前言北京国华电力公司绥中发电有限责任公司工程装机2台俄罗斯超临界800MW燃煤机组，#1机于2000年7月投入试生产，#2机于2000年10月投入试生产。根据俄供机组出现的诸多问题，国华电力公司于2000年9月在绥电公司召开了俄供机组运行经验交流会议。此次会议上针对天津盘山发电公司分别在99.9.1017:23和2000.2.143:35出现的#2机#2低压缸末级960mm叶片第43和84号叶片断裂事故进行讨论。会议前我们编写的800MW汽轮机末级叶片断裂的原因分析及防范措施作为此次会议的交流材料也进行了研讨。绥电公司作为东北和华北电网联网的枢纽电站，保证机组安全、稳定运行尤为重要。结合国电公司的25项反措，绥电公司编制了800MW汽轮机的反事故技术措施，防止末级叶片断裂的反事故技术措施只是其中的一项。
一、动叶片简介1、动叶的作用：将蒸汽的动能和部分热能在由动叶组成的环形叶栅汽道内转换为转子上的机械能。2、设计制造动叶片主要考虑如下方面的要求：⑴叶片应具有足够的强度和良好的振动特性，即避开共振区以保证叶片安全运行。⑵应具有良好的空气动力特性，以达到较高的效率。⑶应有合理的结构和良好的工艺性，便于制造和安装。3、叶片的组成：⑴叶型：叶片的主要工作部分，汽流通过由相邻叶片的型线部分构成的通道，完成能量转换。⑵叶根：将叶片固定在转子叶轮上的装配部分。⑶围带、拉筋等：属于连接件，把几只或整圈叶片连成叶片组，并可调整叶片的自振频率和减少叶片所受的动应力。4、800MW汽轮机低压缸布置及叶片型式本机共有三个低压缸，每个缸前后各设有5级叶片。蒸汽由中压缸末级排汽经二根Φ1196mm的管道进入三个低压缸，低压缸蒸汽作功后，排汽进入两台纵向布置的凝汽器。800MW汽机低压缸叶片是带有一定反动度的冲动式叶片，叶片为型线沿叶高变化的变截面扭曲叶片。末级长度为960mm，末级叶轮平均直径2480mm，末级叶片环形排汽面积6×7.48m2，三个低压缸合计出力236MW（高压缸出力260MW，中压缸出力304MW）。低压缸各级叶片反动度：低压第一级0.33低压第二级0.40低压第三级0.46低压第四级0.55低压第五级0.69二、汽轮机叶片断裂现象1.汽轮机内或凝汽器内产生突然的声响。2.机组振动突然增大或抖动，轴向位移显示增大或摆动。3.叶片损坏较多时，同样负荷下蒸汽流量增加，监视段压力上升。4.凝结水导电度、Na离子、Cl根增加、凝汽器水位上升，凝泵电流增加。5.断裂的叶片可能进入抽汽管道造成逆止门卡涩等。6.停机惰走或盘车状态能听到金属磨擦声。7.可能引起轴瓦温度和回油温度升高，这是因转子平衡遭到破坏而造成的，同时推力瓦温度上升。8.停机过程经过临界转速区时振动明显增加。三、汽轮机低压叶片损坏的主要原因分析1、外来杂物造成叶片损坏。由于叶片间隙小，叶片在高速旋转过程中，如果外来杂物进入可使叶片损坏。这种情况出现一般是在新机组调试或大修后初次启动过程中，这是由于安装或检修不良遗留杂物所至。2、汽缸内固定零部件脱落造成叶片损坏。此种问题纯属制造与安装原因所致。3、轴瓦损坏，胀差超限，大轴弯曲以及产生的强烈振动所造成的动静摩擦，使叶片损坏。4、水冲击可直接造成叶片损坏。5、长时间水蚀严重造成叶片损坏。6、叶片本身材料质量问题，长时间运行，超过疲劳极限使叶片损坏。如果叶片的固有频率不合格，运行中产生共振也能损坏叶片，另外叶片设计不当也是损坏叶片的一个原因。7、叶片过负荷。尤其是末几级由于叶片长度的原因更容易损坏叶片。8、汽轮机超速。9、汽轮机转子在临界转速区滞留时间过长使振动大造成叶片损坏。10、长时间低周波运行，使叶片自激振动增加容易损坏叶片。11、汽温过低有两种危害：一是末几级叶片湿度过大，叶片受冲蚀，截面减少，应力集中，引起叶片损坏。二是当汽温降低而出力不降低时，流量势必增加，从而引起叶片过载损坏叶片。12、蒸汽品质不合格可使叶片结垢，通流面积减少，各级焓降增加，叶片应力增大。另外，叶片结垢也能引起叶片腐蚀，使强度降低。13、真空过高或过低。真空过高时，可能使末级叶片过负荷和湿度增大，加速叶片水蚀。另外真空过低时，若仍保证最大出力不变，也能使末几级叶片过负荷。14、启、停机及增减负荷时操作不当，如果速率快可使胀差超限，发生动静摩擦，损坏叶片。15、汽轮机在低负荷或空负荷情况下运行时间过长，此时末级叶片在小容积流量工况下会产生汽流在叶片根部的脱流和叶片顶部的涡流现象，使叶片的动应力增加。如果汽轮机在高转速下紧急破坏真空，排汽压力升高，蒸汽比容增大，冲击力增大，可能会激发叶片的颤振，另外摩擦鼓风损失会使叶片局部达到很高的温度。所以后一种情况更为危险。四、防止叶片断裂事故的措施汽轮机运行事故中，因叶片损坏而造成事故的比例很大。尤其是俄罗斯超临界汽轮机，更应该引起各级领导的高度重视。盘山电厂#2机曾两次发生低压缸末级叶片断裂事故，鉴于是同类型机组，我们引以为戒，找出不足之处，防患于与未然，制订了确实可行、行之有效的防范措施。