捷制2×500MW汽轮机组低压转子4、4A级叶片拉筋断裂处理及其技术改进.pdf

全国火电大机组(600Mw级)竞赛第1l届年会论文集 汽机 捷制2×500MW汽轮机组低压转子 4、4A级叶片拉筋断裂处理及技术改进 孟继文李辉 (山西神头第二发电厂) 摘要：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 前言 神头二电厂2X500MW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。 1)样l机组从投产至今，期间发现撑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，撑l低压转子4a级拉筋断裂3处，舵低压转子4a级拉筋断裂1处。 2)轮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样1低压转子，断开部位 在群5叶片拉筋孔处。第二次断叶片发生在舵低压转子，#25叶片距根部80mm处断开。 3)榉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 。 、f 4 ／=盟2rr岳pAl E_叶片材料的弹性模量(N／m2) I_叶片截面的惯性矩(m4) P——叶片材料密度(kg／m3) 卜一叶片高度(m) A——叶片横截面积(m2) 全国火电大机组(600MW级)竞赛第1I届年会论文集 K1——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。 而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。 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) 振危险区静频范围为221．15H矿-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。(三片成组的叶片舢型振动的频率范围为246Hz253Hz) 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，Ao型振动是安 全的。(其频率范围为248Hz--258Hz) 1．1．4对L广4A级及L2_一4A级A0型振动频率普遍较L，—4、L厂《级低。 其共振安全率△=4．5％Z5％，落入了K．_5时共振区，也就是说当电网周波波动到5lI-Iz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处穿有一道由7的焊接拉筋。通过光谱确定拉筋的材料为铬钢 (1Crl3)。 本级拉筋计算承受的离心弯应力为6=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 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： 288 全国火电大机组(600Mw级)竞赛第11届年会论文集