李秋紅

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150046）

汽輪機(jī)葉片檢修常見(jiàn)問(wèn)題及處理措施

李秋紅

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150046）

在汽輪機(jī)的故障檢修中，葉片損壞是事故的主導(dǎo)原因，由此引發(fā)的事故在汽輪機(jī)事故中最為常見(jiàn)。葉片損壞引發(fā)汽輪機(jī)故障的原理是葉片在產(chǎn)生斷裂、拉金或者圍帶斷裂時(shí)會(huì)使得葉輪受損，從而引發(fā)汽輪機(jī)故障。造成葉片損壞的原因比較多元，本文就比較常見(jiàn)的事故特征進(jìn)行分析，在探明其原因基礎(chǔ)上提出有效的解決措施。

葉片檢修；問(wèn)題剖析；事故特征；有效應(yīng)對(duì)

1 汽輪機(jī)葉片的常見(jiàn)特征

1.1 汽輪機(jī)葉片斷落對(duì)應(yīng)的情況

（1）汽輪機(jī)機(jī)組內(nèi)部和凝汽器內(nèi)在產(chǎn)生異樣的聲響時(shí)，首先對(duì)汽輪機(jī)的平臺(tái)底層進(jìn)行清洗。（2）葉片斷落使得轉(zhuǎn)子不再平衡，轉(zhuǎn)子在與斷落葉片接觸時(shí)碰撞摩擦，一般表現(xiàn)為機(jī)組的強(qiáng)烈震動(dòng)或者振幅的加大。有一種特殊情況就是葉片的斷落恰好處在轉(zhuǎn)子中間，部分摩擦式機(jī)組可能不會(huì)表現(xiàn)為強(qiáng)烈的振動(dòng)，但也是事故異常的反映。這種情況在大容量機(jī)組高中壓轉(zhuǎn)子中最容易出現(xiàn)。（3）汽輪機(jī)蒸汽流量、調(diào)速器及監(jiān)視器產(chǎn)生變化時(shí)。這種狀況產(chǎn)生預(yù)示著葉片損壞程度較大，使得汽輪機(jī)的通流部分原有尺寸發(fā)生改變。（4）汽輪機(jī)的葉片故障也表現(xiàn)為凝結(jié)水硬度及導(dǎo)電度的激增，該現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是葉片落入凝汽器中，一旦發(fā)現(xiàn)葉片落入凝汽器內(nèi)，其銅管被打壞，循環(huán)水流入凝結(jié)水中，兩者混合導(dǎo)致凝結(jié)水原有性能的改變。（5）在汽輪機(jī)葉片故障中也存在抽氣部位葉片段落的情況，葉片進(jìn)入到抽氣管道內(nèi)，抽氣止回閥卡住，使得進(jìn)入到加熱器中的管子有所損壞，最常見(jiàn)的表現(xiàn)就是水位的異常升高。

2 葉片損壞的主要原因分析

葉片損壞往往是多種因素綜合作用的結(jié)果，比較常見(jiàn)的有以下三種。（1）來(lái)自葉片層面的原因分析。葉片振動(dòng)特性不合格。葉片振動(dòng)不合格表現(xiàn)為葉片頻率的不合格，使得葉片在正常運(yùn)作時(shí)會(huì)因?yàn)楣舱裼兴鶕p壞，這是汽輪機(jī)葉片故障的常見(jiàn)原因。一旦出現(xiàn)葉片擾動(dòng)力加大，那么可以推斷幾小時(shí)后葉片會(huì)發(fā)生故障，具體時(shí)間與振動(dòng)特性及材料性能相關(guān)，此外，也可能是葉片質(zhì)量不過(guò)關(guān)。（2）設(shè)計(jì)上存在缺陷。葉片設(shè)計(jì)存在缺陷也有可能引發(fā)葉片故障，其設(shè)計(jì)缺陷常常體現(xiàn)為葉片設(shè)計(jì)應(yīng)力的過(guò)高或者柵結(jié)構(gòu)的不合理，甚至是振動(dòng)強(qiáng)調(diào)特性的不達(dá)標(biāo)，這些都有可能引發(fā)葉片故障。（3）材料質(zhì)量不合格或者選材錯(cuò)誤。材料品質(zhì)決定其機(jī)械性能，金屬組織有缺陷或者有夾渣裂紋等都屬于材料質(zhì)量不合格，選用劣質(zhì)的材料使得葉片在連續(xù)運(yùn)行后，迫使疲勞而引起性能變化和功能下降，外部的腐蝕沖刷使得機(jī)械性能變差，綜合這些因素造成葉片損壞。（4）加工工藝不良。除了材料性能影響葉片運(yùn)行外，加工工藝也是影響葉片機(jī)性能的關(guān)鍵因素。粗糙的做工使得葉片表面不夠細(xì)膩光滑，多數(shù)留有加工痕跡，使得扭轉(zhuǎn)葉片接刀部位對(duì)接不當(dāng)，圍帶鉚釘孔或拉筋孔處無(wú)倒角、倒角不夠或尺寸不準(zhǔn)確等，使得應(yīng)力受力不集中不均衡，也造成葉片的損壞，引發(fā)汽輪機(jī)故障。

