動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)葉片斷裂的原因分析

1、動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)葉片斷裂的原因分析大型軸流引風(fēng)機(jī)是火力發(fā)電廠的主要輔機(jī)，它的安全可靠性直接關(guān)系到電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。廣州珠江電廠（4300MW）國產(chǎn)汽輪發(fā)電機(jī)組的每臺鍋爐蒸發(fā)量為1021t／h，配有ASN－2880／1600型動葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)。1993年4月4臺機(jī)組相繼投產(chǎn)以來，多次發(fā)生引風(fēng)機(jī)葉片斷裂事故，給電廠的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成了極大的威脅和損失，為此，就引風(fēng)機(jī)葉片斷裂原因進(jìn)行分析。1引風(fēng)機(jī)設(shè)備概況引風(fēng)機(jī)設(shè)備概況ASN－2

2、880／1600型軸流式引風(fēng)機(jī)的作用是將鍋爐爐膛中燃燒所產(chǎn)生的煙氣吸出，通過煙囪排至大氣。每臺鍋爐配備2臺ASN－2880／1600型引風(fēng)機(jī)，其葉輪直徑為2880mm，輪轂直徑為1600mm，設(shè)計葉片材料是ZL402鑄鋁合金，牌號為ZA1Zn6Mg，葉片頭部設(shè)有可更換的不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）耐磨鼻，葉片表面鍍硬鉻，用于防磨。動葉角度的調(diào)節(jié)是由風(fēng)機(jī)外部的伺服馬達(dá)帶動調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置，經(jīng)調(diào)節(jié)拉叉使液壓機(jī)構(gòu)動作，推動輪轂內(nèi)的調(diào)節(jié)盤做軸向移

3、動來傳動葉片。2葉片斷裂損壞的主要情況葉片斷裂損壞的主要情況從1994年2月1日1號爐A引風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中發(fā)生葉片全斷開始，至2001年6月止，珠江電廠先后共發(fā)生11次引風(fēng)機(jī)葉片全斷事故，累計停機(jī)時間達(dá)1317h；9次停機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)葉片根部6個螺栓的連接筋有裂紋或出現(xiàn)螺栓松動、斷裂情況，累計停機(jī)時間114h。21引風(fēng)機(jī)葉片全斷情況引風(fēng)機(jī)葉片全斷情況在全廠引風(fēng)機(jī)葉片全斷的情況中，1號爐A引風(fēng)機(jī)共占了8次（其中1997年以前7次，1998年1次

4、），3號爐B引風(fēng)機(jī)占1次，4號爐A引風(fēng)機(jī)占2次，2號爐引風(fēng)機(jī)從未發(fā)現(xiàn)過斷葉片事故。葉片全斷前的運(yùn)行工況中，引風(fēng)機(jī)軸振值有的在30～50μm之間；引風(fēng)機(jī)軸振值有的在正常范圍；有的還發(fā)生在機(jī)組變負(fù)荷工況下，引風(fēng)機(jī)振動突變，發(fā)出巨響并跳機(jī)。沖擊能和沖擊韌性低，均為沿晶脆性斷口，葉盤、葉型底部、葉型頂部的硬度（平均）分別為HB110，HB108，HB106，符合國標(biāo)規(guī)定硬度不小于HB65的要求，但葉型的硬度比葉盤的硬度低，這與該類型鑄件的壁厚越

5、薄則硬度越高的規(guī)律相反。因此，葉片延伸率低于技術(shù)條件要求也是葉片斷裂的原因之一。313葉片金相檢驗(yàn)分析葉片的金相檢驗(yàn)確認(rèn)，在未侵蝕狀態(tài)下，檢查金相拋光面的枝晶間疏松程度，葉型頂部最輕、葉型底部次之，葉盤最嚴(yán)重，當(dāng)枝晶間的疏松連貫一起就成為細(xì)裂縫。葉型頂部、葉型底部和葉盤處的金相組織均為α基本相＋Zn粒子＋晶界析出物，其枝晶間組織存在嚴(yán)重疏松，從X射線能譜的試驗(yàn)結(jié)果可知，雜質(zhì)元素鐵和硅富集晶界，它使葉片在運(yùn)行中處于脆性狀態(tài)而極易斷裂。31

6、4葉片斷裂性質(zhì)分析用OPTON高分辨立體顯微鏡和JSM－840掃描電子顯微鏡進(jìn)行斷口的微特征分析，確認(rèn)葉片屬于沿晶脆性斷裂，裂紋擴(kuò)展路程不是沿最小截面而是沿垂直于主應(yīng)力的方向。在運(yùn)行中葉片承受的作用力由離心力引起的拉應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、煙氣彎曲應(yīng)力和振動應(yīng)力組成。工作面?zhèn)热~盤螺絲孔外表面的綜合應(yīng)力較大，由于該處應(yīng)力集中的存在，在表面缺陷處，存在疏松和微裂紋晶界脆性相開裂，因材料的塑性變形能力差，裂紋尖端的應(yīng)力集中不能通過塑性變形而松馳，應(yīng)力

7、達(dá)到名義應(yīng)力的3倍，而且葉片材料的屈強(qiáng)比高達(dá)965％～982％，裂紋尖端的材料達(dá)到屈服應(yīng)力后即會開裂。從葉片材料的分析可知，葉片制造存在嚴(yán)重的質(zhì)量問題。正是由于葉片鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和延伸率均達(dá)不到國標(biāo)規(guī)定的技術(shù)要求，導(dǎo)致葉片沿晶脆性擴(kuò)展裂紋，塑性急劇下降，葉盤處枝晶間疏松，雜質(zhì)元素鐵和硅富集晶界，使葉片在運(yùn)行中處于脆性狀態(tài)，煙溫過高時，葉片的工作溫度可能超過材料的極限溫度而發(fā)生過時效，使葉片性能進(jìn)一步惡化，這也說明了為什么葉片在運(yùn)行中會多次