汽轮机叶片断裂案例分析-091229

大型汽轮机叶片事故原因分析

在火电厂、核电厂机组运行过程中，汽轮机叶片工作在高温、高压、高转速或湿蒸汽区等恶劣环境中，经受着离心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蚀和振动以及湿蒸汽区高速水滴冲蚀的共同作用，再加上难以避免的设计、制造、安装质量及运行工况、检修工艺不佳等因素的影响，常会出现损坏，轻则引起汽轮发电机组振动，重则造成飞车事故。因此，汽轮机叶片的安全可靠直接关系到汽轮机和整个电厂的安全、满发。

汽轮机叶片事故长期困扰电厂机组的安全经济运行。从国内统计数据看，叶片损坏事故占汽轮机事故的30%。

叶片损坏的位置，从围带到叶根都有。据日本历年的统计资料，各部位出现损坏的百分率见表1。此外，汽轮机各级叶片的损坏机会是不均匀的，据美国对50台大型机组的统计，叶片事故几乎全发生在低压缸内，其中末级占20%，次末级占58%，而且集中区是高压第一级，即调节级。据日本的统计，也有20%的事故发生于此。因此，在汽轮机设计和运行时，均应注意这些部位。

叶片损坏的原因是多方面的，可以从不同角度加以分析。例如，从发生的机理区分，60%～80%的损坏原因是振动；从责任范围区分，可归纳为设计、制造、安装、运行和老化等。在实际工作中，如果能及时找出主要原因，掌握叶片事故前后的征兆，采取相应措施，就能避免事故的发生，提高机组的使用寿命和安全可靠性。

1、近年来大型机组叶片损坏概况

从近年来发生的17例叶片故障统计中，笔者分析了上海汽轮机有限公司、哈尔滨汽轮机有限责任公司、东方汽轮机厂、北京重型电机厂(表中简称上汽、哈汽、东汽、北重)生产的以及美国、日本、前苏联和欧洲一些国家引进的200 MW以上超高压、亚临界及超临界压力大功率汽轮机叶片故障。这些故障造成叶片损坏的形式分为损坏(丧失基本功能，危及安全)和损伤(降低经济性，能安全使用)。叶片损坏形式：折断、裂纹、扭弯、二次损坏及其它；

叶片损伤形式：蜂窝状、开焊、麻点、锈蚀、擦伤。

2、叶片故障原因分析

2.1 叶片故障的特点

(1) 叶片故障发生在低压缸的有13例，占统计总数的82.35%，而末级叶片损坏又为多发部位，有9例，占统计总数的52.94%，调速级有2例，占统计总数11.76%，中间级所占比例很小。

(2) 运行维护方面的问题是近期引起叶片损坏的主要原因。由于1996年以来大部分地区电力负荷需求不旺，致使大机组长期在低负荷下运行。而许多大机组末级叶片按常规基本负荷设计，没有考虑调峰运行和高背压运行的需要，在小容积流量下长期运行的性能及对寿命损耗的影响难以确定。由于当时技术水平的限制，叶片未能按三元流方法设计，因而气动性能较差。末级反动度沿叶高变化剧烈，叶型顶部的反动度大，底部的反动度小。后者愈小，在部分负荷运行时愈容易产生脱流，进而增大叶片动应力响应，并产生出汽边水冲蚀。这使末级叶片运行环境更差，叶片更容易出故障。

(3) 引进机组叶片损坏多为叶片设计制造问题。

(4) 调节级动叶及喷嘴受固体粒子冲蚀严重，由于不影响安全运行，没有引起足够重视，但它直接影响机组效率。

2.2 叶片损坏原因

2.2.1 设计原因

(1)叶片振动特性设计不准，使叶片及轮系发生共振，而引起叶片断裂。占统计总数的23.53%；

(2) 叶片设计动强度不足，使叶片出现故障。占统计总数的17.65%。

2.2.2 制造原因

制造方面引起的叶片事故最多。如叶片装配的问题，还有机械加工的问题，占统计总数的58.82%。

2.2.3 运行原因

运行方面引起的叶片故障也不少。如水蚀、水击、蒸汽参数低、湿度大、长期高周波、低负荷运行、频繁启停、汽水品质不好等，占统计总数的35.29%。

2.2.4 检修原因

检修方面引起的叶片故障有更换叶片未按规程进行，占统计总数的11.76%。

2.2.5 叶片材料原因

叶片材料缺陷，造成叶片损坏的有：材质不良、选材不当、材料热处理不当，占统计总数的17.65%。

3 防止叶片损坏事故的措施

3.1 用户应作好对制造厂的叶片监造工作，对机械加工、装配、检查和试验等，特别是装配的质量，应层层把关，把存在的问题消灭在萌芽状态，保证出厂产品质量优良。

3.2 安装过程中，要对叶片外观进行检查，对叶片频率进行复测，以检查制造厂提供叶片频率数据的真实性并建立叶片技术档案。为了防止损坏叶片，在汽、水系统的设计、安装过程中，应布置合理的疏水系统。

3.3 机组运行操作，必须严格按制造厂及运行规程所规定的程序进行，杜绝错误的运行操作程序，以防止由于操作不当而导致叶片损坏。

3.4 检修中，对汽轮机叶片的检查和维护应按正确合理的维修工艺进行。

(1) 对叶片进行外观检查，对损伤的轮级叶片进行探伤和仔细检查，严禁带缺陷运行。

(2) 对叶片进行静态振动频率测试，尤其对损伤的轮级叶片振动频率测试更为重要。

(3) 防止损伤叶片的残骸及检修工具杂物遗留在汽缸内。

(4) 防止对布置的中、低压缸前后隔板装错。

(5) 受机械损伤和水蚀的叶片在检修时应按合理的维修工艺及时进行修复。

(6) 更换汽轮机叶片时，叶片装配质量应符合ZBK54018-98"汽轮机主要零部件(转子部分)加工装配技术条件”的要求。

(7) 对动静叶片结垢、第1级叶片的冲刷和末级叶片的水蚀要足够重视，并应在大修中进行处理和修复，否则将影响机组效率。例如，对于300 MW及600 MW机组，由于结垢使调速级喷嘴面积减少10%，机组的出力将减少3%；由于外来硬质异物打击叶片损伤以及固体粒子侵蚀叶片损伤，视其严重程度都可能使级效率降低1%～3%。

(8) 对100 MW以上机组进行通流部分改造，以提高效率和增容时，不要忽视对通流部分损伤所造成的损失。

针对叶片及拉筋的断裂情况，进行叶片振动频率、拉筋材质、强度等方面的分析，找出机组低压转子叶片及拉筋的断裂原因。

关键词：叶片拉筋频率疲劳断裂分析原因

0前言

神头二电厂2×500MW机组系原捷克斯洛伐克斯克达（SKDOA）汽轮机厂制造，该机组为亚临界一级中间再热、单轴、四缸（高压、中压、两低压）、四排汽、双背压、凝汽式汽轮机。低压缸双流程双缸结构，低压转子为2×6级嵌压设计，1-3级叶片叶顶有铣制围栅，4-6级叶片为自由叶片。由于低压转子4、4A级叶片及拉筋设计原因致使叶片及拉筋多次发生断裂，严重影响机组的安全运行。具体情况为：（1）#1机组从投产至今，期间发现#1低压转子4a级叶片边裂纹至拉筋处，距叶顶107mm，裂纹最大宽度2mm，裂纹长32mm，#1低压转子4a级拉筋断裂3处，#2低压转子4a级拉筋断裂1处。

（2）#2机组从投产至今曾两次发生叶片断裂事故，第一次断叶片发生在#1低压转子，断开部位在#5叶片拉筋孔处。第二次断叶片发生在#2低压转子，#25叶片距根部80mm处断开。

