透平机的动、静叶片是通流部分的主要零件,动叶片不但要承担高速转动时产生的离心力,还要承受高速气流的冲击力和由于气流不均匀而产生的往复振动作用力。因此,动叶片损坏是经常发生的。
(一)叶片断裂或脱落的原因
造成叶片断裂或脱落的原因很多。它与设计、制造、材质、安装、检修工艺和运行维护等因素均有关系,归纳起来有下列几个方面。
1.机械损伤
1)外来的机械杂质随煤气进入透平机内打伤叶片;
2)汽缸内部固定零部件如阻汽片、导流环等脱落,造成叶片严重损伤;
3)因轴承或推力瓦损坏、大轴弯曲、胀差超限以及机组强烈振动,造成通流部分动、静摩擦,使叶片损坏。
2.腐蚀和锈蚀
叶片的腐蚀常发生在开始进入煤气的各级,这些级段在运行中,煤气干、湿交替变化,使腐蚀工质易浓缩,引起叶片腐蚀。另外,长期停机备用的机组往往会因空气中的潮气或煤气漏入机内造成叶片严重锈蚀。
叶片受到侵蚀削弱后,不但强度减弱,而且叶片被侵蚀的缺口、孔洞还将产生应力集中现象;侵蚀严重的叶片,还会改变叶片的振动频率,从而使叶片因应力过大或共振疲劳而断裂。
3.叶片本身存在的缺陷
1)设计应力过高或结构不合理,如叶片顶部太薄,围带铆钉头应力大,常在运行中发生应力集中,铆钉头断裂,围带裂纹折断,使叶片损坏;
2)叶片振动特性不合格,运行中因共振产生很高的动应力,使叶片损坏;
3)叶片材质不良或错用材料,如叶片材料力学性能差,金属组织有缺陷或有夹渣、裂纹;叶片经过长期运行后材料疲劳性能和振动衰减性能等降低而导致叶片损坏;(www.xing528.com)
4)加工工艺不良,例如叶片表面粗糙,留有刀痕,围带铆钉孔或拉筋孔处无倒角等,都会导致应力集中而损坏叶片。
4.运行维护原因
1)电网频率变动超出允许范围(过高、过低)可能使叶片振动频率进入共振区,产生共振而使叶片断裂;
2)机组过负荷运行,使叶片的工作应力增大,尤其是最后几级叶片,煤气流量增大,各级焓降也增加,使其工作应力增加很大而严重超负荷;
3)主煤气参数不符合要求,频繁而较大幅度地波动,主煤气压力过高、主煤气温度偏低或水冲击以及真空度过高,都会加剧叶片的超负荷或水蚀而损坏;
4)煤气品质不良使叶片结垢、腐蚀,叶片结垢后将使轴向推力增大,引起某些级过负荷;叶片结垢后离心力增加,超过材料的抗拉强度而断落;叶片结垢后,改变其振动特性,进入共振区而断落。腐蚀容易引起叶片应力集中或材质的强度降低,导致叶片损坏。
(二)事故特征
1)透平机内部或涡壳内有突然的响声;
2)机组振动通常会明显变化,有时还会产生瞬间强烈抖动,其原因是叶片断裂脱落,使转子失去平衡或摩擦撞击。但有时叶片在转子中间级断落,并未引起严重动、静摩擦,在工作转速下机组振动不一定明显增大,只有在启动、停机过程中的临界转速附近,机组振动会出现明显增大;
3)叶片损坏较多时会使煤气通流面积改变,从而同一个负荷的煤气流量、监视段压力、调速气阀开度等都会改变;
4)在停机惰走过程或盘车状态下,有可能听到金属摩擦声,惰走时间缩短,在启动和停机过程中,通过临界转速时,机组振动将会明显地变化。
(三)事故处理方法
这种事故发生在机组内,只能根据叶片断裂事故可能出现的特征进行综合判断。当清楚地听到机组内发生金属响声或机组出现强烈振动时,应判断为通流部分损坏或叶片断落,则应紧急故障停机,准确记下惰走时间,在惰走和盘车过程中仔细倾听机组内声音,经全面检查、分析、研究,决定是否需揭缸检查并更换新叶片。
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