概況:該設備為ND(G)83/83/07-5型驅動給水泵小汽輪機為單缸、衝動型、單流、純凝汽式汽輪機。 於2010-8-20日啟動過程中發現小機振動異常增大, 打閘後再次啟動, 振動猛增, 高度懷疑斷葉片, 停機檢查, 確認轉子葉片斷裂。 振動趨勢圖如下。
1葉片損傷情況
8月22日, 揭缸檢查發現末級動葉有1 片(編號#61)斷落,這片葉片在離根部72mm 處斷落,如圖3 所示, 由於斷片飛出,使該級部分葉片被打傷, #2--#6片、#10、#19片、#35--#46葉片出汽邊中部損傷,
#61葉片斷裂
#61葉片斷口
#11-#18葉片損傷情況
#1、#2級動葉圍帶進汽邊軸向有碰磨的痕跡, 測量軸向間隙。 合符設計要求。
前後軸封汽封齒有磨損。 前汽封下半磨損比較大, 如圖;後汽封靠電側下半也有磨損。 前汽封一汽封塊彈簧片斷裂。
2原因:葉片疲勞損傷
第4、5、6 壓力級葉片在工作時為懸臂狀態,葉片無拉筋,葉頂無圍帶,葉片變截面,工作時截面受到拉應力、扭轉剪應力和彎曲應力作用,由於小汽輪機隨機組負荷變化而變轉速運行,汽缸內氣流的壓力、流速不斷變化,葉片受高周疲勞載荷作用,作用在葉片上的離心力、扭矩和彎矩相應發生變化,葉片截面受到不穩定、無規律的交彎應力,當達到一定的疲勞極限後,在葉片的某一薄弱部位首先產生顯微疲勞裂紋,隨之在該部位產生應力集中,應力幅陡然上升,裂紋尖端在交變應力作用下反復塑性變形,裂紋的擴展將會變得更加迅速,發展成疲勞區,由於裂紋邊緣反復壓緊和分開使疲勞區呈光滑狀態,從葉片的斷裂面可明顯看出這一點,圖中發暗的部分為原始裂紋,發亮的部分為最後的突然斷裂面,由於斷裂面受水蝕作用,疲勞裂紋區已不很光滑。
3處理方案
轉子返廠更換整級葉片。
調整汽封間隙, 達到廠家規定值的要求。
加強葉片品質監督。 一方面在機組大修中對末兩級葉片進行測頻, 必要時應予調頻, 使葉片振動特性處於良好狀態;另一方面是利用停機機會, 從排汽管人孔門進入, 檢查末級葉片情況;還應加強運行巡視, 如遇葉片事故徵兆, 要及時處理, 以免事故擴大。