（3）#1低压转子4、4a级发生拉筋断裂120处。

1分析

1.1叶片频率分析

根据单个等截面叶片自振频率的计算公式

E——叶片材料的弹性模量（N/m2）

I——叶片截面的惯性矩（m4）

ρ——叶片材料密度（kg/m3）

l——叶片高度（m）

A——叶片横截面积（m2）

Kl——频率方程的根

可以得出：叶片的自振频率与惯性矩的平方成正比，即叶片的刚性越大自振频率越高，而与叶片单位长度的质量的平方根成反比，即叶片单位长度的质量越大或叶片越重自振频率越低。

叶栅中的拉筋对叶片的振动频率有两个相反的影响。首先，拉筋阻止叶片产生切向弯曲振动，即增加了叶片的刚性，提高了叶片的自振频率。同时，由于拉筋的存在相当于增加了叶片的重量，所以降低了叶片的自振频率。以上两种相反效应的综合，最终决定叶片自振频率的增减。但一般来说，刚性所起的作用大于质量的反作用，故叶片成组后，自振频率将不同程度有所提高。

从机组未修前进行的测频结果可以看出，单叶片频率低（233—241Hz），成组叶片频率合格（249—256Hz），拉筋完好的叶片组A0型振动频率范围一般在250—256Hz 之间，对于本级（L1—4A；L1—4；L2—4A；L2—4级），叶高L=340mm，叶轮平均直径Dm=1890mm，动频率系数B=3，叶片5、6片成组。（5片一组的22组，6片一组的3组，一共25组，128片叶片）

当K=5，系统周波为50Hz时，本级的A0型振动的共振区动频范围为237.5Hz—262.5Hz，其共振危险区静频范围为221.15Hz—247.8Hz。

当K=5与K=6之间，系级周波为50Hz时，本级叶片对于A0型振动的安全静频范围为247.8Hz—274.7Hz。

1.1.1从测频结果中可以看出，当周波为50Hz时，如拉筋发生断裂，叶片连接成组的组内叶片数就会发生变化，从测频结果中看出，对单只叶片或两个叶片组的叶片频就落入了K=5的共振危险区，有可能使这些叶片发生共振，从而使叶片发生断裂。

1.1.2拉筋发生断裂后，造成叶片三片成组的叶片，部分组落入K=5的共振区，另一部分则在K=5时的安全区的边缘。（三片成组的叶片A0型振动的频率范围为246Hz—253Hz）

1.1.3对于四片成组的叶片与拉筋完好时，5、6片成组的叶片，在周波为50Hz时，A0型振动是安全的。（其频率范围为248Hz—258Hz）

1.1.4对L1—4A级及L2—4A级A0型振动频率普遍较L1—4、L2—4级低。

其频率范围在250—253Hz之间，如果电网周波升高到51Hz时，对于频率为250Hz 的叶片组，其共振安全率△=4.5∠5，落入了K=5时共振区，也就是说当电网周波波动到51Hz时，频率为250Hz的叶片就会发生共振，危及叶片的安全。

1.2拉筋的强度核标

本级叶片在叶高约220mm处穿有一道φ7的焊接拉筋。通过光谱确定拉筋的材料为铬钢（1Cr13）。

本级拉筋计算承受的离心弯应力为б=17517.2kg/cm2时认为拉筋是安全的，因此本级拉筋的强度是足够的。

1.3叶片的材质及硬度

根据捷方提供的资料及进行的光谱分析，叶片材质为1Cr13，硬度为HB222，符合B/HJ420-96的标准要求。且断口金相组织较均匀，未发现夹杂物等缺陷。

2讨论

通过几次叶片拉筋损伤观察，以及叶片断裂宏观检查和金相分析，我们初步得出的结论是：运行中拉筋开焊、断裂，然后叶片发生疲劳损伤，与叶片的材质和强度无关。具体原因如下：

（1）拉筋断裂、开焊原因

1）拉筋焊接缺陷方面

a施焊不饱满，不均匀；

b拉筋焊接温度高，产生热应力；

c焊接方法不当（叶片施焊应从内弧侧即把叶片水平放置，内弧向上）

2）叶片拉筋局部过热；

3）运行工况控制不当，如真空低、抽汽不足等，使得4级、4A级叶片受到水冲击，拉筋受到额外附加应力，发生了断裂。另外拉筋强度、富裕量偏小；

4）拉筋材质方面，筋相组织发生变化；

（2）叶片断裂原因

1）由于拉筋断裂、开焊，使叶片频率改变，尤其是单只叶片频率降低较多，陷入共振区中而断裂；

2）拉筋孔处局部淬硬或金相组织颗粒变粗；

3）设计不当或加工注意；

4）叶片装配质量方面；叶片根部贴合不好或未铆紧，使叶片自振频率低而陷入共振区。

3对策与措施

根据以上分析，有针对性地制定如下措施：

（1）在运行中严格控制电网频率的波动。

（2）为减小叶片单位长度上的质量，提高叶片的指针频率，对#2机、#1、#2低压转子，#1机#1、#2低压转子4、4A级叶片顶部打孔，以调整单只叶片频率及成组叶片频率，钻孔减荷较未钻前单只叶片频率提高10Hz以上，使其处于共振安全区内。

Φ4.8每毫米深减轻重量0.139g，Φ5.8每毫米深减轻重量0.203g，每只叶片打孔共减轻重量为55×（0.139 0.203）=26.455g，为了避免由于打孔深度不一，造成叶片动不平衡及静不平衡，叶片第一次打孔后，测量叶片打孔深度，确保成组叶片与圆周对应部分相差1g以内，如相差大于1g，应重新调整打孔。

(3)为提高拉筋的强度，进一步提高富裕量，对#1、2机低压转子4、4A级叶片穿钛合金拉筋。

(4)从拉筋断口处可以看出造成拉筋断裂的拉应力水平较高，应为叶片进汽的蒸汽湿度大而产生水击现象，使拉筋承受的拉应力大大超过预设拉应力。为此在运行中应提高再热汽温度，增加蒸汽压力，提高凝汽器真空，尽量避免长周期低负荷运行。同时，将原来的焊接死拉筋更换为钛合金半圆松拉筋，5-6个叶片为一组，在运行状态下借助于拉筋本身的离心力作用产生的摩擦力大于叶片的振动力，以达到抑制振动的目的。而拉筋本身受力较小，不会发生断裂。

(5)检查并加固叶片叶根，使其固定牢固。

4改进效果

利用2001年和2003年#1、#2大修的机会，经过以上几条措施的改进，低压转子4级、4A级叶片成组叶栅的振动频率提高到260-270Hz，在安全振动频率247.8—274.7Hz范围内，频率分散度A=2.27-2.31＜8，合格。改进后历经几次机组中小修检查，低压转子4级、4A级叶片及叶片拉筋未发现裂纹或断裂，极大地促进了机组的安全运行，防止了断叶片事故的发生。

大唐集团发电厂汽轮机事故案例分析题

目录 一、【案例一】机组启动检查漏项 (2) 二、【案例二】检修操作运行设备导致小机跳闸 (4) 三、【案例三】辅机跳闸造成全厂停电后烧瓦 (5) 四、【案例四】电泵油温高最终引起厂用电失去 (7) 五、【案例五】野蛮操作造成汽轮机烧瓦 (9) 六、【案例六】检修无票作业造成跑油烧瓦 (11) 七、【案例七】小机油箱油位低造成小机跳闸 (14) 八、【案例八】真空下降运行人员发现不及时 (15) 九、【案例九】表计不准责任心不强造成汽缸进水 (17) 十、【案例八】逻辑清楚盲目操作 (18) 十一、【案例十一】操作票执行不严格操作随意性大 (19) 十二、【案例十二】超负荷运行滑销系统卡振动大停机 (20) 十三、【案例十三】事故处理经验不足造成事故扩大 (21) 十四、【案例十四】思想麻痹，安全意识淡薄 (22) 十五、【案例十五】违章操作造成大轴弯曲 (23) 十六、【案例十六】操作不规范引起真空下降 (26) 十七、【案例十七】高排压比低保护动作停机 (27) 十八、【案例十八】机组由于功率回路故障处理不当停机 (28) 十九、【案例十九】DCS失电 (29) 二十、【案例二十】背压高保护停机 (31)

