元宝山号机低压动叶片存在问题介绍
北极星电力网技术频道
作者:佚名
2008/1/23 19:54:56
一、机组概况
元宝山发电厂二期工程安装的机组系列引进法国ALSTHOM公司生产的单轴、纯冲动式汽轮机，也是我国第一台600MW再热汽轮发电机组。汽轮机的型号为T2A600302X2F1080..发电机的型号为T264/640,其最大连续出力为620MW，冷却方式为水-氢-氢，亦为ALSTHOM公司的产品。
该汽轮机和发电机的主要工作参数列于下表：参数类型参数值单位额定负荷626．90MW额定负荷时的蒸汽量1832．65T/h主蒸汽压力177．5Bar主蒸汽温度540摄氏度再热蒸汽压力39．5Bar再热蒸汽温度540摄氏度额定冷却水温度20摄氏度最终给水温度257．4摄氏度级数9 9 2x2x5级旋转方向逆时针（从机头看）保证热耗1865Kcai/kwh发电机容量688．9MVA
相比之下，元宝山电厂300MW机组为ABB公司专利，由法国CEM公司制造，其保证热耗为1896kcal/kwh,在同样的蒸汽参数及背压，600MW机组比300MW机组热耗降低了31kal/kwh,汽轮机的效率提高0.7。
本机组是ALSTHOM公司的早期600MW机组，所采用的所有叶片均采用叉型叶根，柳钉固定，除低压缸的末二级和末级外，均带整体复环。这些叶片在装配时，复环处产生扭曲变形，给叶身以予扭力，可以有效地降低叶片的动应力。
低压第四级叶片长550mm,为降低叶片的动应力，在距叶根370mm处装一圈半圆拉筋。
末级动叶片长1080mm，这是目前世界上50HZ机组采用的最长的等强度型叶片，在距叶根867mm处设一矩形拉筋，拉筋孔处叶片局部加厚。叶片组装后，由于拉筋的相互作用，给叶片以予扭力，根据制造厂介绍，这样使叶片的动应力可以减小到原来的1/9。叶片采用的材料为X12CrNiMoV12-01.二、低压第2、7级动叶片介绍
低压第2、7级动叶片属于中等高度、变截面预扭叶片，其工作高度为208.8mm,宽度为50mm，整级叶片数为142片。这两级叶片采用整体复环结构，并通过围带预扭构成整圈连接。叶片采用双叉型叶根，每个叶片用两个销子固定在叶轮上。
本台600MW机组自投产运行，机组的轴承的振动情况良好，但从1987年1月21日11时56分开始，机组轴承振动逐渐增大，如下表所示：
机组轴承的振动值（单位：um）轴瓦振幅时间NO5NO6NO7NO81989．1．2154491989．1．2111时56分1077121989．3．723时15分181412111989．3．2430注：转速n=2930rpm1989．3．2454转速n=2230rpm1989．3．2430转速n=580rpm
注：此机组振动检测仪表只有测量轴承座振动的速度探头。所以以上数值为轴承座振动数值
从上表可以看出，1989年1月21日11时56分，机组轴承的振动突然增大。当时曾担心末级叶片可能出现问题，曾从入孔进入低压缸检查末级叶片，但未发现问题。1989年3月7日23时15分，轴承的振动再次呈阶跃增大，决定对低压缸进行揭缸检查低压缸叶片。1989年3月24日因锅炉结焦停机，揭缸检查叶片，发现：#1低压第2级动叶片从叶根销孔的削弱截面处断裂5片，裂纹47片，同时，第3级隔板导叶被严重打伤。断裂叶片分布如下：
断裂叶片编号：NO3NO137-NO140共计5片
出现裂纹的叶片编号：（略）共计47片
叶片断裂特征：
1、叶片的断裂部位均出现在叶根上销孔削弱截面处。
2、在叶根损坏中，以集中连续损坏者居多。
3、断口为疲劳断口，拉断区域比例所占的比例不大。
4、叶片损坏速度较快。
5、#2机组自1985年11月1日投运至叶片断裂，总计运行15432小时，远远小于设计寿命。
产生叶片断裂的原因：
经过两国专家的共同研究，认为断裂的原因主要为：
1、安装预应力不均匀，例如低压#1缸第2级叶片的NO134-NO140叶片，预应力不均匀，使轴向固有频率下降，造成断裂首先从预应力低处产生。
2、叶片轴向振动的第8次谐波落入共振区。
3、激振力大。从第2级静叶的喉部尺寸分布，其第8次谐波的激振力比较大。以上三个原因得到了法国专家的共识，但我们还认为有两个重要的原因：
4、安装叶根的紧力不足。
5、叶片叶根设计的安全倍率较低。
临时处理方案：
由于当年时间比较紧，采用割掉第2、7级动叶片叶底以上部分，即取消第2、7级叶片，暂时维持机组的正常运行。
改进工作：
针对以上第1-3条原因，法方对此级叶片予扭部分做了较大的改动，其目的是为了避开第8次谐波共振，对叶根形式也做了改动，制造出已经改型的试验叶片。
再次出现问题
于1991年5月15日机组大修时，将两台低缸的所有2、7级动叶片全部更换为试验叶片，于1991年6月11日更换完毕。机组投入运行。试验叶片在运行36000小时后，于1996年6月12日停机揭缸检查发现，#2低压转子的第2级有3片，第7级有4片，其叶根又发现裂纹，当时法方无偿提供了2、7级动叶片并派专家进行安装。同时旧的缺陷未得到根治，还带来新的问题：由于采用菱形叶顶，叶片之间靠预扭力配合，叶顶轴向失去了相互定位，造成整圈叶轮轮缘不齐。当时测得叶顶最大轴向错位约2mm，直接影响了轴向通流间隙。
对于此次裂纹，ALSTHOM只解释为蒸汽品质不好，对叶根造成腐蚀。
在1997年10月小修期间，ALSTHOM专家再次对低压#1缸的正反向#1--#3级动叶片探伤检查，2、7级叶片未发现问题，但是第3级#80叶片的叶根有反射波，有裂纹显示。
1998年4月再次揭缸检查叶片，更换了#80叶片，其它未发现问题。三、此台机组其它叶片曾出现的问题
1、低压#1转子第4级NO65叶片入口边有3mm长的裂纹，为89年2级叶片碎块击伤，93年曾进行补焊处理，96年大修时，法国专家给予更换。
2、低压#1缸第3级动叶片：94年春季小修检查，怀疑#45、#47叶片叶根有裂纹，进行了更换，97年秋季小修揭缸检查，怀疑第#80、#82叶片叶根有裂纹，由于备件不到位，98年春季小修再次揭缸检查，只检查出#80叶片叶根有轻微反射波，更换了这片叶片。
3、高压喷嘴断裂问题：高压#4喷嘴段第2个喷嘴叶片断裂一块，#3喷嘴段第2个喷嘴叶片出现一条裂纹，在96年大修期间将这两个喷嘴段进行了更换。
4、低压末2级动叶片松拉筋断裂，更换国产拉筋后，解决问题。
5、低压末级叶片存在水蚀问题。
四、总结
可以看出，近几年来，此台机组叶片出现了较多的问题，由于及时检查，基本上得到治理。为了低压叶片的安全可靠，元宝山电厂几乎每年都要揭缸检查低压各级叶片的安全情况，虽然有时并未发现裂纹，但是ALSTHOM公司着种形式的叶片在我厂确实已成为一种事故隐患，必须及时进行检查和更换。
来源：中国电站集控运行技术网
