蒸汽品質與汽輪機葉片事故

1、蒸汽品質與汽輪機葉片事故摘要：摘要：介質腐蝕和通道狀況的影響是汽輪機葉片動強度設計中主要考慮的因素。列舉了幾臺汽輪機葉片因蒸汽品質不良，而引起葉片表面點腐蝕，導致葉片動強度不足的葉片事故。同時指出葉片表面結垢嚴重還會使葉片自振頻率和振型發(fā)生改變，使葉片工作安全性降低。關鍵詞：關鍵詞：蒸汽品質；汽輪機；葉片；事故；發(fā)電廠隨著我國汽輪機設計、加工等技術的發(fā)展，汽輪機葉片因共振而引發(fā)葉片斷裂事故的比例逐漸下降，而其他因素(如蒸汽品質不良)，使

2、汽輪機低壓過渡區(qū)工作的葉片表面鹽類沉淀，產(chǎn)生化學方面的點腐蝕，導致汽輪機葉片事故發(fā)生的比例逐漸上升。蒸汽品質不良，引起汽輪機葉片表面結垢嚴重的話，不僅會使通道面積減小，葉片工作應力增加，葉片安全性降低；同時還會使葉片的自振頻率和振型發(fā)生改變，導致葉片振動的復雜化，給葉片工作的安全性帶來不利的影響。本文還例舉幾臺因蒸汽品質不良而引發(fā)的汽輪機葉片事故。1蒸汽品質對汽輪機葉片動強度設計的影響根據(jù)國內(nèi)汽輪機葉片設計中葉片振動強度安全性的依據(jù)式中

3、，Ab為安全倍率；K1為介質腐蝕系數(shù)；K2為表面系數(shù)；Kd為尺寸系數(shù)；這些是對耐振強度的修正系數(shù)。K3為有效應力集中系數(shù)；K4為通道系數(shù)；K5為流場不均勻系數(shù)；Kμ為成組影響系數(shù)。它們均與蒸汽品質關系密切，特別是K1介質腐蝕系數(shù)的影響更大。σa為材料的耐振強度；σsb為按振動方向計算的蒸汽彎應力。1.1介質腐蝕與汽輪機葉片動強度的關系根據(jù)國內(nèi)的有關試驗結果表明，在3%NaCl溶液中，150℃時的疲勞強度僅為空氣中的43.2%，在15%M

4、gCl2溶液中，150℃時的疲勞強度僅為空氣中的41%，200℃時的疲勞強度僅為空氣中的32.1%。根據(jù)國內(nèi)的有關試驗結果，在干濕反復交替的工作環(huán)境中，腐蝕溶液為3%NaCl，以107循環(huán)周次的疲勞強度為1.72MPa和大氣中該材料的疲勞極限相比較，則其下降達53%左右，若將3%NaCl溶液加溫至80℃，以同樣的室溫將溶液間歇噴淋為試驗條件，則材料的疲勞強度還要惡化，在彎應力16.7MPa時，循環(huán)次數(shù)只有0.1296107(相當于7.5

5、h左右)，材料就會發(fā)生疲勞斷裂。上述的試驗結果明確指出了蒸汽品質不良，對過渡區(qū)（蒸汽過熱度不超過30℃、動葉前的蒸汽干度X1≥0.96的工作區(qū)域）工作的汽輪機葉片，其材料強度的影響很大。根據(jù)1980年電力部、機械部制定的《汽輪機調(diào)頻葉片振動強度準則》中的規(guī)定，過熱蒸汽區(qū)，葉片耐振強度同在空氣中一樣，取K1=1.0；在濕蒸汽區(qū)域，這個區(qū)域的介質尚有一定的腐蝕性，取K1=0.8；在過渡區(qū)區(qū)域，鍋爐水質正常的情況下，取過渡區(qū)工作的葉片耐振強度

6、約降一半考慮，即取K1=0.5。國外不葉片表面結垢嚴重時，對于鉚接圍帶成組調(diào)頻葉片，有可能使每一組的第一片葉片頂部出汽邊伸向前一組與圍帶間應有的間隙消失，而使整級葉片連接成整圈。某電廠引進型600MW低壓第五級鉚接回帶成組葉片就發(fā)生葉片表面嚴重結垢，葉片組相互連接成整圈，而使葉片的振動特性發(fā)生變化。1998年9月，我們對該電廠低壓Ⅰ轉子低壓第五級進行一階振動靜頻測試，發(fā)現(xiàn)它6～7片鉚接圍帶成組的一階靜頻率，二十組每組均是同一個靜頻值，然

7、后用共振法測試它的整級葉片的系統(tǒng)振動一階帶節(jié)徑靜頻率（該級葉片進汽側無輪緣，屬輪鼓結構）值見表1。表1共振法測得整級葉片系統(tǒng)振動一階帶節(jié)徑靜頻率值節(jié)徑數(shù)m012345678靜頻率fs(Hz)290313350370405424446456464它的危險性評價已不是簡單的一階振動頻率避開一定范圍的概念，而是應按整級系統(tǒng)振動頻率來考核評價，葉片振動的復雜化，由于制造廠設計時未考慮這些變化的因素，葉片的安全性考慮不周，這對葉片安全性將是非常不