汽轮机案例分析题 一、【案例一】机组启动检查漏项 1、事件经过 1999 年4 月12 日，某电厂2 号机组在大修后的启动过程中4 月1日，#2 机组B 级检修结束后，经过一系列准备与检查后，#2 机于4 月12 日15 时55 分开始冲转，15 时57 分机组冲转至500r/min，初步检查无异常。16 时08 分，升速至1200r/min，中速暖机，检查无异常。16 时15 分，开启高压缸倒暖电动门，高压缸进行暖缸。16 时18 分，机长吴X 令副值班员庄XX 开高压缸法兰加热进汽手动门，令巡检员黄开高、中压缸法兰加热疏水门，操作完后报告了机长。16 时22 分，高压缸差胀由16 时的2.32mm 上升 2.6lmm，机长开启高压缸法兰加热电动门，投入高压缸法兰加热。1 6 时25 分，发现中压缸下压缸法兰加热进汽手动门，令巡检员黄开高、中压缸法兰加热疏水门，操作完后报告了机长。16 时22 分，高压缸差胀由16 时的 2.32mm 上升 2.6lmm，机长开启高压缸法兰加热电动门，投入高压缸法兰加热。1 6 时25 分，发现中压缸下增大，报告值长。13 时02 分，经就地人员测量，#2 瓦振动达140μm，就地明显异音，#2。机手动打闸，破坏真空停机。18 时08 分，#2 机转速到零，投盘车，此时转子偏心率超出500μm，指示到头，#2 机停炉，汽机闷缸，电动盘车连续运行。18 时18 分至24 分，转子偏心率降至40 70μm 后，又逐渐增大到300μm并趋向稳定，电动盘车继续运行。 在13 日的生产碰头会上，经过讨论决定：鉴于14 小时的电动盘车后，转子偏心率没有减少，改电动盘车为手动盘车180 度方法进行转子调直。并认为，高压转子如果是弹性变形，可利用高压缸上、下温差对转子的径向温差逐渐减少，使转子热弯曲消除。经讨论还决定，加装监视仪表，并有专人监视下运行. 13 日12 时40 分起到18 时30 分，三次手动盘车待转子偏心率下降后，改投电动盘车，转子偏心率升高，并居高不下，在300μm 左右。15 日19 时20 分，高压缸温度达145℃，停止盘车，开始做揭缸检查工作. 2、原因分析： 1) 4 月12 日16 时18 分，运行人员在操作#2 汽机高压缸法兰加热系统的过程中，

疲劳断裂行为High

超高频强度钢的疲劳断裂行为 J. Mater. Sci. Technol., Vol.24 No.5, 2008 1) 国家重点实验室的先进加工钢材和产品，北京100081,中国 2) 国家工程研究中心，北京100081钢铁技术先进，中国 3) ,燕山大学，秦皇岛，中国 ⑷对金属的中国社会，北京100711,中国 疲劳断裂行为的超高强度钢与不同熔化过程，研究了夹杂物尺寸不同通过用在旋转弯曲疲劳机上多达107循环加载。观察骨折面发射扫描电子显微镜(FESEM。当它被发现时已经尺寸的夹杂物对疲劳行为未清除。对钢在AISI 4340夹杂物尺寸小于5.5微米，所有的疲劳裂纹除的确做到了包含但不引发的地表和传统从标本的s - n曲线的存在。对65Si2MnW在100和Aermet钢平均12.2和14.9米，疲劳裂纹在较低的夹杂物引发的s - n曲线应力幅值和逐步进行观测。弯曲疲劳 强度的s - n曲线显示一个不断下降和疲劳失效的大型氧化物夹杂源于对60Si2CrVA 钢平均夹杂物的尺寸44.4米。在案件的内部骨折在周期超越约1X 106 65Si2MnWI?60Si2CrVA钢、夹杂物sh-eye经常发现里面和颗粒状明亮的方面(GBF)进行了观察附近约夹杂。GB尺寸的增加这个循环数的增加对失败的长寿命的政权。结构应力强度因子的价值范围内裂纹萌生施工现场对GBI与Nf几乎不变， 几乎是相等的表面夹杂物和内部包含在周期低于约1X 106。既不sh-eye GBF也 没有观察到100 Aermet钢在目前的研究中。 关键词:High-cycle超高强度钢疲劳，夹杂物s - n曲线，鱼眼骨折 1、介绍 High-cycle疲劳(HCF)失败是普通的实用的建筑工程项目的土石方作业。因此，广泛的研究已进行多年了令人满意的理解和解决方案尚未达成。众所周知，有一个很好的旋转弯曲疲劳强度之间的关系，如光滑的标本和抗拉强度、维氏 硬度、高压、或低或中等强度。对于低或中等强度钢如下 (T w 心 0.5Rm (T w 心 1.6HV (1) 在这种情况下，从疲劳裂纹倾向于表面，因此被称为表面的结构。然而,在较高 的拉伸强度范围或维氏硬度、线性相关性没发生，有了更多的散射或甚至星体疲劳强度值。疲劳断裂的起源的高强度钢的表面并不总是，但经常还有一定距离尤其是forhigh-cycle 疲劳，因此被称为内部断裂。断裂表面经常展现一个小光滑斑裂纹起

汽轮机叶片断裂分析与解决方案

汽轮机叶片断裂分析与解决方案 广西机械高级技工学校广西柳州 摘要：分析汽轮机叶片断裂问题，找出最佳解决方案。 关键词：汽轮机叶片断裂修理方案 1.概述 柳州某纸业公司是专业的纸浆生产企业，其热电分厂的主要生产设备是锅炉和汽轮发电机组，实行热电联产，为企业提供蒸汽和电力供应，分厂中的一台C6-35纯凝汽轮发电机在进行大修，揭盖检查后发现转子次末级叶片的一片动叶片断裂缺失，把转子吊出检查后，在缸体内发现了掉落的半截叶片。 2.汽轮发电机大修前运行状况与叶片断裂时间判断 2.1汽轮机在大修前基本处于长期稳定运行状态， 从运行记录了解到，机组运行的进汽量和所带负荷都控 制在规程要求范围内。蒸汽压力和温度也符合要求，基 本排除机组外因造成叶片断裂。进汽量基本维持30吨， 负荷4300～4500kwh，蒸汽压力3.4MPa左右，温度425℃左右。 2.2外观检查 观察转子，除断裂叶片外，其余部分外观完整。断裂叶片的断口已有锈迹，基本和转子其余部分表面锈迹一致，没有太大差异。由此可知断裂时间比较长。通过查阅机组日常巡检记录发现，在本次大修前4个月，机组振动值偏大，由原来的0.05mm变化为0.09mm，略高于正常值（正常值为0.03mm～0.07mm），此后基本维持在0.09mm左右。由此判断，叶片断裂脱落时间应该在大修前4个月。 3.叶片断裂的原因分析与讨论 由于转子整体外观基本正常，除断裂叶片所处次末级叶轮有轻微刮痕外，其余各级叶轮无明显外伤。另外，在缸体内部和机组冷凝器内部也没有发现其他异物，基本可以分析叶片断裂原因是：（一）断裂叶片在制造时本身材料内部有缺陷，估计有细微裂纹，在转子长期负荷工作中逐渐发展扩大所致。但由于机组运行年限将近30年，加上对转子其他叶轮叶片进行探伤检查没有发现其他叶片存

