但温度不易控制, 易产生形变、裂纹和硬度不均等问题。

2.2.6 高频淬火强化。

高频淬火强化是利用电磁感应方法在工件表面产生高频率的感应电流, 依靠这种电流和工件本身的电阻, 使工件表面迅速加热到淬火温度, 而内部温度仍接近室温, 然后立即喷水冷却, 使工件表面淬硬。由于叶片一般是由三维空间扭曲成型, 型线复杂, 高频淬火加热时不易保证淬火部位受热均匀。影响叶片高频感应淬硬因素较多:高频设备控温的灵敏度、叶片装夹位置的偏差及叶型的偏差、感应线圈适应性、测温仪和测温点的选择、叶片与感应线圈的间隙、感应线圈包覆宽度等, 必须按叶片的实际情况通过试验确定。

2.2.7 局部激光表面淬火。

当激光束扫射经过黑化处理涂有吸能材料的金属表面时, 激光束能量被吸收到金属材料表层内, 使温度达到相变点以上。当激光束快速从金属表面离开, 热量迅速由表面传至芯部, 使表面得到快速冷却, 从而使金属表层发生快速淬火, 引起相变硬化。由于高的冷却速度产生高密度位错强化, 相同的材料经过激光表面淬火处理后, 硬度要比感应淬火硬度高20%, 变形很小, 晶粒要细很多。

3 结论

在发电厂热力设备发生的事故中, 因腐蚀问题引起的事故占很大比例。通过分析汽轮机低压末级叶片腐蚀的原因, 提出有效的防护办法, 特别阐述了叶片表面抗腐蚀处理。通过对叶片的防护, 减缓了叶片的腐蚀速度, 提高叶片的稳定性能。提高汽轮机及整个机组的效率。对汽轮机的发展有着极其重要的意义。

摘要：随着电站汽轮机大容量化, 叶片的安全可靠性和保持高效率显得尤其重要。叶片是汽轮机的关键零件之一。它在极苛刻的条件下承受高温、高压、巨大的离心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蚀和振动以及湿蒸汽区水滴冲蚀的共同作用。因此很有必要及时调查研究、分析、总结叶片尤其是末级和调节级叶片发生的各种损伤原因及防止发生损伤的各种措施。本文着重研究分析汽轮机低压末级叶片腐蚀原因及其表面防护处理。

关键词：末级叶片,腐蚀,表面防护

参考文献

[1]李军普.汽轮机低压部分腐蚀分析.河北煤炭, 2008 (5) :45-46