国产超临界600mw汽轮机叶片断裂原因分析及研究

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1、国产超临界600MW汽轮机叶片断裂原因分析及研究(靖海发电有限公司广东揭阳515223)摘要：木文介绍了XX电厂国产超临界600MW汽轮机低压叶片断裂的原因分析、改进措施以及实施方案,可供同类型机组参考，避免发生同样的事故。关键词：国产超临界600MW汽轮机，叶片断裂，原因分析，改进措施Theanalysisandimprovementmeasuresonthebreakofturbine’sbladeof600MWsupercriticalunitZengFeng(JinghaiPowerGenerationCo.,Ltd.,Jieya

2、ng,Guangdong515223,China)Abstract:Thispaperpresentsthecauseanalysisonthebreakofthesteamturbine’slow-pressurebladeanditsimprovementmeasuresandscheme.Itisofreferentialvaluetothetreatmentofblade’sbreakofsimilarunitstoavoidsimilarmalfunction.Keywords:steamturbineof600MW

3、supercriticalunit;breakoftheblade;causeanalysis;improvementmeasures1、事故情况简介XX发电厂1号汽轮机为国产引进型超临界600MW汽轮机，N600-24.2/566/566型、一次中间再热、三缸四排、单轴、双背压、凝汽式汽轮发电机组。2010年5月4日完成小修后启动，5月5日1:30带300MW负荷运行过程中，发现凝结水钠离子超标，进行凝汽器单侧隔离查漏，恢复后，继续升高，严重影响汽水品质，经向中调申请停机临修。5月7H机组重新启动，12:06机组并网，5月9日机组负荷加至300MW

4、时发现阀位指令、调节级压力、轴向位移、推力轴承温度等参数明显较5月4日及小修前异常，根据此次启机及水质情况，分析为汽轮机通流部分结垢引起，随后机组申请停机处理。5月19揭缸检查发现A低压汽机测第5级动叶片断裂一只，第6级动叶断裂一只，第6,7级隔板和动叶片有不同程度损伤。(1)断口位置与型根的距离在60mm〜70mm之间，位于叶身下上部位。(2)安装位置位于叶片组中的背弧侧第1片，居叶片组的最外端处。(3)断裂源都位于叶片出汽边的圆角部位，为明显的疲劳与腐蚀疲劳断裂。(4)疲劳扩展区面积很大，瞬断区面积较小，有明显的多条疲劳纹，叶片表面腐蚀斑致密，说

5、明该叶片曾经历多次高动应力事件，导致多条疲劳纹扩展，最终叶片应力超过叶片材料极限强度而导致叶片断裂，断口为高周腐蚀疲劳断LL(5)断裂叶片位于级后有抽汽口的过度区，无规律分布。1.2A低压汽机侧第6级动叶片断裂一只，断口位置与叶顶的距离在30mm〜40mm之间，位于叶身上部位，在此部位表现为明显的异物打击断裂的特征。叶片号：BJ63U其余叶片有不同程度损伤。1.3A低压汽机侧第7级动叶片11只被打伤严重。1.4A低压汽机侧第6,7级奋不冋程度打伤，所奋高中压隔板结垢严重。特别是调节级气道表面结垢2-3mm。2、事故级叶片汁算分析2.1叶片设计参数低压

6、第5级叶片材料为lCrl2Ni2WlMolV/735：2.2叶片强度振动计算2.2.1蒸汽弯应力计算2.2.2常规强度计算结果从偏于安全的角度考虑，叶片常规强度校核取用材料为lCrl2Ni2WlMolV/735叶片强度设计合格并有足够的强度安全裕度2.2.3成组叶片频率计算成组动频计算结果：单位：Hz(约束叶根工作面)结论：(1)叶片最低频率大于k的6倍频，叶片振动特性满足低频共振调频的规范；(2)高频激振频率远大于叶片自奋频率，即叶片不可能发生高频共振。2.2.4有限元强度计算(1)成组叶片等效应力最大区域位于叶根圆弧，最大为270MPa，(2)型

7、线中上部区域(距型根高度大于180mm)最大应力不大于160MPa,(3)均远小于叶片材料屈服强度735MPa。2.2.5宵限元动响应分析计算2.2.6计算结果分析：(1)从叶片的动应力计算结果可知，叶片的正常连续激振频率为50的倍数。如果叶片发生机械共振(328Hz),叶片的动应力非常高97.4MPa(约为非共振状态的20倍)将使叶片在数小时内发生高周疲劳断裂；(2)所有本级事故叶片均经历了一年以上的运行，承受高频激振次数(寿命)远大于107次，完全可排除叶片事故是由于谐波的机械共振造成的。（3）只有可能是间断的激振（如非稳定气流激振）且共振才导致

8、叶片的这种破坏特性。（4）事故断裂叶片断裂位置均位于与轴向一阶或扭振一阶共振吋，产生的最大动应力区域，因此，