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        N300-16.7/537/537汽輪機軸振突增、葉片斷裂原因分析及處理

        2014-03-06 07:11:22郝云馮
        機電信息 2014年6期
        關(guān)鍵詞:內(nèi)缸聯(lián)軸器汽輪機

        郝云馮

        (湖北省電力建設(shè)第二工程公司,湖北 武漢430074)

        0 引言

        某4×300MW電廠汽輪機為東方汽輪機廠生產(chǎn)的N300-16.7/537/537-5型亞臨界、中間再熱、兩缸兩排汽凝汽式汽輪機。其中3號汽輪機于1999年8月28日投產(chǎn),2002年進行過一次檢查性大修,原計劃于2006年10月進行第2次大修,2006年4月11日,3號汽輪機發(fā)生了一起軸振突增、葉片斷裂事件。

        1 事件簡介

        2006年4月11日04:45,3號機組負(fù)荷255MW,各項運行參數(shù)穩(wěn)定,運行人員沒有進行其他操作,3號機組汽輪機3X、4X方向軸振突然增大,其他各軸振也有小幅變化,然后基本在該數(shù)據(jù)穩(wěn)定下來。軸振異常突增前后的主要參數(shù)如表1所示。

        表1 軸振異常突增前后主要參數(shù)表

        4月11日05:23,3號機組汽輪機再次發(fā)生振動小幅階躍的現(xiàn)象。突增前:3X方向軸振為111.1μm,4X方向軸振為156.6μm;突增后:3X方向軸振為124.1μm,4X方向軸振為168.8μm。

        第2次軸振突增后,軸振情況基本穩(wěn)定。3X方向軸振穩(wěn)定在130μm左右,4X方向軸振穩(wěn)定在168μm左右,瓦振穩(wěn)定在30~50μm。

        4月13日00:52,3號機組按調(diào)度安排計劃停機,停機過程中(機組負(fù)荷30MW時)4X方向軸振有小幅上漲,最大達到190μm。停機過程中聯(lián)系有關(guān)單位進行了振動檢測,檢測分析結(jié)果為質(zhì)量不平衡分量引起的振動突增,初步懷疑3號汽輪機低壓轉(zhuǎn)子部件發(fā)生脫落。

        2 主要缺陷

        3號機組停機后,檢修人員主要檢查了低壓缸正反末級葉片/汽封、低壓轉(zhuǎn)子兩端輪轂平衡重塊、中低對輪平衡重塊、凝汽器汽側(cè)熱井及銅管、低壓通流等部分。找到的主要故障點如下:

        4月16日,檢修人員在凝汽器銅管(四號瓦側(cè))上發(fā)現(xiàn)一塊可疑金屬物??梢山饘傥锖穸?.2mm,有一約0.6mm的臺階,中部寬度20mm左右,重量65g,兩端為尖狀,局部有高溫痕跡。4月17日,聯(lián)系有關(guān)單位對該可疑金屬物進行了光譜分析,確定材質(zhì)為1Cr12WMoV,與低壓葉片圍帶材質(zhì)一致,而低壓轉(zhuǎn)子葉片材質(zhì)為AISI403(相當(dāng)于1Cr13)。根據(jù)以上結(jié)果,分析判斷該可疑金屬物為低壓汽輪機正向次末級葉片圍帶碎片。

        4月17日,聯(lián)系有關(guān)單位用內(nèi)窺鏡重點檢查了低壓汽輪機正向次末級葉片圍帶。發(fā)現(xiàn)正向次末級葉片圍帶有一大、一小共2處斷裂痕跡。

        4月18日,根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題,有關(guān)部門召開了專題會,會議決定揭開3號汽輪機低壓缸,徹底處理次末級葉片及其圍帶,并檢查各級通流部分受損情況。