全国20起汽轮机事故汇编

一富拉尔基二电厂86年3号机断油烧瓦事故 （一）、事故经过86年2月23日3号机（200MW）临检结束，2时25分3号炉点火，6时20分冲动，5分钟即到3000转/分定速。汽机运行班长辛××来到三号机操作盘前见已定速便说：“调速油泵可以停了”，并准备自己下零米去关调速油泵出口门，这时备用司机王××说：“我去”，便下去了。班长去五瓦处检查，室内只留司机朱××。王××关闭凋速油泵出口门到一半（原未全开）的时候，听到给水泵声音不正常，便停止关门去给水泵处检查。6时28分，高、中压油动机先后自行关闭，司机忙喊：“快去开调速油泵出口门”，但室内无值班员。班长在机头手摇同步器挂闸未成功。此时1—5瓦冒烟，立即打闸停机。此时副班长跑下去把调速油泵出口门全开，但为时已晚。6时33分，转子停止，惰走7分钟，经检查除1瓦外，其他各瓦都有不同程度的磨损。汽封片磨平或倒状，22级以后的隔板汽封磨损较重，20级叶片围板及铆钉头有轻度磨痕。转入大修处理。

汽机事故预想

1汽轮机超速 1.1主要危害 严重时导致叶轮、叶片及围带松动变形脱落、轴承损坏、动静摩擦甚至断轴。 1.2现象 1）机组突然甩负荷到零，转速超过3000rpm并继续上升，可能超过危急保安器动作转速。 2）DEH电超速、OPC超速、TSI电超速、机械超速保护动作、报警发出。 3）机组发出异常声音、振动变化。 1.3原因 1）DEH系统控制失常。 2）发电机甩负荷到零，汽轮机调速系统工作不正常。 3）进行超速保护试验时转速失控。 4）汽轮机脱扣后，主汽门、调速汽门、高压缸排汽逆止门及抽汽逆止门、供热快关阀等卡涩或关不到位。 5）汽轮机主汽门、调速汽门严密性不合格。 1.4处理 1）汽机转速超过3330rpm而保护未动作应立即手动紧急停机，并确认主机高、中压主汽门，高、中压调门，各抽汽逆止门、供热快关阀应迅速关闭。 2）破坏凝汽器真空，锅炉泄压。汽机跳闸后，检查主机主汽门、调门和抽汽逆止门应关闭严密。若未关严，应设法关严若发现转速继续升高，应采取果断隔离及泄压措施。 4）当超速保安系统各环节部套设备，未发现任何明显损坏现象，且停机过程中未发现机组异常情况时，则在超速跳闸保护系统调整合格（包括危急遮断器调整），且主汽门、调门、抽汽逆止门等关闭试验合格后，方可重新启动机组。并网前必须进行危急遮断器注油试验，并网后，还须进行危急遮断器升速动作试验，试验合格后，方允许重新并网带负荷。 5）重新启动过程中应对汽轮机振动、内部声音、轴承温度、轴向位移、推力轴承温度等进行重点检查与监视，发现异常应停止启动。 6）由于汽轮机主汽门、调速汽门严密性不合格引起超速，应经处理且严密性合格后才允许启动。 1.5防范措施 1）启动前认真检查高、中压主汽门、调速汽门开关动作灵活，调节系统存在调节部套卡涩、调整失灵或其他工作不正常时，严禁启动。 2）机组启动前的试验应按规定严格执行。 3）机组主辅设备的保护装置必须正常投入，汽轮机安全监控系统各参数显示正确，否则禁止启动，运行中严禁随意退出保护。 4）主汽门、调速汽门严密性试验不合格，严禁进行超速试验。 5）严格按规程要求进行调节保安系统的定期试验并做好完整的试验记录，运行中任一汽轮机超速保护故障不能消除时应停机消除。 6）应定期进行危急保安器充油试验、各停机保护的在线试验和主汽门、调速汽门及各抽汽逆止门的活动试验。 7）在机组正常启动或停机的过程中，汽轮机旁路系统的投入应严格执行规程要求。 8）停机过程中发现主汽门或调速汽门卡涩，应将负荷减至0MW，锅炉熄火，汽轮机打闸，发电机解列。 9）加强汽、水、油品质监督，品质符合规定。 10）转速监测控制系统工作应正常。

汽轮机叶片事故

（一）汽轮机叶片事故分析; 汽轮机叶片的损坏形式主要是疲劳断裂。由于叶片工作条件恶劣，受力情况复杂，断裂事故较常发生，且后果又较严重，所以对叶片断裂事故的分析研究一直受到特别重视。按照叶片断裂的性质，可以分为短期超载疲劳损坏、长期疲劳损坏、高温疲劳损坏、应力疲劳损坏、腐蚀疲劳损坏、接触疲劳损坏等六钟。" 1、 期超载疲劳损坏 这种损坏是指叶片受到外加较大应力或受到较大激振力，而振动次数低于107次就发生断裂的机械疲劳损坏。如叶片受到水击而承受较大的应力，或因转子不平引起振动及安装不良存在周期力等较大的低频激振力，当这些力引起叶片共振时，叶片会很快断裂。 叶片短期超载疲劳损坏的宏观特征为：断面粗糙，疲劳前沿线（即贝壳纹）不明显，断面上疲劳区面积小于最终静撕断区面积；经受水击而损坏的叶片的断面呈“人”字形纹络特征。 1 防止短期超载疲劳损坏的主要方法是：防止水击，作好消除低频共振的调频及在正常周波下运行。 2长期疲劳破坏 长期疲劳损坏是指叶片运行中承受低于疲劳强度极限而应力循环次数又远高于107次发生的一种机械疲劳损坏。 造成长期疲劳损坏的原因有：叶片或叶片组在高频激振力作用下引起的共振损坏；叶片表面缺陷处出现局部应力集中而发生的疲劳损坏；低频率运行、超负荷运行使某些级的叶片应力升高导致提早损坏等等。长期疲劳损坏在电厂叶片断裂事故中最为常见。 防止长期疲劳损坏的办法是：按规定避开高频激振力共振范围，提高叶片加工质量和改善运行条件。如防止低周波、超负荷运行，防止腐蚀和水击等。 3、高温疲劳破坏 高温疲劳损坏是指由蠕变和疲劳共同作用所形成的介于静应力产生的蠕变和动应力产生的疲劳之间的一种损坏形式。裂纹源部位呈蠕变现象，断裂性质为持久断裂和疲劳断裂的组合，而且往往伴随着材料组织的变化。 高温疲劳损坏裂纹基本上是穿晶的，断口宏观貌有贝壳花纹，断口微观貌有较厚的氧化皮。 高温疲劳损坏发生在高压缸前几级叶片、中间再热式汽轮机中压缸前几级叶片以及中压汽轮机的调速级叶片。 防止高温疲劳损坏的主要措施是：选用高温性能好的金属来制造处于高温下工作的叶片，防止叶片共振，防止叶片径向和轴向相摩擦等。 4、应力腐蚀损坏 产生应力腐蚀的主要原因是：首先，金属晶界偏析，析出碳化物，出现贫铬区，使晶界腐蚀；其次，应力作用；然后，高浓度盐的腐蚀。应力腐蚀主要发生在2Cr13钢制造的末级叶片上。其断口形貌呈颗粒状，微观形态是沿界裂纹，断面上有滑移台阶，并有细小腐蚀坑。 防止叶片应力腐蚀损坏的只要措施是：改善汽水品质、提高叶片材质、降低叶片动应力等。 5、腐蚀疲劳损坏 _ 腐蚀疲劳损坏是叶片在腐蚀介质中受交变应力作用而引起的疲劳损坏。如损坏是以机械疲劳为主，则裂纹发展迅速，裂纹为穿晶型；如损坏是以应力腐蚀为主，则裂纹发展较慢，裂纹主要是沿晶型。 防止腐蚀疲劳损坏的主要措施是：提高叶片材质耐腐蚀性；降低交变应力水平；改善汽水品质。

