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机组低压转子叶片及拉筋断裂原因(1)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2010/12/14 10:17:18   

 关键词:  低压转子 叶片 拉筋断裂

  针对叶片及拉筋的断裂情况,进行叶片振动频率、拉筋材质、强度等方面的分析,找出机组低压转子叶片及拉筋的断裂原因。(

  0前言

  神头二电厂2×500MW机组系原捷克斯洛伐克斯克达(SKDOA)汽轮机厂制造,该机组为亚临界一级中间再热、单轴、四缸(高压、中压、两低压)、四排汽、双背压、凝汽式汽轮机。低压缸双流程双缸结构,低压转子为2×6级嵌压设计,1-3级叶片叶顶有铣制围栅,4-6级叶片为自由叶片。由于低压转子4、4A级叶片及拉筋设计原因致使叶片及拉筋多次发生断裂,严重影响机组的安全运行。具体情况为:

  (1)#1机组从投产至今,期间发现#1低压转子4a级叶片边裂纹至拉筋处,距叶顶107mm,裂纹最大宽度2mm,裂纹长32mm,#1低压转子4a级拉筋断裂3处,#2低压转子4a级拉筋断裂1处。

  (2)#2机组从投产至今曾两次发生叶片断裂事故,第一次断叶片发生在#1低压转子,断开部位在#5叶片拉筋孔处。第二次断叶片发生在#2低压转子,#25叶片距根部80mm处断开。

  (3)#1低压转子4、4a级发生拉筋断裂120处。

  1分析

  1.1叶片频率分析

  根据单个等截面叶片自振频率的计算公式

  E——叶片材料的弹性模量(N/m2)

  I——叶片截面的惯性矩(m4)

  ρ——叶片材料密度(kg/m3)

  l——叶片高度(m)

  A——叶片横截面积(m2)

  Kl——频率方程的根

  可以得出:叶片的自振频率与惯性矩的平方成正比,即叶片的刚性越大自振频率越高,而与叶片单位长度的质量的平方根成反比,即叶片单位长度的质量越大或叶片越重自振频率越低。

  叶栅中的拉筋对叶片的振动频率有两个相反的影响。首先,拉筋阻止叶片产生切向弯曲振动,即增加了叶片的刚性,提高了叶片的自振频率。同时,由于拉筋的存在相当于增加了叶片的重量,所以降低了叶片的自振频率。以上两种相反效应的综合,最终决定叶片自振频率的增减。但一般来说,刚性所起的作用大于质量的反作用,故叶片成组后,自振频率将不同程度有所提高。

  从机组未修前进行的测频结果可以看出,单叶片频率低(233—241Hz),成组叶片频率合格(249—256Hz),拉筋完好的叶片组A0型振动频率范围一般在250—256Hz之间,对于本级(L1—4A;L1—4;L2—4A;L2—4级),叶高L=340mm,叶轮平均直径Dm=1890mm,动频率系数B=3,叶片5、6片成组。(5片一组的22组,6片一组的3组,一共25组,128片叶片)

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