        4月20日20:00,3號汽輪機揭開低壓內(nèi)缸及正向5級隔板,徹底檢查了正向次末級轉(zhuǎn)子葉片及圍帶,發(fā)現(xiàn)的主要問題如下:(1)第1組葉片及圍帶損壞嚴(yán)重,第6片葉片從中部拉筋處斷裂缺失上部半片,第2片葉片有明顯裂紋,第7片葉片明顯扭彎,第5、6、7、8片葉片圍帶基本全部缺失,僅第9片葉片圍帶部分殘留。(2)第10組葉片第8片葉片有明顯裂紋,第8、9片葉片圍帶斷裂。(3)第13組葉片第4片葉片與圍帶鉚接不良,第9片圍帶有明顯裂紋。(4)內(nèi)缸進汽口電側(cè)出現(xiàn)裂紋,內(nèi)缸正向6級隔板也出現(xiàn)裂紋。(5)通過滲透探傷檢查發(fā)現(xiàn)3號機組低壓轉(zhuǎn)子反向第5級第3組葉片圍帶也存在裂紋。

        3 原因分析

        (1)圍帶安裝工藝較差,導(dǎo)致圍帶鉚釘處應(yīng)力集中,隨著機組運行時間的增長,圍帶鉚釘處出現(xiàn)細(xì)小的裂紋,然后裂紋逐漸發(fā)展,導(dǎo)致圍帶撕裂,引起葉片斷裂。(2)圍帶斷裂后,整個汽輪機轉(zhuǎn)子的頻率發(fā)生變化,在機組停機過臨界轉(zhuǎn)速時,振動加大,也是導(dǎo)致葉片斷裂的一個可能因素。

        4 處理方案

        根據(jù)制造廠的意見,經(jīng)過有關(guān)技術(shù)人員的共同協(xié)商,最后決定更換正向第5級全部動葉和圍帶,并對反向第5級圍帶裂紋進行補焊處理。在處理葉片的同時,對于發(fā)現(xiàn)的低壓內(nèi)缸進汽口電側(cè)裂紋和內(nèi)缸正向6級隔板下的裂口進行了補焊處理。同時利用此次揭缸機會對低壓端部汽封進行了技改。

        4.1 檢修進度

        主要檢修進度如表2所示。

        表2 檢修進度一覽表

        4.2 檢修流程

        (1)揭缸:1)松開中低壓連通管法蘭螺栓,吊出中低壓連通管,將低壓進汽口、中壓排汽口封堵好,并貼好封條;2)松開低壓外缸中分面螺栓,裝上導(dǎo)桿,吊開低壓外缸上半,封閉汽缸中分面孔洞;3)按順序拆卸內(nèi)缸中分面螺栓,吊開低壓外缸上半;4)吊出低壓上半隔板;5)汽缸調(diào)節(jié)級內(nèi)壁溫降至150℃時,停盤車、停油泵,揭開中低、低壓后半軸承箱蓋;6)測量3號、4號軸頸揚度,3號、4號軸瓦瓦口間隙;7)測量中低、低發(fā)聯(lián)軸器晃度,測量端部汽封間隙;8)轉(zhuǎn)子對低壓基準(zhǔn)油擋洼窩找中心;9)拆卸中低聯(lián)軸器螺栓并作好標(biāo)記,頂開聯(lián)軸器,吊出聯(lián)軸器墊片;10)拆卸低發(fā)聯(lián)軸器螺栓并作好標(biāo)記,頂開聯(lián)軸器,吊出聯(lián)軸器墊片;11)測量低發(fā)聯(lián)軸器中心原始數(shù)據(jù);12)測量3號、4號軸頸揚度、3號、4號軸瓦瓦口間隙;13)測量低壓聯(lián)軸器晃度;14)轉(zhuǎn)子對低壓基準(zhǔn)油擋洼窩找中心;15)吊出低壓轉(zhuǎn)子。

        (2)葉片更換:1)對低壓轉(zhuǎn)子反向5級葉片拉筋處葉頂處著色檢查,對低壓轉(zhuǎn)子反向5級、正反6級葉片測頻檢查;2)拆卸正向5級葉片;3)更換正向5級葉片;4)盤車車削正向5級葉片圍帶。

        (3)缸內(nèi)間隙復(fù)查:1)更換損壞的正向第5級圍帶汽封;2)吊入低壓轉(zhuǎn)子,測量調(diào)整正向第5級圍帶汽封間隙。

        (4)內(nèi)缸裂紋補焊處理:1)在裂紋兩側(cè)端頭鉆孔,切斷裂紋;2)將裂紋完全打磨干凈,同時打磨好坡口;3)在坡口處焊接一道焊縫,焊縫冷卻后,錘擊焊縫,應(yīng)力完全消除后再進行下一道焊縫的焊接工作;4)滿焊坡口。

