锅炉给水泵诱导轮失效原因分析及改进.pdf

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1、·44·小番柱采2012年第3期锅炉给水泵诱导轮失效原因分析及改进刘华威杨桂杰(郑州电力机械厂，河南郑州；450004)摘要：分析300MW机组锅炉给水泵诱导轮叶片断裂的原因及诱导轮汽蚀对诱导轮进口叶片的影响。通过对诱导轮叶片断口进行金相分析，发现诱导轮叶片组织的缺陷，提出针对性的改进措施。现场运行结果表明，采用的改进方案能够降低诱导轮叶片前缘负荷，提高诱导轮强度、性能。改进后的诱导轮经一年多运行，没有再出现叶片断裂问题。关键词：电厂用泵锅炉给水泵诱导轮叶片断裂振动金相分析改进措施1引言时间的运

2、行后，相继出现多起泵振动突然加大，继而引起系统报警，被迫停泵的事故。经解体检诱导轮用在锅炉给水泵进口、首级叶轮前，查，发现诱导轮叶片发生断裂，断裂部位均位于可以起到给首级叶轮人口增压、防止泵汽蚀的作诱导轮进口，且2个叶片同时断裂，断面呈不规用。国内某水泵厂家生产的300Mw机组锅炉给则形状，断裂的位置、长度大致相同(见图1)。水泵独家采用了诱导轮技术，有效降低了给水泵该诱导轮的主要设计参数为：的必需汽蚀余量，从而防止了这种大流量给水泵流量q=0．18m3／s的汽蚀。使得锅炉给水泵之前不用再设增压

3、泵，转速n=5400r／min即可防止给水泵发生汽蚀。应用该技术的300MW叶片数Z=3机组锅炉给水泵在多年运行中使用情况良好，从诱导轮入口压力约0．9MPa。诱导轮结构如图未发生过诱导轮原因引起的故障。2所示。然而从2010年3月开始，河北某电厂运行的该厂家300MW机组锅炉给水泵，在经过不长2原因分析该300MW机组锅炉给水泵为双壳体多级节段图1诱导轮叶片断裂形貌图2诱导轮结构示意图·46·，J．番柱采2012年第3期(见图4)，且局部区域有疏松和夹渣(见图5)。更改前疏松和夹渣的存在，破坏

4、了材料本身的连续性，降低了材料的强度和塑性，一旦在外力作用下，会引起应力集中，首先产生裂纹直至断裂。由以上分析结果，得出该诱导轮断裂失效的原因：(1)断裂为诱导轮在汽蚀状态下产生的交变应力作用下，叶片产生共振引起的疲劳断裂。叶片断口呈脆性断裂的形貌特征。图6改善叶片进口边形状(2)材料本身存在较严重铸造质量问题，组织晶粒粗大且有夹杂物，主要表现为疏松和夹渣。渣——主要原因是浇注温度高，该处邻近冒口，材料本身的质量缺陷使得诱导轮在交变应力作容易产生夹渣物。用下，抗疲劳性能大大降低，加速了断裂的发生

5、。针对上述现象，在铸造工艺上采取了下列措施：3改进措施(1)提高诱导轮蜡模模壳出窑温度至750～800℃，诱导轮模壳出壳后2分钟内立即浇注，以根据以上分析，提出以下相应改进措施。防止模壳降温较多。(2)严格控制诱导轮材质成分，按照本厂质3．1改善诱导轮叶片进口几何形状量体系相关标准执行。诱导轮进口处几何尺寸的改变能使诱导轮进(3)适当降低诱导轮浇注温度，减少疏松与口处的流动发生很大的变化，从而对诱导轮的汽夹渣的产生。蚀性能产生影响。(4)浇注完毕后在冒口上及时加盖相应的覆原诱导轮进口边后掠角△咖

6、取9O。，现将其加盖剂。大到120。(见图6)。加大进口几何角可以改变其3．4改进热处理工艺。改善材料组织性能固有频率，使得叶片受激振动的强度减弱。进口角度的加大，使叶片进口后掠部位延长，高度降诱导轮为沉淀硬化不锈钢材料，热处理对其低，减小了叶片上缘和下缘之间的压差，液流也材料组织的性能影响很大，金相实验中观察到断发生改变，因而抗汽蚀能力增强。裂叶片的组织结构为回火索氏体+铁素体+沿晶界析出的链状碳化物。3．2加强诱导轮叶片轮毂强度链状碳化物的存在导致组织不均匀，易产生为了加强叶片的强度以提高叶

7、片自身的抗汽应力集中。晶粒粗大则降低材料韧性、塑性和抗蚀振动能力，对叶片整体加厚——特别是叶片轮疲劳能力。毂连接处的厚度。诱导轮叶片的厚度由流体动压针对以上组织缺陷，改进热处理工艺：强度和振动等因素决定。同时加大叶片与轮毂连(1)改进固溶、时效时零件在炉中的摆放方接处的圆角，可减小应力集中的产生。式，由堆放改成单层平放，以使诱导轮各部位受需要指出的是，加大叶片厚度的同时，还要热均匀；保证叶片进口轮缘叶尖尽可能的尖锐，避免影响(2)适当提高时效温度，由560oI=提高至诱导轮整体的抗汽蚀性能。62

8、0℃：(3)出炉后平铺地上空冷。3．3改进诱导轮铸造工艺。提高铸造质量通过对断裂叶片进行的金相分析发现：沿晶4结论界发现粗大的铁素体，并有链状碳化物——主要原因是冷却速度慢；其次，组织中出现疏松与夹经过改进后的诱导轮抗汽蚀能力、铸造质量(下转第3页)2012年第3期小番柱采·3·表1汽蚀试验结果n(m)r1⋯平=}=手亍哥j流量Q(m)280305340⋯‘⋯一⋯÷⋯⋯．~---?⋯⋯‘⋯?⋯!⋯’：⋯⋯⋯’—⋯一⋯‘1．_。。I}⋯‘⋯{．一t⋯，⋯，⋯-'⋯^·--{⋯L+⋯，--卜⋯⋯l·