汽轮机叶片设计问题及其事故调查分析 第三章 叶片事故调查

本文是美国电力研究所(EPRI)的912号专题报告的第一部分。该报告主要讨论了汽轮机低压叶片材料在运行环境中的腐蚀疲劳问题。本课题是由西屋电气公司所属的波茨堡实验室和费城的汽轮机制造部承担的,1977年5月着手工作,1981年8月完成。本报告的第一章从强度设计的角度讨论了汽轮机叶片设计的热力学原理和叶片材料的选择标准。其中以激振的振源、叶片与激振力的共振,共振引起的应力,以及在设计汽轮机低压叶片时为减少或抵消这些应力而采取的各种设计措施等为讨论的主题;第二章主要讨论了汽轮机低压叶片用的各种合金材料的抗腐蚀性能、抗拉强度,疲劳强度和减振性能等,并将各种材料的性能加以比较;第三章介绍了汽轮机低压叶片的事故情况,汽轮机低压叶片事故是造成机组强迫停机的主要原因,因此,本文对与叶片事故有关的问题,如产生事故的部位,叶片用合金材料、沉积物化学、蒸汽质量、给水处理、冷却水质量,以及运行环境等进行了详细地讨论。本文对从事汽轮机低压设计和叶片材料试验研究工作的工程技术人员有一定的参考价值。众所周知,在我国电厂运行中,叶片事故也占很大比例,据不完全统计,1970-1980年间,全国至少发生1061起叶片事故,近三年来,每年大约有100台机组发生叶片事故。可见叶片事故是汽轮机安全可靠运行的最大障碍之一,必须认真对付,也是我们出版本文的目的所在。另外需要提及的是:本文是通过非正式渠道得到的,望读者能注意防止外传。     

汽轮机叶片设计问题及其事故调查分析 第二章 设计中的材料准则

本文是美国电力研究所(EPRI)的912号专题报告的第一部分。该报告主要讨论了汽轮机低压叶片材料在运行环境中的腐蚀疲劳问题。本课题是由西屋电气公司所属的波茨堡实验室和费城的汽轮机制造部承担的,1977年5月着手工作,1981年8月完成。本报告的第一章从强度设计的角度讨论了汽轮机叶片设计的热力学原理和叶片材料的选择标准。其中以激振的振源、叶片与激振力的共振,共振引起的应力,以及在设计汽轮机低压叶片时为减少或抵消这些应力而采取的各种设计措施等为讨论的主题;第二章主要讨论了汽轮机低压叶片用的各种合金材料的抗腐蚀性能、抗拉强度,疲劳强度和减振性能等,并将各种材料的性能加以比较;第三章介绍了汽轮机低压叶片的事故情况,汽轮机低压叶片事故是造成机组强迫停机的主要原因,因此,本文对与叶片事故有关的问题,如产生事故的部位,叶片用合金材料、沉积物化学、蒸汽质量、给水处理、冷却水质量,以及运行环境等进行了详细地讨论。本文对从事汽轮机低压设计和叶片材料试验研究工作的工程技术人员有一定的参考价值。众所周知,在我国电厂运行中,叶片事故也占很大比例,据不完全统计,1970-1980年间,全国至少发生1061起叶片事故,近三年来,每年大约有100台机组发生叶片事故。可见叶片事故是汽轮机安全可靠运行的最大障碍之一,必须认真对付,也是我们出版本文的目的所在。另外需要提及的是:本文是通过非正式渠道得到的,望读者能注意防止外传。     

汽轮机叶片的防蚀措施

一、概述汽轮机叶片是决定汽轮机的出力和效率的关键部件。在设计汽轮机的叶片时,首先需要考虑流体力学的性能、激振力的问题,其次是振动强度、材料、制造方法等,所有这些都需要高度可靠性的技术。但是,对于叶片腐蚀的评价方法与防止对策,在研制叶片方面也占有重要地位。由于汽轮机的低压部份在含有水滴的湿蒸汽中工作,故就产生     

N25—35—1型汽轮机368毫米叶片断裂事故分析及处理意见

本文根据叶片断口特征及运行情况,对N25—35—1型汽轮机368mm叶片断裂事故进行了分析,认为该级叶片断裂的主要原因是抗振强度差和叶片在低周波下运行陷入共振而导致疲劳损坏;水击亦是加剧叶片事故的一个因素。关于文中所提出的处理意见,可供制造厂在叶片改型设计时参考,并为电厂改进运行操作提供依据。     