        (5)低壓汽封技改:1)按設(shè)計要求在汽封體上半供汽口處調(diào)端左側(cè)鉆一30mm,右側(cè)鉆一50mm通孔;電端左側(cè)鉆一50mm,右側(cè)鉆一30mm通孔;2)吊入汽封體上半就位;3)裝配聯(lián)通各孔至供汽管道。

        (6)聯(lián)軸器中心復(fù)查:1)吊入低壓轉(zhuǎn)子;2)轉(zhuǎn)子對低壓基準(zhǔn)油擋洼窩找中心;3)聯(lián)結(jié)中低聯(lián)軸器,測量中低聯(lián)軸器外圓晃度及螺栓緊固伸長量;4)以低壓轉(zhuǎn)子為基準(zhǔn)測量低發(fā)聯(lián)軸器中心;5)聯(lián)接低發(fā)聯(lián)軸器,測量低發(fā)聯(lián)軸器外圓晃度及螺栓緊固伸長量。

        (7)低壓缸扣蓋。低壓缸扣蓋順序如下:1)吊入正向5級下半隔板;2)清理3號、4號軸瓦下半,吊入低壓轉(zhuǎn)子;3)吊入低壓正反一級隔板上半分流環(huán);4)吊入低壓正向2~6級隔板上半;5)吊入低壓反向2~6級隔板上半;6)吊入低壓汽封(調(diào)、電)上半;7)緊好所有已裝好的部套螺栓;8)吊入低壓內(nèi)缸上半,連通低壓噴水管;9)吊入低壓外缸上半;10)汽缸中分面螺栓緊固;11)吊入低壓進汽管;12)安裝連通管;13)安裝3號、4號軸瓦上半。

        (8)軸承座扣蓋:1)將軸承座內(nèi)污油及鐵屑等異物仔細(xì)清理干凈;2)裝配各油擋及3號、4號軸瓦上半,恢復(fù)熱工測點;3)軸承座扣蓋。

        4.3 處理后的效果

        5月5日,3號機組順利啟動,各軸承振動均在50μm以內(nèi),機組各項運行參數(shù)符合設(shè)計要求,基本上達到了檢修目的。

        5 結(jié)論與建議

        (1)本次檢修任務(wù)在汽輪機高中壓缸及發(fā)電機未進行大調(diào)整的情況下進行了低壓缸揭缸、低壓轉(zhuǎn)子解聯(lián)軸器和更換葉片的工作,檢修后的機組各項運行指標(biāo)均符合設(shè)計要求,同時節(jié)約了工期,確保了機組的按期投入運行,為以后的同類檢修工作積累了一定的經(jīng)驗。(2)本次檢修工作為節(jié)約時間,在缸溫尚未完全冷卻的情況下解開了中低、低發(fā)聯(lián)軸器,復(fù)裝時聯(lián)軸器中心未進行調(diào)整,僅進行了聯(lián)軸器中心復(fù)查,記錄復(fù)查數(shù)據(jù)后直接進行了聯(lián)軸器的聯(lián)接工作。雖然本次檢修工作完畢后,機組運行狀況良好,但如何保證聯(lián)軸器中心及在不調(diào)整聯(lián)軸器中心情況下進行聯(lián)軸器聯(lián)接等技術(shù)問題都需要我們在今后的工作中做進一步探索、研究。(3)為了防止同類故障的再次發(fā)生,在1號機組小修中對1號汽輪機也進行了揭蓋檢查。宏觀檢查了低壓汽輪機轉(zhuǎn)子正、反6級葉片;著色探傷檢查了正、反末3級葉片(共6級)圍帶;著色探傷檢查了次末級拉筋與葉片拉筋孔。檢查中雖然發(fā)現(xiàn)了部分小缺陷,但沒有發(fā)現(xiàn)裂紋等危害性缺陷。對其他同類型的幾臺機組也準(zhǔn)備在小修過程中揭蓋檢查,以避免同類故障的再次發(fā)生。

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