汽轮机叶片检修常见问题及处理措施

李秋红

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150046）

汽轮机叶片检修常见问题及处理措施

李秋红

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150046）

在汽轮机的故障检修中，叶片损坏是事故的主导原因，由此引发的事故在汽轮机事故中最为常见。叶片损坏引发汽轮机故障的原理是叶片在产生断裂、拉金或者围带断裂时会使得叶轮受损，从而引发汽轮机故障。造成叶片损坏的原因比较多元，本文就比较常见的事故特征进行分析，在探明其原因基础上提出有效的解决措施。

叶片检修；问题剖析；事故特征；有效应对

1 汽轮机叶片的常见特征

1.1 汽轮机叶片断落对应的情况

（1）汽轮机机组内部和凝汽器内在产生异样的声响时，首先对汽轮机的平台底层进行清洗。（2）叶片断落使得转子不再平衡，转子在与断落叶片接触时碰撞摩擦，一般表现为机组的强烈震动或者振幅的加大。有一种特殊情况就是叶片的断落恰好处在转子中间，部分摩擦式机组可能不会表现为强烈的振动，但也是事故异常的反映。这种情况在大容量机组高中压转子中最容易出现。（3）汽轮机蒸汽流量、调速器及监视器产生变化时。这种状况产生预示着叶片损坏程度较大，使得汽轮机的通流部分原有尺寸发生改变。（4）汽轮机的叶片故障也表现为凝结水硬度及导电度的激增，该现象产生的主要原因是叶片落入凝汽器中，一旦发现叶片落入凝汽器内，其铜管被打坏，循环水流入凝结水中，两者混合导致凝结水原有性能的改变。（5）在汽轮机叶片故障中也存在抽气部位叶片段落的情况，叶片进入到抽气管道内，抽气止回阀卡住，使得进入到加热器中的管子有所损坏，最常见的表现就是水位的异常升高。

2 叶片损坏的主要原因分析

叶片损坏往往是多种因素综合作用的结果，比较常见的有以下三种。（1）来自叶片层面的原因分析。叶片振动特性不合格。叶片振动不合格表现为叶片频率的不合格，使得叶片在正常运作时会因为共振有所损坏，这是汽轮机叶片故障的常见原因。一旦出现叶片扰动力加大，那么可以推断几小时后叶片会发生故障，具体时间与振动特性及材料性能相关，此外，也可能是叶片质量不过关。（2）设计上存在缺陷。叶片设计存在缺陷也有可能引发叶片故障，其设计缺陷常常体现为叶片设计应力的过高或者栅结构的不合理，甚至是振动强调特性的不达标，这些都有可能引发叶片故障。（3）材料质量不合格或者选材错误。材料品质决定其机械性能，金属组织有缺陷或者有夹渣裂纹等都属于材料质量不合格，选用劣质的材料使得叶片在连续运行后，迫使疲劳而引起性能变化和功能下降，外部的腐蚀冲刷使得机械性能变差，综合这些因素造成叶片损坏。（4）加工工艺不良。除了材料性能影响叶片运行外，加工工艺也是影响叶片机性能的关键因素。粗糙的做工使得叶片表面不够细腻光滑，多数留有加工痕迹，使得扭转叶片接刀部位对接不当，围带铆钉孔或拉筋孔处无倒角、倒角不够或尺寸不准确等，使得应力受力不集中不均衡，也造成叶片的损坏，引发汽轮机故障。

3 运行方面造成的原因

（1）汽轮机运行时偏离额定的频率。汽轮机叶片振动按照对应频率运行，一般频率为50Hz，一旦电网频率下降，反而额定频率会偏离，叶片的共振安全率发生异常，进而导致机组在共振状态下运行，这就使得叶片受损情况严重，很可能造成叶片的断裂。（2）气温过低。当气温较低时主要引发两方面的损害。其一最后几级叶片处湿度加大，叶片受冲蚀严重，使得截面有所减小，从而导致应力集中，加快叶片损坏进程。其二一旦气温下降，其流量对应增加，叶片承受较高的负荷，导致一时承受不了而受损。（3）真空时高时低。真空时高时低是真空不稳的表现，当真空过高时，末级叶片承受巨大负荷并伴随湿度的增加，叶片受到水分的侵蚀，导致叶片性能下降。而真空过低时使得其维持最大出力不变，也有可能使得最后几级叶片负荷过大而损坏。（4）启动、停机及负荷增减时操作失误。如果操作动作过猛，导致其改变速度加快，叶片产生巨大胀差，动静部位发生明显摩擦，最终导致叶片损坏。