汽轮机低压转子末级叶片裂纹及叶根销钉断裂失效分析

本文对汽轮机低压转子末级叶片的裂纹和叶根销钉断裂失效问题进行了详细分析。通过对损坏叶片和销钉的外观观察、微观结构分析、材料成分检测以及运行环境的综合评估,揭示了失效的主要原因。研究发现,叶片裂纹主要是由于长期受高温、湿度变化和蒸汽侵蚀导致的材料疲劳累积,以及叶片设计中的应力集中现象所致;叶根销钉的断裂失效主要与运行过程中周期性的抗拉应力过大以及振动疲劳有关。研究结果表明,对汽轮机低压转子末级叶片裂纹和叶根销钉断裂失效机理的分析能够为汽轮机低压转子末级叶片和叶根销钉的设计、材料选择、加工制造和运行维护提供科学依据。     

汽轮机叶片振动研究及其进展

该文阐述了解决汽轮机叶片振动断裂所经历的阶段：１．精确计算叶片频谱、避开一切共振；２．由动应力计算判断可能碰上的共振危险性；３．由激振力作功相互抵消原理，合理选择结构参数，将各级叶片设计成不调频叶片，即允许一切共振。从而达到完美境界，使汽轮机运行的安全可靠性有一个飞跃。     

深度调峰运行时汽轮机低压叶片的安全性分析

为了满足电网深度调峰和供热的要求,低压缸需要长期在低负荷甚至零出力工况下运行。本文以某660 MW汽轮机为对象,对其深度调峰和供热工况下低压叶片的通流特性和运行安全性问题进行了研究,得到了不同排汽压力时低压末级叶片的流场分布以及相关参数随背压变化的规律,分析计算了叶片所受汽流弯应力,确定了汽流弯应力随背压的变化。结果表明：该机组在深度调峰和供热的小容积流量工况下,叶片所受汽流弯应力很小,满足不调频叶片的设计要求,能够保证机组安全稳定运行;小容积流量工况下,汽轮机的排汽压力降低,真空度提高,其低压部分摩擦鼓风损失大幅度降低,鼓风发热问题减少,汽流弯应力降低,汽轮机可以安全稳定运行。     

超临界汽轮机研制的关键技术及解决策略研究

针对超临界汽轮机蒸汽参数高的运行特点,指出了汽轮机零部件高温安全问题、固体颗粒腐蚀、汽流激振以及对机组效率的更高要求等关键难点.通过开发高温材料,采用转子冷却、防汽流激振和同体颗粒腐蚀等设计技术.设计制造了超临界汽轮机,圆满地解决了以上难题,在实际运行中安全高效.也为我国自主开发更高等级机组打下坚实基础.     

汽轮机叶片疲劳设计

本文论述了:(1)汽轮机围带叶片组疲 劳设计的必要性和可能性。由于振频多频带宽,4片成组时第一音调就有12个振频。对于变转速的工业汽轮机,由于激振频率nz_c、2nz_c频率变化范围也较大,因此某些振型的共振难以避免。但由于存在动应力成组系数,相当多振型的动应力很少,为材料耐振强度     

700毫米长叶片的回转振动试验

一、引言避开叶片的共振对透平机械的安全运行十分重要。在电站运行实践中威胁着机组安全运行的主要原因是来自叶片的断裂。据有关资料表明它约占汽轮机停机事故的70～80％,其中绝大多数是由于叶片振动疲劳引起     

汽轮机叶片流化激振安全性的全三维,全功能与全方位分析系统

总结了对于汽轮机叶片流体激振安全性进行全三维、全功能与全方位分析的概念和方法。全三维是对流体激振安全性的分析建立在三维粘性和三维振型的基础上,全功能是对流体激振分析建立在弹性力学方程和流体力学方程弱耦合的基础上,进而得到流体激振时的应力并与疲劳寿命相联系。全方位则是可以对汽轮机叶片的各种形式的流体激振（如小流量下失速流激振、叶尖间隙流激振等）和强迫振动（如部分进气激振、静叶尾迹流对动叶的激振、抽汽口激振等）进行安全性分析。这种流体激振三全系统（全三维、全功能、全方位）的建立,将是汽轮机叶片的安全性分析水平的重要进展。     

汽轮机“Z”型拉金试验研究

前言根据国内外文献记载,汽轮机叶片断裂事故中有70%左右是由于叶片振动特性不良,在运行中叶片某一固有频率与干扰力频率合拍产生危险的共振所致。我们这次进行试验的目的是探索在任何条件下,即使是汽轮机运行时叶片处于共振状态下,如何减少共振应力,使叶片能安全运行。为此重点从下列三方面进行一系列的试验研究。(1)有限成组叶片组(m相似文献   