汽轮机叶片断裂的原因

汽轮机叶片断裂的原因 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

汽轮机叶片的损坏形式主要是疲劳断裂。由于叶片工作条件恶劣，受力情况复杂，断裂事故较常发生，且后果又较严重，所以对叶片断裂事故的分析研究一直受到特别重视。按照叶片断裂的性质，可以分为短期超载疲劳损坏、长期疲劳损坏、高温疲劳损坏、应力疲劳损坏、腐蚀疲劳损坏、接触疲劳损坏等六钟。 1、期超载疲劳损坏 这种损坏是指叶片受到外加较大应力或受到较大激振力，而振动次数低于107次就发生断裂的机械疲劳损坏。如叶片受到水击而承受较大的应力，或因转子不平引起振动及安装不良存在周期力等较大的低频激振力，当这些力引起叶片共振时，叶片会很快断裂。 叶片短期超载疲劳损坏的宏观特征为：断面粗糙，疲劳前沿线（即贝壳纹）不明显，断面上疲劳区面积小于最终静撕断区面积；经受水击而损坏的叶片的断面呈“人”字形纹络特征。 防止短期超载疲劳损坏的主要方法是：防止水击，作好消除低频共振的调频及在正常周波下运行。 2、长期疲劳损坏 长期疲劳损坏是指叶片运行中承受低于疲劳强度极限而应力循环次数又远高于107次发生的一种机械疲劳损坏。 造成长期疲劳损坏的原因有：叶片或叶片组在高频激振力作用下引起的共振损坏；叶片表面缺陷处出现局部应力集中而发生的疲劳损坏；低频率运行、超负荷运行使某些级的叶片应力升高导致提早损坏等等。长期疲劳损坏在电厂叶片断裂事故中最为常见。

防止长期疲劳损坏的办法是：按规定避开高频激振力共振范围，提高叶片加工质量和改善运行条件。如防止低周波、超负荷运行，防止腐蚀和水击等。 3、高温疲劳损坏 高温疲劳损坏是指由蠕变和疲劳共同作用所形成的介于静应力产生的蠕变和动应力产生的疲劳之间的一种损坏形式。裂纹源部位呈蠕变现象，断裂性质为持久断裂和疲劳断裂的组合，而且往往伴随着材料组织的变化。 高温疲劳损坏裂纹基本上是穿晶的，断口宏观貌有贝壳花纹，断口微观貌有较厚的氧化皮。 高温疲劳损坏发生在高压缸前几级叶片、中间再热式汽轮机中压缸前几级叶片以及中压汽轮机的调速级叶片。 防止高温疲劳损坏的主要措施是：选用高温性能好的金属来制造处于高温下工作的叶片，防止叶片共振，防止叶片径向和轴向相摩擦等。) 4、应力腐蚀损坏 产生应力腐蚀的主要原因是：首先，金属晶界偏析，析出碳化物，出现贫铬区，使晶界腐蚀；其次，应力作用；然后，高浓度盐的腐蚀。应力腐蚀主要发生在2Cr13钢制造的末级叶片上。其断口形貌呈颗粒状，微观形态是沿界裂纹，断面上有滑移台阶，并有细小腐蚀坑。 防止叶片应力腐蚀损坏的只要措施是：改善汽水品质、提高叶片材质、降低叶片动应力等。 5、腐蚀疲劳损坏

汽轮机叶片损坏事故及预防通用范本

内部编号：AN-QP-HT720 版本/ 修改状态：01 / 00 The Production Process Includes Determining The Object Of The Problem And The Scope Of Influence, Analyzing The Problem, Proposing Solutions And Suggestions, Cost Planning And Feasibility Analysis, Implementation, Follow-Up And Interactive Correction, Summary, Etc. 编辑：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 汽轮机叶片损坏事故及预防通用范本

汽轮机叶片损坏事故及预防通用范本 使用指引：本解决方案文件可用于对工作想法的进一步提升，对工作的正常进行起指导性作用，产生流程包括确定问题对象和影响范围，分析问题提出解决问题的办法和建议，成本规划和可行性分析，执行，后期跟进和交互修正，总结等。资料下载后可以进行自定义修改，可按照所需进行删减和使用。 中间再热式汽轮机，参数高、容量大、汽缸数目多，又有内外缸之分，因此汽缸和转子的膨胀关系比较复杂。汽轮机通流部分的磨损，一般发生在机组启、停和工况变化时，产生磨损的主要原因是：汽缸与转子不均匀加热和冷却；启动与运行方式不合理；保温质量不良及法兰螺栓加热装置使用不当等。动静部分在轴向和径向磨损的原因，往往很难绝对分开，但仍然有所区别。在轴向方面，沿通流方向各级的汽缸与转子的温差并非一致，因而热膨胀也不同。在启动、停机和变工况运行时，转子与汽缸膨胀差超过极限数值，使轴向间隙

叶片断裂事件

3. 50MW汽轮机叶片断裂的原因分析及修复 某电站汽轮机为南京汽轮机厂生产的C50-8.83（主蒸汽压力）/1.27（抽汽压力）-型高压单缸、单抽汽、冲动式汽轮机。其转子为柔性转子（工作转速低于最低阶临界转速的转子称为刚性转子,反之称为柔性转子，临界转速N=310／转子的静绕度（mm）1/2次方），其高温高压部分为叶轮与主轴整锻而成（适应快速启动，整体刚性好）；低压部分采用套装结构（由于温度、压力较低，且便于加工），前后支撑在前轴承和后轴承上，并借助半挠性波形联轴器与发电机转子相连（联轴器中间加装波形筒，我们机组上所接触过全是刚性联轴器）。2009年12月10日11时06分，汽轮机带47MW负荷正常运行，轴系振动出现阶跃上升，汽轮机2号轴承垂直振动由33μm突增至47μm，电厂技术人员对振动情况综合分析后，决定停机揭缸检查。3.1. 汽轮机揭缸后损伤情况 汽轮机揭缸后，转子吊出，检查情况如下：汽机转子通流第14级叶片断裂脱落3根，断裂的叶片卡在15级隔板下半静叶栅进汽侧，同级其它均有擦碰痕迹。如图1、 图2所示。

