1.事故特征
縱觀葉片損壞事故,我們很容易發(fā)現(xiàn)以下特征:(1)汽輪機內(nèi)部或凝汽器內(nèi)有突然的響聲。(2)當(dāng)斷落的葉片落入凝汽器時,會將凝汽器鋼管打壞,使凝汽器內(nèi)循環(huán)水漏入凝結(jié)水中,導(dǎo)致凝結(jié)水硬度和導(dǎo)電度突然增大,凝結(jié)水水位增高,凝結(jié)水泵電動機電流增大。(3)機組振動通常會明顯變化,有時還會產(chǎn)生瞬間強烈抖動,其原因是葉片斷裂脫落,使轉(zhuǎn)子失去平衡或摩擦撞擊。但有時葉片在轉(zhuǎn)子中間級斷落,并未引起嚴(yán)重動靜摩擦,在工作轉(zhuǎn)速下機組振動不一定明顯增大,只有在啟動、停機過程中的臨界轉(zhuǎn)速附近,機組振動會出現(xiàn)明顯增大。(4)葉片損壞較多時會使蒸汽通流面積改變,從而同一個負荷的蒸氣流量、監(jiān)視段壓力、調(diào)速汽閥開度等都會改變。(5)如果斷落葉片發(fā)生在抽汽級處,葉片就可能性進入抽汽管道,造成抽汽逆止閥卡澀或進入加熱器,使加熱器的管子受撞擊斷裂,引起加熱器疏水水位升高。(6)在停機惰走過程或盤車狀態(tài)下,有可能聽到金屬摩擦聲,惰走時間縮短,在啟動和停機過程中,通過臨界轉(zhuǎn)速時,機組振動將會明顯地變化。
2.葉片斷裂或脫落的原因
汽輪機的動靜葉片是通流部分的主要零件,動葉片不但要承受高速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的離心力,還要承受高速氣流的沖擊力和由于氣流不均勻而產(chǎn)生的往復(fù)振動作用力。因此,動葉片損壞是經(jīng)常發(fā)生的。
造成葉片斷裂或脫落的原因很多,它與設(shè)計、制造、材質(zhì)、安裝、檢修工藝和運行維護等因素均有關(guān)系,歸納起來有下列幾個方方面:
2.1.機械損傷:1)外來的機械雜質(zhì)隨蒸汽進入汽輪機內(nèi)打傷葉片。2)汽缸內(nèi)部固定零部件脫落,如阻汽片、導(dǎo)流環(huán)等,造成葉片嚴(yán)重損傷。3)因軸承或推力瓦損壞、大軸彎曲、脹差超限以及機組強烈振動,造成通流部分動、靜磨擦,使葉片損壞。
2.2.腐蝕和銹蝕:葉片的腐蝕常發(fā)生在開始進入濕蒸汽的各級,這些級段在運行中,蒸汽干、濕交替變化,使腐蝕工質(zhì)易濃縮,引起葉片腐蝕。另外,長期停機備用的機組往往會因空氣中的潮氣或蒸汽漏入機內(nèi)造成葉片嚴(yán)重銹蝕。
2.3.水蝕:水蝕一半多發(fā)生在末級濕蒸汽區(qū)的低壓段長葉片上,尤其是末級葉片。水蝕是濕蒸汽中分離出來的水滴對葉片沖擊造成的一種機械損傷,而末級葉片旋轉(zhuǎn)線速度高,并且蒸汽濕度大,水滴多,故水沖蝕程度更嚴(yán)重。受水蝕嚴(yán)重,葉片將出現(xiàn)缺口、孔洞等,降低葉片的強度,導(dǎo)致斷裂損壞。
2.4.水沖擊:汽輪機發(fā)生水沖擊時,前幾級葉片的應(yīng)力會突然增加,并驟然受到冷卻,使葉片過載,末幾級葉片則沖擊負荷更大。葉片遭到嚴(yán)重水擊后會發(fā)生變形,其進汽側(cè)扭向內(nèi)弧,出汽側(cè)扭向背弧,并在進出汽側(cè)產(chǎn)生細微裂紋,成為葉片振動斷裂的根源。
2.5.運行維護原因:1)電網(wǎng)頻率變動超出允許范圍,過高、過低都可能使葉片振動頻率進入共振區(qū),產(chǎn)生共振而使葉片斷裂。2)機組過負荷運行,使葉片的工作應(yīng)力增大,尤其是最后幾級葉片,蒸汽流量增大,各級焓降也增加,使其工作應(yīng)力增加很大而嚴(yán)重超負荷。3)主蒸汽參數(shù)不符合要求,頻繁而較大幅度地波動,主蒸汽壓力過高、主蒸汽溫度偏低或水沖擊以及真空過高,都會加劇葉片的超負荷或水蝕而損壞。
3.汽輪機葉片損壞的處理
汽輪機運行中如發(fā)覺有以上斷葉片現(xiàn)象或機組突然發(fā)生強烈振動,應(yīng)果斷進行緊急停機。如確是斷葉片引起的,特別是葉片斷在中間的,應(yīng)立即處理,不能猶豫不決、拖延時間。因為這樣會使事故迅速擴大,設(shè)備嚴(yán)重損壞。
有些事故發(fā)生在汽缸內(nèi),只能根據(jù)葉片斷裂事故可能出現(xiàn)的特征進行綜合判斷。當(dāng)清楚地聽到汽缸內(nèi)發(fā)生金屬響聲或機組出現(xiàn)強烈振動時,應(yīng)判斷為通流部分損壞或葉片斷落,則應(yīng)緊急故障停機,準(zhǔn)確記下惰走時間,在惰走和盤車過程中仔細傾聽汽缸內(nèi)聲音,經(jīng)全面檢查、分析研究,決定是否需揭缸檢查并更換新葉片。