600mw超临界机组汽轮机低压转子末级叶片损坏原因分析

《600mw超临界机组汽轮机低压转子末级叶片损坏原因分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、0引言随着火电机组不断向高参数、大容量方向发展，600MW、1000MW等级的超临界及超超临界锅炉将逐步取代亚临界锅炉成为主力机组，这成为当前国家发展火电、节约能源、降低碳排放量的一个趋势。而供电煤耗是影响发电成本的最主要因素，火电厂热经济性分析表明，电厂能耗偏高的一个重要原因是汽轮机通流部分效率低［1］。汽轮机在实际运行中会产生各种损失，与理想状态差别悬殊，尤其是汽封间隙的漏气损失占较大比重，是汽轮机效率下降的主要因素［2］。近年来国内一些发电厂在汽轮机轴封改造方面采用了新技术并获得了良好效果，采用新型的蜂

2、窝式汽封替代梳齿式汽封，在降低煤耗、提高效率方面有了进一步的提高［3］。某厂一台600MW超临界机组低压转子通流改造也采用了该技术，改造后不到1a发生一起汽封断裂从而导致叶片损伤事故，严重影响了机组的安全运行，造成了较大的经济损失。本文以这起事故为例，分析事故原因并给出设备改进建议。1设备简介该汽轮发电机组为上海汽轮机有限公司N600-24.2/566/566型超临界汽轮机组，采用美国西屋公司的先进技术生产，为超临界参数，单轴三缸四排汽，具有一次中间再热的凝汽式机组。高中压部分采用双层合缸结构，外缸内装有高中

3、压内缸、喷嘴室、静叶持环、平衡活塞汽封体、汽封等高中压静止件，是具有冲动式调节级和反动压力级的混合型式。低压缸是双流、反动式的，蒸汽在叶片通道的中央进入并分别流向两端的排汽口，然后向下流入凝汽器。高中压转子与Ⅰ级低压转子、Ⅰ级低压转子与Ⅱ级低压转子、Ⅱ级低压转子与发电机转子、发电机转子与集电环转子都为刚性联轴器连接，Ⅰ级低压转子与Ⅱ级低压转子之间有一短轴。高压通流部分设计为反向流动，高压和中压进汽口都设在高中压缸中部，本机组整个通流部分共48级叶片，其中高压缸1+11级，中压缸8级，低压缸2×2×7级；低压缸

4、末二级动叶片采用整圈自锁阻尼型长叶片，为调频叶片，其余叶片均为不调频叶片；低压动叶片用纵树形叶根安装到转子上。低压缸末二级动叶片新的强化型的叶根及轮槽，应力集中下降50%。低压末级动叶采用新设计的1050mm叶片。低压叶片材质为0Cr17Ni4Cu4Nb（17-4PH）。2故障起因该机组于2006年3月31日投运，2008年4月30日完成汽轮机通流部分汽封改造。2009年2月10—14日机组运行过程中，凝结水硬度超标，后端高背压凝汽器钢管多次发生泄漏，陆续堵漏管近百根才正常，期间机组振动无明显变化。2009年

5、3月3日停机后进入Ⅱ级凝汽器人孔门内检查，发现凝汽器不锈钢管被打坏，捡出的异物光谱分析含铬。进而对Ⅱ低压缸进行检查，发现反向第7级（末级）叶片进汽边顶部大面积损坏，决定揭Ⅱ低压缸检查。2009年3月19日晚上吊开Ⅱ低压内上缸，发现反向第6级（次末级）上缸顶部靠电侧的一块蜂窝式汽封缺失，对应弧段的汽封槽全部损坏（见图1）。反向第6级叶片围带顶部有磨损痕迹（见图2）。最严重的反向第7级绝大部分叶片进汽边顶部打出大小不一的缺口（见图3）。与叶片镶嵌的司太立合金片也被打断，由于受到掉下的蜂窝汽封残片的撞击，反向第6、

6、7级隔板存在多处凹坑，汽封体结构完好（见图4）。3原因分析由于蜂窝式汽封具有耐磨、密封效果好、蒸汽进入蜂窝形成的反冲能削弱轴的振动等特点，所以电厂大量采用蜂窝汽封改造通流部分的密封。蜂窝式汽封是由0.05～0.10mm厚的哈斯特涅耐高温合金防锈金属薄板制成像蜜蜂巢一样的正六边形孔状结构，具体结构如图5所示。由于蜂窝材料薄、蜂窝的孔洞多且均匀密集分布，受热易变形，因此采用真空钎焊技术将蜂窝孔带焊在汽封环母体上而形成蜂窝式密封，为了使蜂窝材料与母体间出现结合紧密，钎焊温度调为1055℃后，然后自然冷却［4］。汽封

7、体材质为1Cr13，正常供货状态为调质处理，具有较好的综合机械性能。对汽封进行试验，化学成分分析表明，w（C）质量分数有少许超标，其他合金元素的质量分数符合标准要求（见表1），力学性能试验表明，这批汽封体抗拉强度与延伸率不合格，抗拉强度很高，冲击韧性很低，硬度很高（见表2），汽封材质与性能都不符合要求。汽封体材料之所以强度高、塑韧性低与真空钎焊的工艺是密切相关的。另外，金相试验表明组织为马氏体，晶界较粗大（见图6），也证明了钎焊工艺对汽封体热处理状态的影响。本次事故是因为反向第6级叶顶的一块蜂窝汽封掉下造成的

8、，掉下的汽封碎裂后对末级及次末级叶片造成损伤。蜂窝汽封掉下的可能原因：（1）结构不合理，蜂窝汽封的U型调整垫片和凸肩薄弱，可靠性不高，不能承受长期的振动、碰撞应力作用，易造成损坏。（2）汽封体材质硬度高，冲击韧性较低，承受冲击载荷能力差，极易损坏，在长期的振动下碰撞碎裂。4结语（1）本次事故原因是：汽封体结构不合理，在运行过程中受到蒸汽的冲击力等影响，跌落的硬脆汽封体断裂，造成末级叶片损坏。（2）由