图1 14级动叶片断裂图图2 第14级动叶片断裂图 3.2. 原因分析 汽轮机叶片断裂是各方面因素综合作用的结果，常见的有：动叶片振动特性不合格；叶片结构不合理，动应力较集中；选用叶片材质不当；叶片设计强度不足；圆角、倒角处的制造精度不够，运行中产生微裂纹；运行中汽轮机出力或汽缸流量超过设计限额；装配、安装不当、动静部件碰擦；汽轮机加减负荷频繁、升降速率过大等等。针对该厂50 MW汽轮机发电机动叶片断裂情况，分析原因如下： （1）静应力及交变应力长期作用 从叶片断裂面看：出汽边断面光洁，断口平整，如陶瓷断面，而叶片进汽边断面不平整，呈撕裂状。从叶片断面情况看，基本可以断定叶片断裂为静应力及交变应力长期作用下的疲劳损坏。汽轮机运行中，动叶片承受着很大的静应力及交变应力。静应力主要是转子旋转时作用在叶片上的离心力所引起的拉应力，叶片愈长，转子的直径及转速愈大，其拉应力愈大。此外，由于蒸汽流的压力作用还会产生弯曲应力和扭力（这也是我们在大修时需要测量通流0°和90°的原因），叶片受激振力的作用产生强迫振动；当强迫振动的频率与叶片自振频率相同时即会引起共振，振幅进一步加大，交变应力急剧增加，会导致叶片出汽边发生疲劳性裂纹，此后叶片进汽边在高速转动产生的强大离心力作用下断裂，如图3所示。 图3 叶片疲劳断裂示意图 （2）14级叶片处位置和运行工况有关 14级叶片处于第 5、6级工业抽汽口之间，流场扰动，增加了该级叶片激振力，加速了叶片疲劳断裂。当需外供汽时，三四级抽汽开启、五六级抽汽关闭。在这种变工况下，14级通流瞬间压力低于抽汽管压力，疏水倒流，可能造成水冲击而损伤叶片。 （3）电化学腐蚀 负荷较低时，汽轮机末级的蒸汽相对含水量大（对叶片产生一定的冲刷），可溶性盐垢（如钠盐）吸收水珠成为电解液（水质较差），造成叶片表面电化学腐蚀。 一侧叶片断裂后，引起汽机末端2号瓦振动徒增。在转子高振动及转子不平衡力的作用下，同级叶片圆周的另一侧叶片也随之发生断裂。 3.3. 修复方案 （1）转子清扫，轴颈检查抛光处理并在转子表面涂色检查有无缺陷。 （2）更换14级动叶片。 （3）更换破损的汽封圈，并对所有汽封分解清扫，更换弹簧片。新更换的汽封圈打磨汽封齿。处理后汽封圈汽封间隙足够，所贴胶布均为轻接触。 3.4. 运行效果 新转子安装后，机组启动过临界时及带额定负荷运行时振动良好，达到设计要求。

2020新版汽轮机叶片损坏事故及预防

( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 2020新版汽轮机叶片损坏事故 及预防 Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes

2020新版汽轮机叶片损坏事故及预防 中间再热式汽轮机，参数高、容量大、汽缸数目多，又有内外缸之分，因此汽缸和转子的膨胀关系比较复杂。汽轮机通流部分的磨损，一般发生在机组启、停和工况变化时，产生磨损的主要原因是：汽缸与转子不均匀加热和冷却；启动与运行方式不合理；保温质量不良及法兰螺栓加热装置使用不当等。动静部分在轴向和径向磨损的原因，往往很难绝对分开，但仍然有所区别。在轴向方面，沿通流方向各级的汽缸与转子的温差并非一致，因而热膨胀也不同。在启动、停机和变工况运行时，转子与汽缸膨胀差超过极限数值，使轴向间隙消失，便造成动静部分磨损，在消失的时候，便产生汽封与转子摩擦，同时又不可避免地使转子弯曲，从而产生恶性循环。另外，机组振动大和汽封套变形都会引起径向摩擦。通流部分磨损事故的征象和处理如下：转子与汽缸的相对胀差表指示超过极值或

上下缸温差超过允许值，机组发生异常振动，这时即可确认为动静部分发生碰磨，应立即破坏真空紧急停机。停机后，如果胀差及汽缸各部温差达到正常值，方可重新启动。启动时要注意监视胀差和温度的变化，注意听音和监视机组的振动。如果停机过程转子惰走时间明显缩短，甚至盘车启动不起来，或得盘车装置运行时有明显的金属摩擦声，说明动静部分磨损严重，要揭缸检修。 1常见叶片事故发生时的征象、原因及预防措施 叶片断落的征象汽轮机在运行中发生叶片断落一般有下列现象：汽轮机内部或凝汽器内有突然的响声，此时在汽轮机平台底层常可清楚地听到。机组发生强烈振动或振动明显增大，这是由于叶片断落而引起转子平衡破坏或转与落叶片发生碰撞摩擦所致。但有时叶片的断落发生在转子的中间级，发生动静部分摩擦时，机组就不一定会发生强烈振动或振动明显增大，这在容量较大机组的高、中压转子上有时会遇到。当叶片损坏较多而且较严重时，由于通流部分尺寸改变，蒸汽流量、调速汽阀开度监视级压力等与功率的关系部将发生变化。若叶片落入凝汽器，则会交凝汽器的铜管打坏，

高强度紧固件失效实例分析

高强度紧固件失效实例分析 ⅰ疲劳断裂的实例 一．疲劳断裂的特征 1．疲劳与断裂的概念： 疲劳是机械零件常见的失效形式，据统计资料分析，在不同类型的零件失效中，有50%—80%是属于疲劳失效。疲劳断裂在破坏前，零件往往不会产生明显的变形和预先的征兆，但破坏却往往是致命的，会酿成重大事故。疲劳损坏产生及发展有其特点，最终形成为疲劳断裂。 疲劳问题的探索，最早是在1839年，法国人彭赛列提出材料和结构件的疲劳概念，德国人A·沃勒在1855年研究了代表疲劳性能的应力应变与震动次数的理论（S—N曲线），并且提出了疲劳极限的概念，因此，沃勒被称为材料疲劳理论的奠基人。 疲劳与断裂的力学理论经过一百多年的发展，各行业具体疲劳断裂事例不断涌现，经过科学家及工程师不间断地研究和探索，目前，疲劳断裂科学理论不断地充实和发展，从而在本质上了解了疲劳破坏的机理。 疲劳概念的论述：金属材料在应力或应变的反复作用下发生的性能变化称为疲劳； 疲劳断裂：材料承受交变循环应力或应变时，引起的局部结构变化和内部缺陷的不断地发展，使材料的力学性能下降，最终导致产品或材料的完全断裂，这个过程称为疲劳断裂。也可简称为金属的疲劳。引起疲劳断裂的应力一般很低，疲劳断裂的发生，往往具有突发性、高度局部性及对各种缺陷的敏感性等特点。 2．疲劳的分类： （1）高周疲劳与低周疲劳 10的疲劳，如果作用在零件或构件的应力水平较低，破坏的循环次数高于5 称为高周疲劳，弹簧、传动轴、紧固件等类产品一般以高周疲劳见多。 10的疲作用在零件构件的应力水平较高，破坏的循环次数较低，一般低于4

劳，称为低周疲劳。例如压力容器，汽轮机零件的疲劳损坏属于低周疲劳。 （2）应力和应变来分： 应变疲劳——高应力，循环次数较低，称为低周疲劳； 应力疲劳——低应力，循环次数较高，称为高周疲劳。 复合疲劳，但在实际中，往往很难区分应力与应变类型，一般情况下二种类 型兼而有之，这样称为复合疲劳。 （3）按照载荷类型 弯曲疲劳 扭转疲劳 拉拉疲劳与拉压疲劳 接触疲劳 振动疲劳 随着断裂力学的不断发展，行业内广大的技术人员逐渐认识疲劳裂纹的产生 及其发展的规律，为控制和减少疲劳引起损害奠定了基础。 3．疲劳断裂的特征： 宏观：裂纹源—→扩展区—→瞬断区。 裂纹源：表面有凹槽、缺陷，或者应力集中的区域是产生裂纹源的前提条件。 疲劳扩展区：断面较平坦，疲劳扩展与应力方向相垂直，产生明显疲劳弧线，又 称为海滩纹或贝纹线。 瞬断区：是疲劳裂纹迅速扩展到瞬间断裂的区域，断口有金属滑移痕迹，有些产 品瞬断区有放射性条纹并具有剪切唇区。 微观：疲劳断裂典型的特征是出现疲劳辉纹。 一些微观试样中还会出现解理与准解理现象（晶体学上的名称，在微观显 象上出现的小平面），以及韧窝等微观区域特征。 4．疲劳断裂的特征： （1）断裂时没有明显的宏观塑性变形，断裂前没有明显的预兆，往往是突然性 的产生，使机械零件产生的破坏或断裂的现象，危害十分严重。 （2）引起疲劳断裂的应力很低，往往低于静载时屈服强度的应力负荷。 （3 ）疲劳破坏后，一般能够在断口处能清楚地显示出裂纹的发生、扩展和最后这前三种疲劳，往往二种或二种以上交错进行或出现。 前三种类型一般在机械运动中经常出现，是疲劳损坏的主要形式。

