蒸汽品質(zhì)與汽輪機(jī)葉片事故

1、蒸汽品質(zhì)與汽輪機(jī)葉片事故摘要：摘要：介質(zhì)腐蝕和通道狀況的影響是汽輪機(jī)葉片動強(qiáng)度設(shè)計(jì)中主要考慮的因素。列舉了幾臺汽輪機(jī)葉片因蒸汽品質(zhì)不良，而引起葉片表面點(diǎn)腐蝕，導(dǎo)致葉片動強(qiáng)度不足的葉片事故。同時(shí)指出葉片表面結(jié)垢嚴(yán)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(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：蒸汽品質(zhì)；汽輪機(jī)；葉片；事故；發(fā)電廠隨著我國汽輪機(jī)設(shè)計(jì)、加工等技術(shù)的發(fā)展，汽輪機(jī)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(zhì)不良)，使

2、汽輪機(jī)低壓過渡區(qū)工作的葉片表面鹽類沉淀，產(chǎn)生化學(xué)方面的點(diǎn)腐蝕，導(dǎo)致汽輪機(jī)葉片事故發(fā)生的比例逐漸上升。蒸汽品質(zhì)不良，引起汽輪機(jī)葉片表面結(jié)垢嚴(yán)重的話，不僅會使通道面積減小，葉片工作應(yīng)力增加，葉片安全性降低；同時(shí)還會使葉片的自振頻率和振型發(fā)生改變，導(dǎo)致葉片振動的復(fù)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(zhì)不良而引發(fā)的汽輪機(jī)葉片事故。1蒸汽品質(zhì)對汽輪機(jī)葉片動強(qiáng)度設(shè)計(jì)的影響根據(jù)國內(nèi)汽輪機(jī)葉片設(shè)計(jì)中葉片振動強(qiáng)度安全性的依據(jù)式中

3、，Ab為安全倍率；K1為介質(zhì)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(qiáng)度的修正系數(shù)。K3為有效應(yīng)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(zhì)關(guān)系密切，特別是K1介質(zhì)腐蝕系數(shù)的影響更大。σa為材料的耐振強(qiáng)度；σsb為按振動方向計(jì)算的蒸汽彎應(yīng)力。1.1介質(zhì)腐蝕與汽輪機(jī)葉片動強(qiáng)度的關(guān)系根據(jù)國內(nèi)的有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明，在3%NaCl溶液中，150℃時(shí)的疲勞強(qiáng)度僅為空氣中的43.2%，在15%M

4、gCl2溶液中，150℃時(shí)的疲勞強(qiáng)度僅為空氣中的41%，200℃時(shí)的疲勞強(qiáng)度僅為空氣中的32.1%。根據(jù)國內(nèi)的有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果，在干濕反復(fù)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(qiáng)度為1.72MPa和大氣中該材料的疲勞極限相比較，則其下降達(dá)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(yàn)條件，則材料的疲勞強(qiáng)度還要惡化，在彎應(yīng)力16.7MPa時(shí)，循環(huán)次數(shù)只有0.1296107(相當(dāng)于7.5

5、h左右)，材料就會發(fā)生疲勞斷裂。上述的試驗(yàn)結(jié)果明確指出了蒸汽品質(zhì)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(jī)葉片，其材料強(qiáng)度的影響很大。根據(jù)1980年電力部、機(jī)械部制定的《汽輪機(jī)調(diào)頻葉片振動強(qiáng)度準(zhǔn)則》中的規(guī)定，過熱蒸汽區(qū)，葉片耐振強(qiáng)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(zhì)尚有一定的腐蝕性，取K1=0.8；在過渡區(qū)區(qū)域，鍋爐水質(zhì)正常的情況下，取過渡區(qū)工作的葉片耐振強(qiáng)度

6、約降一半考慮，即取K1=0.5。國外不葉片表面結(jié)垢嚴(yán)重時(shí)，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(yīng)有的間隙消失，而使整級葉片連接成整圈。某電廠引進(jìn)型600MW低壓第五級鉚接回帶成組葉片就發(fā)生葉片表面嚴(yán)重結(jié)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(zhuǎn)子低壓第五級進(jìn)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(jìn)汽側(cè)無輪緣，屬輪鼓結(jié)構(gòu)）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(xiǎn)性評價(jià)已不是簡單的一階振動頻率避開一定范圍的概念，而是應(yīng)按整級系統(tǒng)振動頻率來考核評價(jià)，葉片振動的復(fù)雜化，由于制造廠設(shè)計(jì)時(shí)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