小汽轮机转子叶片断裂分析报告.docx

5号机组A小机转子叶片断裂分析报告一、事件经过2014年1月2日， #5机A小机#2轴承振动突然升高值0.20mm，就地测量轴承盖处为0.02mm，并且无异响。后经长期观察， #2轴承振动值随小机转速和机组负荷变化而变化，负荷220MW，小机转速4900转以上时轴承振动维持在0.10mm上下浮动；负荷低于200MW，小机转速低于4800转后，#2轴承振动快速上升至0.20mm，就地测量轴承盖振动为0.02mm。13日，23日再次出现振动跃变现象。2014年1月24日，停A小机对#1、2轴承解体检查，并翻出#2轴承下瓦，未发现异常。25日开机后振动无明显变化。27日经电科院监测检查，初步怀疑为汽缸内部气流激振或轴瓦半速涡动。2014年1月29日，#5机春节调度停备，2月4日A小机开缸，经宏观检查后发现，转子第5级有5根叶片断裂，同级其他叶片也有不同程度受损，第5级隔板静叶出气端口基本全部发生变形，并在缸内发现长约50mm一节脱落的叶片。2月6日将小机转子送回上海汽轮机厂返修。旧断裂痕迹新断裂痕迹二、原因分析A小机系#5汽轮机配套驱动给水泵汽机,由上海汽轮机厂制造,型号为ND(G)83/83/07型，型式为单缸，冲动，单流，纯凝式汽轮机，正常运行的转速变化范围是3000—5750 r/min，所以转子上的动叶片全部采用不调频叶片。叶片的材料选用马氏体型耐热不锈钢制造，第4至第6级叶片型线采用变截面的扭叶片。叶片宏观检查发现存在新、旧断裂痕迹,叶片的断裂痕迹从出汽边开始沿叶片横向裂向进汽边, 从断落的叶片断面宏观检查可见,裂 源在出汽边,有一近1/3 区域的疲劳纹,静力拉断区在进汽边,其区域为整个叶片断面的近1/3,从宏观断面看,属疲劳断裂。5片断裂叶片中有4片存在撞击痕迹，初步判断是一片叶片断裂后对其他叶片撞击形成裂纹，继而扩大为断裂。从小汽轮机运行状况看，由于是变速运行,汽轮机制造厂对小汽轮机叶片的各级最危险的切向力、振型均设计成不调频叶片, 即叶片的动强度允许叶片在共振条件下工作。但从叶片长度等参数以及断裂状况估计，叶片单节线扭振的频率约为3000 多Hz,喷嘴数为40 个,当小机的运行转速为5700r/min 时,其干扰力的频率即为3820Hz,小汽轮机运行转速在 5500r/min 时,干扰力频率为3668Hz，由此可见在小汽轮机运行的较高转速下,叶片单节线扭振的频率与干扰力的频率很接近, 由于无该级叶片的完整测试数据只能宏观分析,初步认为:叶片的断裂是由于叶片单节线扭振的共振因素引起金属疲劳所致。 经查A小机运行参数的历史曲线（包括进气温度，排气温度，汽缸本体疏水温度，振动，转速，负荷），排除小机汽缸水击现象的存在。三、防范措施：(1)对小汽轮机返厂进行叶片更换处理。(2)每次主机A级检修中均对两台小汽机进行揭缸A级检修。(3)B小机随2013年主机A级检修已进行揭缸检查，且运行、振动无异常，不建议进行扩大性揭缸检查。附：转子修后图片