曾洪勇 张瑞银
东方电气集团东方汽轮机有限公司 四川 德阳 618000
摘要：目前随着汽轮机组朝着高参数、大容量、高自动化方向发展，系统越来越复杂，设备出现故障的可能性越来越大，故障的危害性也越来越大。汽轮机叶片作为汽轮机最为核心的零件之一,其安全性与可靠性直接影响着汽轮机的运行安全。而造成汽轮机叶片损坏的因素十分复杂多变，所以要想确保汽轮机的安全稳定运行，必须认真研究造成汽轮机叶片损坏的各种原因，寻找其发生规律，从而制定出科学合理的预防措施。
关键词：汽轮机；叶片损坏原因；预防措施
1汽轮机叶片损坏时的常见征象
单个汽轮机叶片或者是围带发生断落飞出时，会发出金属的撞击声；调节级的围带出现飞脱问题时堵在了下一级的叶片之上，或者是调节级之后的某级叶片发生断落时堵塞了通流部分，调节级的汽室压力以及某些抽汽压力势必会有所升高；低压末级叶片或者是围带飞脱落入到凝汽器内，其内部就会发出碰击声音，一旦将凝汽器的铜管打破，凝结水硬度、电导率、热井水位，凝结水冷却度均会突然增高、增大；汽轮机叶片不对称脱离较多的时候，转子就会不平衡，机组振动就会明显增大。
2造成汽轮机叶片损坏的原因分析
2.1汽轮机叶片本身问题
第一，因为振动特性不合格而造成的损坏。在常见的汽轮机叶片损坏事故中，因为汽轮机叶片频率不合格而在实际运行中产生共振引发损坏的现象十分常见。如果扰动力过大，很有可能汽轮机叶片在运行几小时内就会发生损坏事故。同时，发生损坏事故的时长与振动特性、叶片结构、材料性能、制造加工质量等也有必然联系。第二，由于设计不当而造成的损坏。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，都会导致叶片损坏。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。叶片铆头和围带汤裂事故发生的情况也不在少数。第三，由于材料不良而造成的损坏。制造汽轮机叶片的材料机械性能较差且金属组织存在缺陷、裂纹等问题，汽轮机组叶片在长时间运转下，其材料的疲劳性能、衰减性能势必会变得更差，进而引发汽轮机组叶片损坏故障。第四，由于加工工艺不良而造成的损坏。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，能引起应力集中，从而导致叶片损坏。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汽轮机运行方面的问题
第一，因偏离了额定频率运行而造成的损坏。通常，汽轮机叶片的振动特性往往按照相应的运行频率设计，所以，当降低电网频率时，就会使得汽轮机叶片的共振安全率产生相应的变化，进而落入到共振的运行状态之下，加速了汽轮机叶片的损坏程度。第二，因过负荷运行而造成的损坏。通常，汽轮机组处于过负荷运行状态下时，其每一级的叶片应力都会有所增加，特别是最后几级的叶片应力增加最为明显，并且叶片应力会随着蒸汽流量的不断增加呈现出相应的正比态势，进一步加剧了叶片损坏。第三，因气温过低而造成的损坏。新蒸汽温度降低时，带来两种危害：最后几级叶片处湿度过大，叶片受冲蚀，截而减小，应力集中，从而引起叶片的损坏；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，这同何况能引起叶片损坏。第四，因蒸汽品质不佳而造成的损坏。蒸汽品质不佳势必会使汽轮机叶片结垢，进而造成汽轮机叶片损坏。同时，汽轮机叶片结垢后还会造成通道减少，级焓降增加，汽轮机叶片应力增加，也就使得汽轮机叶片强度不断降低。第五，因真空过高或过低而造成的损坏。如果真空过高，那么末级叶片就会处于过负荷状态下，湿度增大，叶片水蚀速度加快，引发汽轮机叶片损坏。如果真空过低且维持最大出力不变时，就会造成最后几级汽轮机叶片处于过负荷状态，引发汽轮机叶片损失。第六，因水冲击而造成的损坏。运行时汽轮机进水的可能性很多，特别是近代大容量再热机组，由于汽水系统相应复杂，汽轮机进水的可能性更有所增加，蒸汽与水一起进^汽轮机，产生水击和汽缸等部件不规则冷却和变形，造成动静部件碰磨，使叶片受到严重损坏。第七，因机组振动过大而造成的损坏。
