某600MW汽轮机低压第6级动叶片断裂原因分析.pdf

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1、第６０卷第１期汽轮机技术Ｖｏｌ．６０Ｎｏ．１２０１８年２月ＴＵＲＢＩＮＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＦｅｂ．２０１８某６００ＭＷ汽轮机低压第６级动叶片断裂原因分析１，２２２２２２宋文希，谷伟伟，张永海，余小兵，崔雄华，张磊（１西安西热节能技术有限公司，西安７１００５４；２西安热工研究院有限公司，西安７１００３２）摘要：对某电厂６００ＭＷ汽轮机低压第６级叶片断裂事故现场及运行历史数据进行了调查分析，对断裂叶片进行理化检验和断口分析，对叶片离心应力和叶轮叶片系统振动特性进行了有限元计算分析，基于上述工作综合分析了叶片断裂原因。该叶片断裂失效类型是应力腐蚀，裂纹扩展过程中伴随着疲劳

2、扩展。导致叶片发生断裂的主要原因是叶轮叶片系统１阶６节径动频率未能有效地避开“三重点”共振区域。关键词：汽轮机；叶片；断裂；理化检验；“三重点”共振分类号：ＴＫ２６３．３文献标识码：Ａ文章编号：１００１-５８８４（２０１８）０１-００６６-０３ＦｒａｃｔｕｒｅＲｅａｓｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｔｈｅＬｏｗＰｒｅｓｓｕｒｅ６ｔｈＳｔａｇｅＢｌａｄｅｏｆａ６００ＭＷＵｎｉｔＳｔｅａｍＴｕｒｂｉｎｅ１，２２２２２２ＳＯＮＧＷｅｎ-ｘｉ，ＧＵＷｅｉ-ｗｅｉ，ＺＨＡＮＧＹｏｎｇ-ｈａｉ，ＹＵＸｉａｏ-ｂｉｎｇ，ＣＵＩＸｉｏｎｇ-ｈｕａ，ＺＨＡＮＧＬｅｉ（１Ｘｉ＇ａｎＴＰＲＩＥｎ

3、ｅｒｇｙＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄ，Ｘｉ＇ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ；２Ｘｉ＇ａｎＴｈｅｒｍａｌＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄ，Ｘｉ＇ａｎ７１００３２，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｓｉｔｅ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎｆｉｌｅｓａｎｄｈｉｓｔｏｒｙｄａｔａｏｆａ６００ＭＷｕｎｉｔｓｔｅａｍｔｕｒｂｉｎｅｗｅｒｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄ．Ｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｔｅｓｔｓａｎｄｆｒａｃｔｕ

4、ｒｅａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｔｈｅｂｌａｄｅｗｅｒｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｂｌａｄｅｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｓｔｒｅｓｓａｎｄｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｂｌａｄｅｄｉｓｋｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ（ＦＥＭ）．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ，ｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｔｙｐｅｏｆｔｈｅｂｌａｄｅｉｓｓｔｒｅｓｓｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｉｓａｃｃｏｍｐａｎｉｅｄｂｙｆａｔｉｇｕｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒ

5、ｅａｓｏｎｉｓｔｈａｔｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｂｌａｄｅｄｉｓｋｓｙｓｔｅｍａｔｔｈｅ１ｓｔｏｒｄｅｒａｎｄ６ｔｈｎｏｄａｌｄｉａｍｅｔｅｒｆｅｌｌｉｎｔｏｔｈｅ＂ｔｒｉｐｌｅｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅｃｒｉｔｅｒｉｏｎ＂ｒｅｓｏｎａｎｃｅｒｅｇｉｏｎ．Keywords：steamturbine；blade；fracture；physicalandchemicaltest；＂triplecoincidencecriterion＂resonance机组有异物进入、动静碰磨、水击、停机不当、甩负荷不当、超０前言速及过负荷现象。随着汽轮机叶片设计技术

6、和生产制造水平的不断提高，汽轮机叶片断裂事故率大幅下降，叶片断裂事故已不再是火力发电机组强迫停机的主要原因。由于汽轮机叶片工作条件恶劣，叶片设计人员仍难以准确地分析其动应力和评估其［１，２］［３-８］高周疲劳寿命，时至今日叶片断裂事故仍时有发生。本文对某电厂６００ＭＷ汽轮机低压第６级叶片的断裂的原因进行了综合分析，导致其断裂的主要原因是叶轮-叶片系统的１阶６节径动频率未能有效地避开“三重点”共振区域。１事故现场调查某电厂６００ＭＷ汽轮发电机组运行中轴系振动发生阶跃性变化，随后运行人员对机组进行了打闸停机。机组冷却后揭缸检查，发现低压Ｂ转子第６级（次末级）有７只叶片发生

7、图１低压Ｂ转子第６级叶片损伤情况损坏，其中断裂叶片１只、掉块缺损叶片１只、存在裂纹叶片有３只，如图１所示。对机组运行历史数据进行了调查分２材料理化检验与断口分析析，重点调查了机组负荷、进汽参数、轴振、抽汽参数、背压、电网周波、蒸汽品质及其它运行监测记录数据。调查未发现对断裂叶片的材质进行化学成分分析、金相组织分析、收稿日期：２０１７-０１-２０作者简介：宋文希（１９６７-），男，硕士研究生，高级工程师。主要从事汽轮机及热力系统经济性分析和节能降耗工作。第１期宋文希等：某６００ＭＷ汽轮机低压第６级动叶片断裂原因分析６７力学性能检验、硬度测试、显微组织评