静叶可调轴流风机叶片断裂原因分析及对策Microsoft-Office-Word-文档-(3).docx

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1、第一篇G158/260型静叶可调轴流式风机叶片断裂原因分析及对策潘承基作者单位：中电投贵州金元集团股份有限公司纳雍发电总厂：生产技术部【摘要】纳雍发电厂一厂G158/260型静叶可调轴流式引风机增熔技改后曾多次发生叶片断裂事故，经多项试验结果分析，其直接原因是引风机叶片振动的交变应力引起疲劳损伤断裂；并提出了防止该型风机断叶片的改进措施。【关键词】静叶可调轴流式风机叶片断裂疲劳损伤1．概述纳雍发电厂一厂4×300MW机组锅炉引风机于2010年5月进行增容及电机变频改造，采用变频＋静调的技术改造方案。配

2、用上海鼓风机厂有限公司生产的G158/260型静叶可调轴流式风机，驱动装置为无锡哈电电机有限公司生产的YPKK710-6型电动机，该型风机性能参数见表1。表1引风机性能参数序号项目名称T—B工况BMCR工况设计煤148.55250-700设计煤1313660-7001风机入口烟气流量(m3/s)350.28333.52风机全压(Pa)616856083介质密度(kg/m3)0.7070.7074风机轴功率（kW）254021645风机全压效率（%）83.6984.646风机转速（r/min）9857叶

3、片材质15MnV8叶轮直径2600mm9风机叶型18G16一厂3号炉引风机于2010年10月18日投入运行，2011年3月31日，3号炉B引风机叶片断裂，断裂时运行时间约为4650h；4月5日，3号炉A引风机叶片断裂，断裂时运行时间约为4780h；叶片断裂均是从进气边距离焊缝20mm处开始出现裂缝，沿焊缝开裂至叶片宽度的三分之二处后，由于剩余母材无法承受叶片离心力而导致叶片撕裂（见图1、图2）。多次检查2号炉A及4号炉A、B引风机叶片均发现裂缝（见图3、图4）。图13号炉A引叶片损坏图23号炉B引叶片

4、损坏图32号炉A引叶片裂缝图44号炉B引叶片裂纹2.试验内容及分析结果为分析引风机发生叶片断裂事故原因，防止叶片再次断裂，进行了以下几个方面试验研究。2.1叶片强度计算根据引进技术德国TLT公司技术规范，安全系数高于2.5即可，本次设计强度安全系数达到2.72，符合TLT的设计要求，分析结果见表2。表2叶片的有限元设计强度计算叶片材料材料厚度材料需用应力叶片最大应力安全系数15MnV22mm370MPa13.6Mp2.722.2叶片材料成分分析利用光谱仪对叶片材料进行了分析，符合国家GB/T3274-

5、2007《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带》要求，分析结果见表3。表3叶片材料成分分析CSｉMｎPSCｒNｉMoCuAL0.1780.2781.4770.013<0.0020.0310.3520.0970.2570.036TiVNbWCoBMgSnPbZn0.0090.0760.0280.0080.0020.00030.0004<0.0010.004<0.0012.3材料强度试验对叶片进行了机械性能分析，共取样四块，从测试数据看材料符合强度符合国标要求，分析结果见表4。表4机械性能测试数据试样

6、编号抗拉强度N/mm2屈服强度N/mm2相对引伸率%面积收缩率%冲击值（J/cm2）162544027.059191260045528.059189362046027.559206459043027.560218国标要求490～650>370>19无要求342.4金相分析从断口位置截取试样，试样经过常规机械制样，化学抛光，4％硝酸酒精擦蚀。试样在不同截面的金相照片显示，珠光体带状分布，即Mn，Si等元素在珠光体组织中偏析，并在珠光体和铁素体边界上聚集，带状组织会降低钢的力学性能，塑性降低，会产生应力集

7、中，有明显的各向异性；在某些方向上使用，强度会大大降低。叶片使用了15MnV钢，金相照片显示珠光体带状分布，是热轧钢板的典型组织，而且焊缝的热影响区为粗晶区，珠光体扩散、脆性的碳化物弥散发布，铁素体晶界消失，晶粒有长大现象，是叶片焊接接头中塑性最差的部位，具有一定的热应变脆化倾向，焊接过程中热应力产生塑性变形使位错增殖，同时诱发氮碳原子快速扩散聚集在位错区，出现热应变脆化，叶片承受不住应力的作用均在热影响区发生断裂。金相照片及分析结果见表5。表5金相照片及分析结果试样位置金相照片分析结果3号炉B引断口

8、处金相(200X)4％硝酸酒精珠光体﹢铁素体，珠光体带状分布，且有扭曲位相和微裂纹。3号炉B引远离断口母材处(500X)4％硝酸酒精珠光体+铁素体，珠光体带状分布。3号炉A引远离断口母材处（200X）珠光体+铁素体，珠光体带状分布。3号炉A引断口处金相(500X)4％硝酸酒精珠光体﹢铁素体，裂纹沿珠光体和铁素体交界处产生。热影响区金相(200X)4％硝酸酒精珠光体﹢铁素体，珠光体弥散发布，铁素体晶界消失，珠光体中碳化物扩散。2.5叶片频率计算对风机叶片进