4 自于检修层面的原因分析

检修不当也是引发事故的因素之一。检修不当的表现也比较多元，具体来说有几个方面。其一动静间隙不符合标准，其二隔板安装失误，其三起吊搬运过程中磨损到叶片，其四机内及管道内清理不彻底存在残留物。其五机组管道没有彻底冲刷零部件的安装不牢固。其六汽轮机在正常运行中出现零件脱落。其七忽视定期的检修与故障排查。

5 来自于叶片层面的事故原因分析

叶片作为事故的主要发生部位，导致其损坏的原因也非常复杂，除了我们上述提到的种种，其中还有一种主力因素在起作用。因此在剖析叶片层面故障时必须做好五个方面的关注。（1）定期检查叶片损坏程度。我们对叶片的检查往往是事故发生后，通过事故范围与情况的明确，做好故障记录，分析断落位置及断面特征，筛选其他原因得出事故主因。其实我们更应该做好日常的检修关注，及时发现问题及时处理解决。（2）分析运行检修的材料。判断叶片层面的故障原因可以结合其运行异常情况来判断，运行参数是否是在正常范围内，是否存在超载或者低频率运行情况，有无重大的改进或者人为改造等。（3）分析损坏叶片的断面性质。对叶片损害的断面必须进行详细检查，通过故障断裂面的性能分析推断产生故障的原因，这是比较基础而重要的工作。（4）积极做好金属材料的检查分析。叶片主要成分其关键部位是金属材质，在发生故障时对其进行金相检查及材质分析，融合疲劳性能及衰减性能的实验可以辅助得出故障原因。（5）积极开展强度核算。对于叶片来说，其几何尺寸不同对应的热力与强度核算数值有差异，因此可以通过检验应力大小而判断设计是否达标。

6 防止叶片断裂事故的措施

我们论述了叶片损坏导致的汽轮机故障后，更应该意识到叶片断裂问题。为了防止事故的发生我们关注的焦点也应放在叶片断裂事故的预防处理上。除了要做好设计与制造方面的改进外更应该着手运行与检修，通过多方努力，多管齐下才能实现对叶片断裂的关注与处理，降低事故发生。

6.1 在运行管理方面应采取的措施

通过运行管理角度，特别是对电网频率管理，主要采取如下具体的解决措施。（1）时刻保证电网在额定频率和允许范围内运行。经过测算叶片损坏现象得出这样的结论：电网频率偏离正常数值是叶片断裂重要因素，由此，在管理方面要不断加强电网频率管理工作，保证管理的效率。（2）尽可能避免机组的超负荷运行。如果其低频率运行或者超负荷运行都叶片的损坏都是巨大的，因此如果出现让机组提高出力运行情况，必须先进行热力统计，保证主要部件强度在核算允许范围内再进行运转。（3）开展运行动态监视。无论是机组启动还是暂停中，必须开展动态监视，重点监视运行中的参数变化，一旦参数发生剧烈变动必须启动应急预案，防止动静部件在运行的过程中出现摩擦，导致叶片损坏。（4）及时发现异常声响。主要是检查倾听机内声音，一旦振动现象异常，工作人员必须研究各级气压数值及凝结水水质，以防出现断叶，特别是通流部位有可疑响声，机组或者发生剧烈振动，应根据应急预案，采取应对措施，防范不良事故发生。（5）做好停机主汽阀严密性检查工作。主要是为了预防汽水向气缸漏入。对于停工较长的汽轮机机组，包括为消除缺陷安排停机机组，必须加强维护保养，采取一些必要措施有效应对通流部分腐蚀。

6.2 在检修管理方面应采取的措施

（1）重点筛查新装机组，确保对其进行投运前叶片振动特性的全方位检查。对不调频的叶片，检验的关键是频率分散率；而对调频叶片来说，更应该侧重于分散率及共振安全率的检查。针对后者调频叶片而言，如果发生叶片落入共振现象，应立即组织人员并启动应急预案，根据检测采取合理的调整。（2）对各级叶片及其拉筋、围带进行检查。一旦发现叶片缺陷，不能掉以轻心抱侥幸心理，必须立即处理并设法消除疑虑。检查的重点应为阻尼拉筋的叶片确定阻尼拉筋完好。（3）做好检修工艺的更新。新叶片工艺质量是检修的首要内容，在此基础上开展一般拉筋焊接工艺、型线变化的检查。最大限度确保检修的到位，为叶片正常运行奠定检修基础。（4）及时发现问题并谨慎处理。一旦出现叶片存在断落、裂纹及损伤变形等现象，应深入剖析其产生原因，做好对应的补救。对断落、裂纹叶片要保留实物，保护断面，对照原始频率数据组织测试鉴定，及时发现问题并妥善处理。通过实施以上措施可以让我们在明确叶片损坏原因基础上有的放矢地开展维修补救，将断裂事故损害降到最低限度，最大限度降低事故发生率，为汽轮机运行的安全运行奠定基础。

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