下面就从运行管理方面入手谈一谈800MW汽轮机怎样预防叶片损坏事故的发生。1、电网应保证汽轮发电机组在额定频率和正常允许变动范围内工作。额定工作频率50Hz，正常变化范围49-50.5Hz，可以长时间运行。a.在50.5-51.0Hz，一次运行≯3min，全部累运≯500min。b.在49.0-48.0Hz，一次运行≯5min，全部累运≯750min。c.在48.0-47.0Hz，一次运行≯1min，全部累运≯180min。d.在47.0-46.0Hz，一次运行≯10s，全部累运≯30min出现上述情况应迅速采取措施加以恢复。并且机组每次偏离周波运行应有认真的记录。2、避免机组过负荷运行。a.任何情况下高压缸调节级的压力≯17.66Mpa，否则应关小调速汽门，机组减负荷。b.任何情况下低压缸的入口压力≯0.314MPa。c.保证凝汽器工作压力为3.57/4.54KPa（冷却水入口温度16.4℃，流量80000m3/h）。冷却水入口温度变化时按曲线调整主机真空。d.只有一列高加运行时，汽机负荷≯785MW，此时调节级汽室蒸汽绝对压力≯14.7Mpa，且无额外抽汽；高压缸第六级后绝对压力≯8.14Mpa。e.二列高加全部切除，汽机负荷≯750MW，此时调节级汽室蒸汽绝对压力≯13.34Mpa，且无额外抽汽；高压缸第六级后绝对压力≯7.65Mpa。f.汽机在最大进汽量（2650T/H），对应最大负荷为850MW的情况下，不允许切除高压加热器运行，否则，中、低压缸各级叶片过载。3、加强机组运行中的监视，尤其是在机组启、停、加减负荷过程中，必须加强对汽压、汽温、出力、真空、胀差、串轴、振动等的监视。精心调整，不允许这些参数剧烈变化，严格执行规程规定。启、停机过程应按操作票和启、停机曲线逐步进行操作。4、主、再热蒸汽额定工作温度540℃正常工作范围为530-545℃，机侧主汽温低于470℃，炉侧出口达450℃应停机。5、汽轮机空载运行时间不允许≯30min，无蒸汽运行时间≯3min。防止低压转子鼓风发热，对叶片不利。禁止汽轮机在高转速下破坏真空，汽机事故停机情况下也要在转速下降到2000—2500rpm以下才能破坏真空。6、加强汽、水品质监督，防止叶片结垢，腐蚀。7、注意调整高、低加及除氧器水位在正常，严防满水运行。将高加及除氧器水位高Ⅱ值、高Ⅲ值保护投入运行。8、定时巡检主机，倾听机内声音，感觉实际振动情况，定期分析各抽汽段压力和凝结水水质的情况。9、若出现断叶现象，通流部分必发生可疑声响，机组出现异常振动，在负荷不变或相对减小情况下，中间级汽压升高或凝结水硬度升高，导电度突然增大，应紧急停机，尽量避免事故扩大。10、定期按规定做主、调速汽门严密性试验。检查主、调速汽门的严密性，防止汽轮机甩负荷后超速。11、若停机时间较长应做好保养工作，现经常用的是真空干燥法，有效地防止了通流部分锈蚀。12、汽轮机低负荷运行时，必须按启动曲线控制蒸汽温度和压力，防止低负荷时低温蒸汽冲洗叶片造成末级蒸汽湿度过大。13、注意调整主机真空，严格对照冷却水温度与真空曲线来调整主机真空。凝汽器工作压力正常≯8KPa，达到13Kpa报警，当达20KPa主机跳闸。由于本机凝汽器冷却介质是海水，冬天海水温度较低，所以在主机真空高于额定值时一定不要使汽轮机过负荷运行，否则会使低压末级叶片过负荷。另外真空过高也会使末级叶片进汽边缘水蚀，所以要注意冬季时的主机真空调整。14、汽轮机升速过程中一定要快速通过临界转速，升速率为700rpm。15、每次启机时都要作危急保安器压出试验，定期按规定做电超速和危机保安器真实超速试验。定期检查OPC预保护动作的可靠性，做好一切防止汽轮机超速的反事故技术措施。16、运行中加强振动监视，定时记录，定期分析。机组振动保护应可靠的投入。17、本机组低压末级和次末级动叶的背部进口边缘均焊接有司太立合金，同时末级隔板外环上开设有去湿槽，有效地增加了末级叶片的抗水蚀能力。18、充分利用机组大修、小修机会对末级叶片进行重点检查和探伤，及时发现问题，把事故消灭在萌芽之中。五、结论绥中发电有限责任公司的两台800MW超临界燃煤机组通过近一年的运行实践证明，上述防止低压末级叶片断裂的反事故技术措施确实可行，并收到良好效果。#2机组2001年3月份小修，#1机组2001年4-5月份大修过程中分别对三个低压缸的末级叶片进行检查，检查结果叶片根部及向上部位没有发现有严重水蚀现象；末级喷嘴、叶片拉金、围带，叶片背部的司太立硬质合金等正常。参考文献庞立云、张玉声等编.汽轮机设备及运行.华北电力大学.1993年7月作者简介王向前，职称工程师,绥电公司安全生产部副主任，通信地址：葫芦岛市绥中发电有限责任公司发电部125222。刘景春，职称工程师,绥电公司运行副总工程师兼发电部主任。通信地址：葫芦岛市绥中发电有限责任公司发电部125222
来源：中国电站集控运行技术网