3 運(yùn)行方面造成的原因

（1）汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)偏離額定的頻率。汽輪機(jī)葉片振動(dòng)按照對(duì)應(yīng)頻率運(yùn)行，一般頻率為50Hz，一旦電網(wǎng)頻率下降，反而額定頻率會(huì)偏離，葉片的共振安全率發(fā)生異常，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組在共振狀態(tài)下運(yùn)行，這就使得葉片受損情況嚴(yán)重，很可能造成葉片的斷裂。（2）氣溫過(guò)低。當(dāng)氣溫較低時(shí)主要引發(fā)兩方面的損害。其一最后幾級(jí)葉片處濕度加大，葉片受沖蝕嚴(yán)重，使得截面有所減小，從而導(dǎo)致應(yīng)力集中，加快葉片損壞進(jìn)程。其二一旦氣溫下降，其流量對(duì)應(yīng)增加，葉片承受較高的負(fù)荷，導(dǎo)致一時(shí)承受不了而受損。（3）真空時(shí)高時(shí)低。真空時(shí)高時(shí)低是真空不穩(wěn)的表現(xiàn)，當(dāng)真空過(guò)高時(shí)，末級(jí)葉片承受巨大負(fù)荷并伴隨濕度的增加，葉片受到水分的侵蝕，導(dǎo)致葉片性能下降。而真空過(guò)低時(shí)使得其維持最大出力不變，也有可能使得最后幾級(jí)葉片負(fù)荷過(guò)大而損壞。（4）啟動(dòng)、停機(jī)及負(fù)荷增減時(shí)操作失誤。如果操作動(dòng)作過(guò)猛，導(dǎo)致其改變速度加快，葉片產(chǎn)生巨大脹差，動(dòng)靜部位發(fā)生明顯摩擦，最終導(dǎo)致葉片損壞。

4 自于檢修層面的原因分析

檢修不當(dāng)也是引發(fā)事故的因素之一。檢修不當(dāng)?shù)谋憩F(xiàn)也比較多元，具體來(lái)說(shuō)有幾個(gè)方面。其一動(dòng)靜間隙不符合標(biāo)準(zhǔn)，其二隔板安裝失誤，其三起吊搬運(yùn)過(guò)程中磨損到葉片，其四機(jī)內(nèi)及管道內(nèi)清理不徹底存在殘留物。其五機(jī)組管道沒(méi)有徹底沖刷零部件的安裝不牢固。其六汽輪機(jī)在正常運(yùn)行中出現(xiàn)零件脫落。其七忽視定期的檢修與故障排查。

5 來(lái)自于葉片層面的事故原因分析

葉片作為事故的主要發(fā)生部位，導(dǎo)致其損壞的原因也非常復(fù)雜，除了我們上述提到的種種，其中還有一種主力因素在起作用。因此在剖析葉片層面故障時(shí)必須做好五個(gè)方面的關(guān)注。（1）定期檢查葉片損壞程度。我們對(duì)葉片的檢查往往是事故發(fā)生后，通過(guò)事故范圍與情況的明確，做好故障記錄，分析斷落位置及斷面特征，篩選其他原因得出事故主因。其實(shí)我們更應(yīng)該做好日常的檢修關(guān)注，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理解決。（2）分析運(yùn)行檢修的材料。判斷葉片層面的故障原因可以結(jié)合其運(yùn)行異常情況來(lái)判斷，運(yùn)行參數(shù)是否是在正常范圍內(nèi)，是否存在超載或者低頻率運(yùn)行情況，有無(wú)重大的改進(jìn)或者人為改造等。（3）分析損壞葉片的斷面性質(zhì)。對(duì)葉片損害的斷面必須進(jìn)行詳細(xì)檢查，通過(guò)故障斷裂面的性能分析推斷產(chǎn)生故障的原因，這是比較基礎(chǔ)而重要的工作。（4）積極做好金屬材料的檢查分析。葉片主要成分其關(guān)鍵部位是金屬材質(zhì)，在發(fā)生故障時(shí)對(duì)其進(jìn)行金相檢查及材質(zhì)分析，融合疲勞性能及衰減性能的實(shí)驗(yàn)可以輔助得出故障原因。（5）積極開(kāi)展強(qiáng)度核算。對(duì)于葉片來(lái)說(shuō)，其幾何尺寸不同對(duì)應(yīng)的熱力與強(qiáng)度核算數(shù)值有差異，因此可以通過(guò)檢驗(yàn)應(yīng)力大小而判斷設(shè)計(jì)是否達(dá)標(biāo)。