大型汽轮机叶片事故原因分析详细版

文件编号：GD/FS-5020 （解决方案范本系列） 大型汽轮机叶片事故原因 分析详细版 A Specific Measure To Solve A Certain Problem, The Process Includes Determining The Problem Object And Influence Scope, Analyzing The Problem, Cost Planning, And Finally Implementing. 编辑：_________________ 单位：_________________ 日期：_________________

大型汽轮机叶片事故原因分析详细 版 提示语：本解决方案文件适合使用于对某一问题，或行业提出的一个解决问题的具体措施，过程包含确定问题对象和影响范围，分析问题，提出解决问题的办法和建议，成本规划和可行性分析，最后执行。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。 在火电厂、核电厂机组运行过程中，汽轮机叶片工作在高温、高压、高转速或湿蒸汽区等恶劣环境中，经受着离心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蚀和振动以及湿蒸汽区高速水滴冲蚀的共同作用，再加上难以避免的设计、制造、安装质量及运行工况、检修工艺不佳等因素的影响，常会出现损坏，轻则引起汽轮发电机组振动，重则造成飞车事故。因此，汽轮机叶片的安全可靠直接关系到汽轮机和整个电厂的安全、满发。 汽轮机叶片事故长期困扰电厂机组的安全经济运行。从国内统计数据看，叶片损坏事故占汽轮机事故

的30%。 叶片损坏的位置，从围带到叶根都有。据日本历年的统计资料，各部位出现损坏的百分率见表1。此外，汽轮机各级叶片的损坏机会是不均匀的，据美国对50台大型机组的统计，叶片事故几乎全发生在低压缸内，其中末级占20%，次末级占58%，而且集中区是高压第一级，即调节级。据日本的统计，也有20%的事故发生于此。因此，在汽轮机设计和运行时，均应注意这些部位。 叶片损坏的原因是多方面的，可以从不同角度加以分析。例如，从发生的机理区分，60%～80%的损坏原因是振动；从责任范围区分，可归纳为设计、制造、安装、运行和老化等。在实际工作中，如果能及时找出主要原因，掌握叶片事故前后的征兆，采取相应措施，就能避免事故的发生，提高机组的使用寿命

浅谈我国发电厂汽轮机叶片故障分析、预防及修复 措施

浅谈我国发电厂汽轮机叶片故障分析、预防及修复措施 发表时间：2016-12-08T16:04:07.150Z 来源：《基层建设》2016年26期9月中作者：徐公庆[导读] 摘要：在我国制造技术与装备能力迅速升的今天，对电站汽轮机的维修，尤是作为关键部件的动叶片的维修与制造，在经济与资源综合利用等方具有突出的效益。 大唐鲁北发电有限责任公司 摘要：在我国制造技术与装备能力迅速升的今天，对电站汽轮机的维修，尤是作为关键部件的动叶片的维修与制造，在经济与资源综合利用等方具有突出的效益。由于汽轮机叶片工作条件恶劣，受力情况复杂，一发生断裂事故其后果又十分严重，是以在每次汽机的大修中对每一叶片要进行无损检测，如发现叶片有损或缺陷超标、扩展的现象，就必须时有效采取措施予以解决。因此必须对汽轮机叶片的叶片故障的常见原因有全面深刻的了解，并熟悉叶片常用的预防及修复措施。 关键词：汽轮机；叶片故障分析；预防；修复措施 1，叶片断落的现象 汽轮机内部或凝汽器内部有突然的响声。 机组发生强烈振动或振动明显增大，这是由于转子平衡被破坏或转子与断裂叶片发生碰撞摩擦所致。有些较大容量的机组，叶片断裂发生在高中压转子的中间级，机组的振动虽没有明显的变化，但停机和启动过临界转速附近时机组的振动明显地变大。 叶片断落后落入凝汽器内，会将凝气器的铜管打破。循环水漏入，使凝结水硬度和导电度突增，凝汽器水位迅速升高，凝结水泵点击的电流增大。 当叶片损坏较严重而且较多时，由于通流部分的尺寸发生变化，蒸汽流速、调节阀开度和监测段压力等同功率的关系将发生改变断落的叶片进入抽汽管，会使抽汽逆止阀卡涩。 停机过程中听到机内有金属摩擦声，惰走时间减少。 2.叶片损坏的原因 2.1.叶片本身的原因 振动特性不合格。由于叶片频率不合格，运行时产生共振而损坏者，在汽轮机叶片事故中为数不少。如果扰动力很大，甚至运行几个小时后即能发生事故。这个时间的长短，还和振动特性、材料性能以及叶片结构、制造加工质量等有关。 设计不当。叶片设计应力过高或栅结构不合理，以及振动强调特性不合格等，均会导致叶片损坏。个别机组叶片甚薄，若铆钉应力较大，则铆装围带时容易产生裂纹。叶片铆头和周围带汤裂事故发生的情况也不在少数。 材质不良或错用材料。材料机械性能差，金属组织有缺陷或有夹渣、裂纹等，叶片经过长期运行后材料疲劳性能及衰减性能变差或因腐蚀冲刷机械性能降低，这些都导致叶片损坏。 加工工艺不良。加工工艺不严格，例如表面粗糙度不好，留有加工刀痕，扭转叶片的接刀处不当，围带铆钉孔或拉金孔处无倒角或倒角不够或尺寸不准确等，都能引起应力集中，从而导致叶片损坏。有时低压级叶片为了防止水蚀而采用防护措施，当此措施的工艺不良时能使叶片损坏。国内由于焊接拉金或围带安装工艺不良引起的叶片事故较多，应引起重视。 2.2．运行方面的原因 偏离额定频率运行。汽轮机叶片的振动特性都是按运行频率为50HZ设计的，因此电网频率降低时，可能使机组叶片的共振安全率变化而落入共振动状态下运行，使叶片加速损坏和断裂。 过负荷运行。一般机组过负荷运行时各级叶片应力增大，特别是最后几级叶片，叶片应力随蒸汽流量的增大而成正比增大外，还随该几级焓隆的增加而增大。因此机组过荷运行时，应进行详细的热力和强度核算。 汽温过低。新蒸汽温度降低时，带来两种危害：一是最后几级叶片处湿度过大，叶片受冲蚀，截面减小，应力集中，从而引起叶片的损坏；二是当汽温降低而出力不降低时，流量热必增加，从而引起叶片的过负荷，这同样能引起叶片损坏。 蒸汽品质不良。蒸汽品质不良会使叶片结垢，造成叶片损坏。叶片结垢使通道减小，造成级焓降增加，叶片应力增大。另外结垢也容易引起叶片腐蚀，使强度降低。 3．叶片故障原因分析 引起叶片事故的原因常常是很复杂的，是由多方面的原因决定的，但其中必有一种是起主要作用的。分析叶片事故应当抓住主要问题，应从以下几个方面考虑。 检查叶片损坏情况。事故发生后，应首先检查事故的范围和情况，断落的叶片及连接件等应尽可能找出来。根据损坏情况、断裂位置及断面特征，初步分析事故起因。 分析损坏叶片的折断面。当叶片因应力过大而断落时，断面粗糙呈颗粒状，并有断面收缩现象。当叶片因共振而疲劳损坏时，叶片断面呈现明显的疲劳线。叶片在共振状态下运行一段时期后，材料就会疲劳。首先是出现极细微的裂纹，随后这些裂纹合并为较大的裂纹，随着时间的增长，疲劳裂纹逐渐扩大，当叶片剩下的没有损坏的截面不再能承受住蒸汽弯曲应力和离心力所产生的应力时，叶片便被拉断。 分析运行及检修资料。检查事故发生前的运行工况有无异常，对运行检修的历史资料进行研究分析。如运行参数是否正常；曾否超载、超速；有无叶片结垢、腐蚀、水刷等情况；动静间隙是否符合标准等。 4.叶片故障诊断 4.1.叶片故障诊断方法 (1)模态分析法王谓季、张阿舟提出利用模态分析方法,通过对叶片模态刚度的变化,来判断故障的发生。模态分析方法是研究叶片振动特性保证机组安全运行所采用的一种分析测试手段。 (2)模糊模式识别诊断法通过短时傅立叶分析和小波多分辨率分析,对叶片有、无裂纹故障进行诊断。对于叶片裂纹的位置与大小,是采用模糊诊断原理,通过实测的振动信号与标准故障模式的比较求出其隶属度利用模式识别技术得到