因为启动、停机、增减负荷时的操作存在不恰当之处而造成动静部分发生摩擦，导致汽轮机叶片发生损坏。
3汽轮机叶片损坏的预防措施分析
3.1电网频率管理措施
第一，根据汽轮机叶片损坏事故发生情况的统计可知，因为电网频率偏离正常值而造成的汽轮机叶片损坏问题尤为常见，因此，要想有效预防汽轮机叶片损坏问题，就必须要将电网始终控制在额定频率之下，使其始终运行在允许变动的范围之内。所以必须要对电网频率进行严格管理。第二，要尽可能避免汽轮机组处于过负荷、低频率的运行状态之下。尤其是对于必须要超过负荷运行的汽轮机组，应该对其进行热力计算以及强度核算，当强度被允许以后方可继续运行。第三，加强对汽轮机组运行的监视。机组起停和正常运行时，必须加强对各运行参数的监视，运行中不允许这些参数剧烈波动。严格执行规章制度，起停必须合理，防止动静部件在运行中发生摩擦。近年来，大容量机组不断增加，由于运行和起停操作复杂，这些机组发生水击而损坏叶片的情况为数不少。另外，由于大机组末几级使用长叶片，水蚀也是一个威胁。第四，加强对汽水品质的监督工作。为了防止汽轮机叶片出现结垢问题，应加强对汽水品质的监督工作，经常倾听汽轮机内部的声音，仔细观察汽轮机叶片的振动情况，对汽压数值与凝结水水质情况进行仔细分析，从而及时处理汽轮机叶片损坏问题，避免事故扩大。
3.2检修管理措施
第一，每台汽轮机的主要级叶片，应建立完整的技术档案。新装机组，投运前必须对叶片的振动特性进行全面测定。对不调频叶片，要检验频率分散率；对调频叶片，除分散率外，尚需鉴定其共振安全率。对调频叶片，若发现叶片落人共振状态，应尽快采取措施，按实际情况进行必要的调整。第二，认真仔细的检修各级叶片、拉金、围带。如果发现各级叶片、拉金、围带存在缺陷或者是怀疑存在缺陷问题，必须及时予以处理、消除。而对于那些存在裂纹的叶根则必须要进行探伤。目前主要采取超声波探伤方法，该方法不仅能够检查出汽轮机叶片、叶轮等部位的表面是否存在裂纹，还能够检查出叶根处是否存在裂纹。第三，如果喷嘴叶片发生了弯曲变形问题，必须要给予及时的校正，清理干净流通部分，并对遗留的杂物进行清理。第四，在起吊搬运汽轮机叶片时要防止汽轮机叶片发生碰损。对汽轮机叶片实施喷砂清洗时必须确保砂粒的均勻细致，不允许使用坚硬的工具修刮汽轮机叶片。在用叶片酸清洗叶片时要避免出现冲刷过度问题，并及时将酸液清洗干净，防止出现腐蚀问题。
4结语
汽轮机叶片损坏作为电厂最为常见的一种设备损坏故障，其对汽轮机乃至整个电厂的安全运行而言都有着至关重要的作用。尤其是汽轮机叶片的形状十分复杂且工作条件恶劣，加上不免会受到设计、制造等诸多因素的不利影响，也就使其损坏事故频频发生。所以，我们要对常见叶片事故分析和诊断，做出相应的处理措施与防范。
参考文献
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[2]李秋红.汽轮机叶片检修常见问题及处理措施[J].中国设备工程,2017.
[3]董光明.汽轮机检修中油系统的常见故障及处理途径[J].电力系统装备.2019.
[4]朱晓明.浅析汽轮机叶片损坏事故原因[J].中国科技投资.2019.
作者介绍：
曾洪勇（1987.06.27-）；男；四川邻水；汉；硕士；中级工程师；汽轮机动叶片的研发与设计；东方电气集团东方汽轮机有限公司。