汽轮机末级叶片模态振型与变负荷动应力的三维数值模拟

火电机组参与电网深度灵活调峰已成为当代电力发展的新常态,在机组低负荷深调过程中,蒸汽流量较小。本文针对调峰机组汽轮机末级叶片小容积流量问题进行了模态特性及动应力响应进行数值模拟研究,结果表明:末级叶片在2 820～3 090 rpm之间无共振点,而额定温度范围内整圈叶片无共振转速;以模态分析为基础综合考虑变温特性下得出叶片伸长量,可为现场叶片汽封调整作为参考。基于额定工况与2.2 kPa、40 t/h工况下的动应力满足设计要求,而其他非设计工况下的动应力已超出了叶片的耐振强度,全工况动静应力极值均处于叶型根部出汽侧,导致叶片的耐振强度许用值较低。上述数值结果为电厂调试提供了理论支撑,同时也为机组经济性运行作出了技术指导。     

汽轮机组汽流激振故障原因及分析

通过对近年来我国汽轮机组汽流激振故障案例进行整理,归纳分析了汽流激振事故原因,得出蒸汽激振力过大和轴瓦稳定性差这两个方面为汽流激振的主要原因．从发生部位、低频振动频率特征、低频振动振幅变化、与运行参数的关系以及其他相关特征几个方面分析了汽流激振的主要振动特征．根据分析结果,总结提出了汽流激振故障诊断的依据,并提出采用降低蒸汽激振力、提高轴瓦稳定性等主要措施预防汽流激振故障,为机组安全稳定运行提供技术参考．     

长弧围带概念及在解决成组叶片损坏事故中的应用

本文阐述了长弧围带的概念,并指出这是一个有别于增强叶片本身强度和叶片频率调整用于消除叶片由于切向振型共振所引起的疲劳损坏事故的新方法。它是通过改变叶片成组长度以达到控制叶片一阶振型振动的能量输入。当围带长度于激振曲线中正弦波的一个或更多个周期时,能量的输入最小,理论上为零。由于该方法容易在现场实施,且结构变动不太大,因而可得到广泛采用。文章还对电厂大功率汽轮机低压第二级成组叶片的损坏事故作了分析并介绍了在解决事故中长弧围带技术的应用,着重说明应用该技术的关键是焊接工艺,因此特别叙述了所作的焊缝机械性能试验。文章最后简介了长弧围带经三年多运行完好无损的事实.     

减少叶片事故、提高汽轮机的可用率

本刊曾在83年№1期发表过“汽轮机叶片设计问题及其事故调查分析”一文,文章的内容主要是介绍如何从设计上着手来降低叶片事故的发生,即在调查与分析叶片事故的基础上,作为结论提出了设计中的选材准则、叶片腐蚀的环境因素、如何从设计上着手降低机组一叶片振功。     

汽轮机叶片振动和温度测量

据《火力原子力发电》2 0 0 0年 3月号报道 ,经长时间运行后 ,机组高压汽轮机调节级和低压汽轮机末 2级的疲劳裂纹可能显著影响大修的预定计划。为了精确估算疲劳寿命 ,在 1台 2 2 0ＭＷ机组运行过程中测量了其高压调节级叶片的振动应力和温度以及低压级叶片的振动应力。文章叙说了测量的方法、测量结果以及对与疲劳寿命估算有关的振动现象的考虑汽轮机叶片振动和温度测量@思娟     

叶片动应力计算的重要改进及其在不调频叶片设计上的应用

叶栅流场中的叶片受流道中汽流力的作用，同时也承受了流道中谐波汽流力的激振。由于谐波汽流力沿周向波动，其对叶片的激振力应该是流道宽度内谐波激振力的积分。本着这一观念对ASME早期发表的动应力基本方程进行改进，重新作了推导，并指出了降低叶片共振应力的途径。多年来已取得了成功应用，其中涉及带冠单叶片的动强度特性及不调频叶片事故处理的材料综合抗振强度对比分析，对工程实践具有一定的参考借鉴的价值。     

某汽轮机低压缸次末级叶片安全性分析

火电灵活性技术的发展使大型火电汽轮机的运行工况更为复杂,这对汽轮机叶片的安全性提出了更高要求。基于有限元分析方法,对某汽轮机低压缸次末级叶片的安全性进行了分析计算,得到了叶片的静应力分布、振动避开率以及动应力分布等相关数据,表明了次末级叶片安全性满足强度设计要求。研究成果可为叶片的安全性判定以及机组的安全稳定运行提供理论支撑。     

汽轮机内部的激振源

从汽轮机的设计和制造方面，讨论分析了引起汽轮机内部激振的各种原因，并提出了避免激振的方法。