汽轮机叶片断裂失效分析

汽轮机叶片断裂失效分析 摘要：汽轮机能否正常运转，叶片起着极其重要的作用。材料的选择、加工和 安装都决定了机器人的安全运行。过去，汽轮机叶片经常发生故障。虽然我国的 机械制造技术越来越完善，但汽轮机的机械制造技术也越来越完善，叶片断裂事 故并不少见，但要找出断裂原因，防止出现安全隐患。 关键词：汽轮机叶片；断裂 引言 疲劳断裂是汽轮机叶片最常见的实用形式。汽轮机叶片的工作条件和环境非 常恶劣。主要发生在应力状态、工作温度、环境介质等方面。根据叶片的断裂形式，可分为应力疲劳损伤、腐蚀疲劳损伤和其它损伤原因。根据叶片断裂的原因，提出了有效消除叶片断裂安全事故，阻碍基因生产的解决措施。 1叶片断裂分析 当叶片断裂时，通常发生在叶片的中部和根部。汽轮机叶片在工作过程中的 粘聚力和变形是由离心力和蒸汽压力引起的。刀锋在振东作用下不仅引起强迫， 而且产生共振。复杂的交流力最终是由应变力和松弛应变力引起的。刀刃的疲劳 会折断。各级叶片的工作温度不同。第一级叶片温度最高。蒸汽的步进温度逐渐 降低，末级叶片在100℃以下滑动，蒸汽容易在末级叶片上形成小液滴。在蒸汽中，水滴在蒸汽中。如果有腐蚀性元素，会与水形成电解液，电解液的形成和微 电池的形成导致电化学腐蚀。这部分腐蚀点是叶片的薄弱环节，其影响往往就是 这一腐蚀点。 叶片断裂是由疲劳引起的。疲劳在叶片排气中承受着较高的应力和应变。最 常见的机翼沟槽在叶片表面形成应力状态，裂纹容易扩展。核电汽轮机二级和末 级叶片的有效作用。对其原因进行了分析和优化。叶片的绝热特性是由空诊断引 起的高血压破裂所致。优化设计方案是在叶片工作部件的适当位置安装并加固叶片。叶片断裂的原因是应力集中。随着裂口的逐渐扩大，叶片被拆除，叶片被拆除。介绍了300mw和300mw组件。分析了600mw汽轮机的振动特性、频率数 据和宏观特性，总结了叶片、叶根和叶片的有效模态。 叶片失效的原因是通过振动测量来确定的。叶片疲劳试验为叶片疲劳分析提 供了参考。母花电站蒸汽动力装置末端发现叶片表面硬化层。 2 断裂原因分析过程与步骤 （1）叶片断裂实况调查。第一时间对发生断裂的汽轮机叶片进行详细记录，记录内容包括叶片断裂时间、叶片工作地点、断裂部位、检查、断口类型及其实 景取样。（2）现场检查。汽轮机运行过程中出现短距离。对过滤、叶片超速、 异物冲突、振动科学大学等进行了研究。（3）热断裂分析。通过切片研究，可 以更快地找到叶片断裂的原因。主要通过宏观和微观分析。检测研究可以发现叶 片损伤的特征和疲劳损伤的位置。微视觉研究是叶片研究的主题。可以分析，金 属内部的分子是光滑和硬化的。所有这些都有助于找出骨折的原因和损伤的性质。重点分析尖角等特殊结构。（4）经营状况分析。在对叶片的工作环境进行调查时，是否应在高温下对其接触特性不良物质进行长期的工作检查。（5）叶片强 度检查。严格计算剪切力、切削力、电制动等力学性能，严格计算绝缘件强度。 与强度、振动和允许值进行比较。（6）振动分析。分析了损伤叶片的分散性和 安全性在理论最大安全值中的存在性。（7）损坏叶片的材料分析。对受损叶片 材料进行了研究。结果表明，单列叶片在品牌、化学成分、青铜图像结构、转角、

弹簧失效的原因分析

弹簧失效的原因分析 弹簧失效的原因分析 一、佛山弹簧分解弹簧永久变形及其影响因素 弹簧的永久变形是弹簧失效的主要原因之一 弹簧的永久变形，会使弹簧的变形或负荷超出公差范围，而影响机器设备的正常工作。 检查弹簧永久变形的方法 1.快速高温强压处理检查弹簧永久变形：是把弹簧压缩到一定高度或全部并紧，然后放在开水中或温箱保持10～60分钟，再拿出来卸载，检查其自由高度和给定工作高度下的工作载荷。 2.长时间的室温强压处理检查弹簧永久变形：是在室温下，将弹簧压缩或压并若干天，然后卸载，检查其自由高度和给定工作高度下的工作载荷。 二、弹簧断裂及其影响因素 弹簧的断裂破坏也是弹簧的主要失效形式之一 弹簧断裂形式可分为；疲劳断裂，环境破坏（氢脆或应力腐蚀断裂）及过载断裂。 弹簧的疲劳断裂： 弹簧的疲劳断裂原因：属于设计错误，材料缺陷，制造不当及工作环境恶劣等因素。 疲劳裂纹往往起源于弹簧的高应力区，如拉伸弹簧的钩环、压缩弹簧的内表面、压缩弹簧（两端面加工的压缩弹簧）的两端面。 受力状态对疲劳寿命的影响 （a）恒定载荷状态下工作的弹簧比恒定位移条件下工作的弹簧，其疲劳寿命短得多。 （b）受单向载荷的弹簧比受双向载荷的弹簧的疲劳寿命要长得多。 （c）载荷振幅较大的弹簧比载荷振幅较少的弹簧的疲劳寿命要短得多。 腐蚀疲劳和摩擦疲劳 腐蚀疲劳：在腐蚀条件下，弹簧材料的疲劳强度显著降低，弹簧的疲劳寿命也大大缩短。 摩擦疲劳：由于摩擦磨损产生细微的裂纹而导致破坏的现象叫摩擦疲劳。 弹簧过载断裂 弹簧的外加载荷超过弹簧危险截面所有承受的极限应力时，弹簧将发生断裂，这种断裂称为过载断裂。 过载断裂的形式 (a)强裂弯曲引起的断裂; (b)冲击载荷引起的断裂; (c)偏心载荷引起的断裂 佛山弹簧后处理的缺陷原因及防止措施 缺陷一：脱碳 对弹簧性能影响：疲劳寿命低 缺陷产生原因：1、空气炉加热淬火未保护气2、盐浴脱氧不彻底 防止措施：1、空气炉加热淬火应通保护气或滴有机溶液保护：盐浴炉加热时，盐浴应脱氧，杂质BAO质量分数小于0.2％。2、加强对原材料表面质量检查 缺陷二：淬火后硬度不足