600mw机组低压转子叶片断裂原因分析

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1、600MW机组低压转子叶片断裂原因分析何晓友（华能沁北发电有限责任公司河南济源459012）摘要：某汽轮机厂有限责任公司生产的CLN600-24.2/566/566型机组低压转子叶片在运行中断裂，对机组安全稳定运行影响较大。木文对低压转子叶片断裂原因分析以及低压转子叶片断裂的预防措施进行了阐述，对预防某汽轮机厂有限责任公司生产的同类型机组在运行中发生设备损坏事故具有重大的意义。关键词：低压转子叶片；断裂；预防前言：某汽轮机厂有限责任公司生产的CLN600-24.2/566/566型汽轮机，为超临界、一次中间再热、三缸四排汽（高中压缸合缸）、单轴、双背压、凝汽式汽轮机，轴系由高中压转

2、子、低压I转子、低压II转子、发电机转子通过刚性连轴器直接带动发电机工作。汽轮机共有三个汽缸，一个高中压缸和二个低压缸。高中压缸为合缸反流布置，采用双层结构。低压缸为对称分流布置，采用三层缸结构。通流部分共有44级，高压部分有一个调节级和9个压力级，中压部分有6个压力级，低压部分有4×7个压力级。全机有三个转子，分别为高中压转子和二个低压转子，全部为整锻式转子，采用刚性联轴器连接。高、中压转子动叶片全部为弯扭自带冠叶片，枞树型叶根。低压I转子、低压II转子动叶片正、反向1一7级为变截面扭曲动叶片；均为自带围带，枞树型叶根结构。其中第1〜5级动叶片为型钢铣制而成，第6级为

3、模锻毛坯抛磨而成。所采用的技术依然是反动式结构的匹配方式。末级动叶叶片为锻造制成，自带围带并带凸台拉筋的结构，叶根采用加强型枞树形叶根，与转子上的叶根槽相匹配。动叶片装配后形成整圈连接。动叶片采用揪树型叶根，安装在转子相配的叶根槽内。转子的圆周外表面沿切向加工半圆形的槽，在每片叶片下部与转子上半圆形槽相应的位置钻一销孔，当每片叶片装入叶根槽的相应位置后，将定位销装入销孔中，锁住叶片。叶片按顺序装入，每个叶片的销孔与前一片叶片的定位销一起将叶片固定在转子上。最后一片叶片装入时不用销钉固定，而是通过位于出汽边和进汽边的径向销固定在相邻的叶片上。随着汽轮机技术的不断进步，600MW汽轮机

4、长周期高效安全运行尤为重要。一、某发电有限责任公司#3机组叶片运行中断裂情况2015年11月06日08:29,#3机组主机#4、#5、#6、#7、#8瓦处轴振同时发生不同程度的突变现象，判断为低压II转子上出现了较大的质量不平衡。为了避免发生重大设备事故紧急申请停机，2015年11月25日#3机组低压II缸揭缸后检查发现以下问题：#3机组2#低压转子正、反向次末级515mm叶片发生断裂脱落以及开裂的现象，其中正向断裂一片，开裂一片；反向断裂一片，开裂两片共5片叶片。图1低压II转反向第六级叶片断裂叶片编号97图2低压II转反向第六级叶片裂纹编号C17-46图5低压II转反向第六级叶

5、片裂纹编号丫12-17。某汽轮机厂家技术人员现场更换了#3机组低压II转子断裂脱落的5片叶片，并严格按照某汽轮机厂出具的工艺方案对低压II转子正、反向次末级叶片进行了整圈松装共2圈。二、低压II转子正、反向叶片断裂原因分析（1）从叶片断裂以及开裂的位置来看，裂纹源皆位于叶顶围带与叶型过渡圆角处（其中反向97#断裂的叶片，从断口的形貌可见明显的纵向裂纹，因此初步判断裂纹源同样产生于叶顶过渡圆角，而后开裂向纵向发展，最终在削弱处断裂），该部位为应力集中部位［1】。从叶片的装配状态来看，在12点钟位置上，叶片的围带与围带之间没冇留出设计要求的间隙，11敲击叶片所发出的卢咅显示整圈叶片有较

6、大的连接刚性。（见图片6）图6低压II转反向第六级叶片围带(2)叶片围带装配过紧，围带与围带之间产生了附加的接触应力，作用于应力集中部位，最终导致了叶片的断裂以及开裂事故。在设计理念上要求该叶片的装配应有一定的松度，即体现在每片叶片在12点钟位置应与相邻叶片的围带闪出l-3mm的间隙。在此装配状态下，叶片在运行过程中既能有效地形成整圈连接，又能保证围带之间不会产生过大的附加接触应力。然而若在叶片的装配过程中，没冇控制好整圈叶片的松紧度，整圈叶片装配过紧或其至产生了一定的过盈量，就会使叶片在运行过程中，在扭转恢复变形的影响下，围带间产生附加的接触应力，同时由于叶片装配过紧，会提高围带

7、连接刚性，使整圈频率发生变化，频率的避开率不足而影响机组的安全运行［2】。叶片围带装配过紧，围带与围带之间产生了附加的接触应力，作用于应力集中部位，最终导致了叶片的断裂以及开裂事故。综上所述，某汽轮机厂冇限责任公司生产的老515mm叶片存在设计缺陷及现场松装工艺存在质量问题导致某发电有限责任公司低压n转子正反向次末级叶片断裂。三、低压转子正反向断裂叶片的处理方案及预防措施(1)对低压转子正、反向4-7级515mm叶片进行探伤检查，.其中重点检查的部位有叶顶与叶型过渡圆