轴流压缩机首级叶片疲劳断裂的原因分析

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1、轴流压缩机首级叶片疲劳断裂的原因分析中石化股份公司茂名分公司摘要：从轴流压缩机叶片设计、操作、环境腐蚀、进口过滤器缺陷、维修维护等方面分析了首级动叶片疲劳断裂的原因。关键词：轴流式压缩机叶片断裂中图分类号:TH453文献标识码:B文章编号:1006-8155(2007)-0062-07TheCauseAnalysisofFatiguefortheFirstStageBladeofAxial-flowCompressorAbstract:Inthedesign、operation、environmentcorrosion、defectof

2、inletfilter、mendingmaintainforcompressorblade,analyzethecauseoffatigueforfirststageblade.Keywords:Axial-flowcompressorBladeFracture0引言某炼油厂催化裂化装置的AG060/14L5型轴流—离心复合式压缩机由德国曼透平公司设计制造，共有14级轴流叶片和一级离心末级叶轮。这种配置可以获得高压比，而压缩机尺寸不至于过大，缩短了轴向长度，虽然离心叶轮比轴流叶片的效率低，但它不需要轴向出口扩压器，因此，仍可获得与纯轴流

3、级大致相等的效率，整机效率为86.5%～88%。此外,由于离心级的性能曲线较平坦,能适应更小的流量,故可改善高压段的喘振性能。轴流部分的第1、2级为等外径叶轮，其反动度均为80%～85%。以后各级为等内径叶轮，其反动度均为100%。前两级反动度小，轴向速度大，可使叶片不会过长，后级反动度大，可使末级叶片不至于过短。这样可获得较为平坦的性能曲线。动叶采用哥廷根研制的叶型，叶片用锻件毛坯靠模铣制而成，在转轴上用牛头刨刨出矩形斜槽（与轴线成一倾斜角），把具有矩形叶根的叶片装入斜槽后，注入低熔合金或耐高温树脂，将各级动叶暂固定在正确的安装位置上

4、，并在叶根两侧位置与转轴一起加工出两个环形槽，然后，镶入两半固定环，使叶片固定于转轴上。该轴流压缩机同一缸内装有固定静叶和可调静叶，静叶采用锻制或轧制毛坯，静叶顶端有围带，属两端固定结构，其抗振性好。静叶轴承套用烧结青铜制成。设置了前6级的可调静叶来控制流量，调节静叶角度的内缸由液压驱动做圆周转动，各级调节静叶上的调节连杆长度不同，可调节的角度范围也不同。为避免启动压缩机时进入旋转脱离区工作（压缩机旋转脱离区见图1），使叶片因流量过小产生振动，设定了可调静叶最小角度控制。通过前6级可调静叶能调节压缩机进口流量，从静叶最小角度48°时的流

5、量85000m/h到最大角度（小于0°）时的流量149833m/h。正常流量122591m/h时的静叶角度约为2°。_________________________收稿日期：2006-12-27茂名市252011为防止压缩机喘振，该压缩机设有防喘振系统。在压缩机下盖的进口处节流孔上引管到快速压差变送器后，输送到防喘振控制器和喘振记录器。并在机下盖的进口处安装有一支敏感热电偶连接到防喘振控制器和喘振记录器。一旦压缩机流量减少到放空线的点上，快速压差变送器上压差就会快速减小，防喘振控制器则发出指令放空。压缩机增大流量后工作点回到工作稳定区

6、，防止了压缩机发生喘振，如压缩机流量继续减少到喘振点流量，压缩机自动发生喘振，倒流的气体使敏感热电偶检测出高温，同时快速压差变送器检测的流量信号瞬时为零，输送到防喘振控制器和喘振记录器，喘振记录器进行记录，防喘振控制器指令放空。12图1防喘振放空曲线图该轴流压缩机动叶片属长叶片，叶根厚度相对较薄。其优点是压缩机体积小，流量大，效率高。缺点是动叶振动时，叶根弯曲应力较大。压缩机操作参数见表1。表1压缩机操作参数型号AG060/14L5介质空气进口压力（绝）/MPa0.0961进口温度/°C30.7功率/kW8240出口压力（绝）/MPa0

7、.4出口温度/°C198.5湿度/%82转速/(r/min)5703最小流量/(m/h)85000正常流量/(m/h)122591最大流量/(m/h)1498331轴流压缩机首级动叶片设计的基本特点轴流压缩机动叶分为静止频率和转动频率。动叶出厂前，每片动叶都要进行测定1阶静频，一般高阶静频不要求测试。首级动叶1阶静频测试见表2。表2首级动叶1阶静频叶片编号123456789101阶静频/Hz246248246246244248244246245244叶片编号111213141516171819—1阶静频/Hz24524524824624

8、6244246243243—最小频率/Hz243最大频率/Hz248而每片动叶的转动频率难于测定，一般只能通过计算得到。首级动叶动频和静频计算结果见表3。12表3首级动叶片各阶频率（Hz）的计算结果工作转速