6 防止葉片斷裂事故的措施

我們論述了葉片損壞導(dǎo)致的汽輪機(jī)故障后，更應(yīng)該意識(shí)到葉片斷裂問(wèn)題。為了防止事故的發(fā)生我們關(guān)注的焦點(diǎn)也應(yīng)放在葉片斷裂事故的預(yù)防處理上。除了要做好設(shè)計(jì)與制造方面的改進(jìn)外更應(yīng)該著手運(yùn)行與檢修，通過(guò)多方努力，多管齊下才能實(shí)現(xiàn)對(duì)葉片斷裂的關(guān)注與處理，降低事故發(fā)生。

6.1 在運(yùn)行管理方面應(yīng)采取的措施

通過(guò)運(yùn)行管理角度，特別是對(duì)電網(wǎng)頻率管理，主要采取如下具體的解決措施。（1）時(shí)刻保證電網(wǎng)在額定頻率和允許范圍內(nèi)運(yùn)行。經(jīng)過(guò)測(cè)算葉片損壞現(xiàn)象得出這樣的結(jié)論：電網(wǎng)頻率偏離正常數(shù)值是葉片斷裂重要因素，由此，在管理方面要不斷加強(qiáng)電網(wǎng)頻率管理工作，保證管理的效率。（2）盡可能避免機(jī)組的超負(fù)荷運(yùn)行。如果其低頻率運(yùn)行或者超負(fù)荷運(yùn)行都葉片的損壞都是巨大的，因此如果出現(xiàn)讓機(jī)組提高出力運(yùn)行情況，必須先進(jìn)行熱力統(tǒng)計(jì)，保證主要部件強(qiáng)度在核算允許范圍內(nèi)再進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。（3）開(kāi)展運(yùn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)視。無(wú)論是機(jī)組啟動(dòng)還是暫停中，必須開(kāi)展動(dòng)態(tài)監(jiān)視，重點(diǎn)監(jiān)視運(yùn)行中的參數(shù)變化，一旦參數(shù)發(fā)生劇烈變動(dòng)必須啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，防止動(dòng)靜部件在運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)摩擦，導(dǎo)致葉片損壞。（4）及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常聲響。主要是檢查傾聽(tīng)機(jī)內(nèi)聲音，一旦振動(dòng)現(xiàn)象異常，工作人員必須研究各級(jí)氣壓數(shù)值及凝結(jié)水水質(zhì)，以防出現(xiàn)斷葉，特別是通流部位有可疑響聲，機(jī)組或者發(fā)生劇烈振動(dòng)，應(yīng)根據(jù)應(yīng)急預(yù)案，采取應(yīng)對(duì)措施，防范不良事故發(fā)生。（5）做好停機(jī)主汽閥嚴(yán)密性檢查工作。主要是為了預(yù)防汽水向氣缸漏入。對(duì)于停工較長(zhǎng)的汽輪機(jī)機(jī)組，包括為消除缺陷安排停機(jī)機(jī)組，必須加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，采取一些必要措施有效應(yīng)對(duì)通流部分腐蝕。

6.2 在檢修管理方面應(yīng)采取的措施

（1）重點(diǎn)篩查新裝機(jī)組，確保對(duì)其進(jìn)行投運(yùn)前葉片振動(dòng)特性的全方位檢查。對(duì)不調(diào)頻的葉片，檢驗(yàn)的關(guān)鍵是頻率分散率；而對(duì)調(diào)頻葉片來(lái)說(shuō)，更應(yīng)該側(cè)重于分散率及共振安全率的檢查。針對(duì)后者調(diào)頻葉片而言，如果發(fā)生葉片落入共振現(xiàn)象，應(yīng)立即組織人員并啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，根據(jù)檢測(cè)采取合理的調(diào)整。（2）對(duì)各級(jí)葉片及其拉筋、圍帶進(jìn)行檢查。一旦發(fā)現(xiàn)葉片缺陷，不能掉以輕心抱僥幸心理，必須立即處理并設(shè)法消除疑慮。檢查的重點(diǎn)應(yīng)為阻尼拉筋的葉片確定阻尼拉筋完好。（3）做好檢修工藝的更新。新葉片工藝質(zhì)量是檢修的首要內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上開(kāi)展一般拉筋焊接工藝、型線變化的檢查。最大限度確保檢修的到位，為葉片正常運(yùn)行奠定檢修基礎(chǔ)。（4）及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并謹(jǐn)慎處理。一旦出現(xiàn)葉片存在斷落、裂紋及損傷變形等現(xiàn)象，應(yīng)深入剖析其產(chǎn)生原因，做好對(duì)應(yīng)的補(bǔ)救。對(duì)斷落、裂紋葉片要保留實(shí)物，保護(hù)斷面，對(duì)照原始頻率數(shù)據(jù)組織測(cè)試鑒定，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并妥善處理。通過(guò)實(shí)施以上措施可以讓我們?cè)诿鞔_葉片損壞原因基礎(chǔ)上有的放矢地開(kāi)展維修補(bǔ)救，將斷裂事故損害降到最低限度，最大限度降低事故發(fā)生率，為汽輪機(jī)運(yùn)行的安全運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

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