转子叶片共振 动叶断裂停机

转子叶片共振转子叶片共振 动叶断裂停机动叶断裂停机 简述简述 2009 年 06 月 19 日 某电厂 330mw 汽轮发电机 组 转子叶片 a1 振型共振 导致中压缸第 5 级动叶叶片断裂 造成 2 号发电机组被迫停运 事故经过事故经过 2009 年 06 月 19 日 03 时 37 分 48 秒 2 号机 2 3 4 瓦 x 方向轴振分别从 31um 72um 46um 突升至 143um 223um 146um y 方向轴振也有不同程度的升高 集 控室内清晰听见机组的振动声 运行人员迅速减少电热负荷 03 时 39 分 45 秒 2 号机轴振保护动作 高中压主汽门 调门 中低压回转隔板关闭 本体疏水联动开启 各级抽汽段逆止门 电动门联动关闭 润滑油泵 顶轴油泵联动运行正常 供油压 力正常 当机组转速下降至 2000 1700rpm 时 机组轴振 瓦 振迅速增大 2 3 4 瓦瓦振分别为 93um 100um 100um 2 3 4 瓦轴振分别为 320um 371um 400um 运行人员立即破坏真空紧急停机 手动打跳 b 汽动给水泵 启动电动给水泵 停运 a 汽动给水泵 04 时 11 分 机组转速到零 电动盘车盘不动 值长迅速组织 人员进行手动盘车依然盘不动 04 时 39 分 再次启动盘车 盘车电流在 20 40a 之间大幅度摆动 转子仍然盘不动 04 时 41 分 盘车电流显示最大 盘车热偶动作跳闸 后进一步组织 人力进行盘车 但也盘不动 随即值长与专业技术人员沟通后 决定关闭所有汽轮机本体疏水进行焖缸 05 时 00 分 继续组 织人力进行手动盘车 其间又试投盘车进行电动盘车 转子还 是未盘动 08 时 00 分 重新调整顶轴油压 电动启动盘车后 仍然无效 08 时 30 分 进一步组织人力盘动转子 转子相位 约转动 100 度后卡死 人力再无法盘动 事故发生后 继续执行焖缸措施 运行人员和检修公司每 6 小时进行手动盘动转子 06 月 21 日 09 时 40 分 能够手动盘 动转子 随后值长下令启动盘车 电动盘车正常 转子轴晃动 0 03mm 盘车电流 22 4a 机组偏心 47 49m 此后 连续盘 车使转子状态参数稳定在轴晃动值为 0 02mm 盘车电流 23 09a 机组偏心 30 21m 正常状态下轴晃动 0 017mm 盘车 电流 22a 机组偏心 31 33m 06 月 28 日 2 号机高压缸温 度降至 80 以下 检修公司拆除化妆版及保温 06 月 29 日 解体 1 2 3 4 瓦 发现浮动油档磨损较大 且上瓦钨金及推 力钨金有轻微的划痕和磨损 随后解体中压缸后发现汽轮机中 压缸 2 号隔板套卡涩 旋转隔板汽封齿卷出 动静连接螺栓及 定位销全部断裂 断裂叶片卡在中压缸第 6 级隔板静叶栅与气 缸底部 中压缸动叶第 5 级两处叶片断裂 一处断在中间 一 处断在根部 整圈叶片都有不同程度的刮伤且有几片叶片因碰 刮变形严重 6 7 8 级动叶及隔板静叶有不同的碰磨变形和 凹坑 事故原因事故原因 1 中压第 5 级共 72 片静叶片 经分析旋转隔板结构形式 可能存在的激振力频率是 3600hz 如果采用第 1 种约束边界 切向 a0 振型 572 7hz 切向 a1 振型 2613 8hz 轴向 a0 振型 1044hz 一阶扭振振型 1610 2hz 轴向 a1 振型 3635hz 轴 向二阶频率不能避开 3600hz 的激振力频率 有发生 a1 共振的 可能 2 通过对拆下叶片的仔细观察分析 发现转子叶片外包小 脚部位和径向面都有许多微振磨损的痕迹 这就表明 叶片在 工作状态时 叶片径向面之间 叶片外包小脚与轮缘之间存在 较大间隙 叶片径向面之间存在较大间隙 叶片材料与叶轮材 料线胀系数的差别所致 一方面是因为装配时全周过盈量不够 从而使得振动下传至叶根第一齿工作面 如果振动起始位置在 叶根第一齿工作面 那么轴向 a1 频率就有可能与 3600hz 的高 频激振频率共振 另一方面由于间隙偏大 使得叶片在汽流力 作用下向背弧倾倒 导致叶根齿靠近内弧部位受力大大增加 而背弧部位叶根齿不起作用 在高频激振的情况下 进而发展 出裂纹 这一点从断裂叶片的断口分析也得到了应证 断口裂 纹是从内弧发生 向背弧方向发展的 还有一方面 外包小脚 与轮缘接触不良 影响到了各工作齿的载荷分配 增大叶根的 弯曲应力 综上所述 该级叶片的损坏 是设计和装配的综合原因造 成的事故 设计振动频率轴向 a1 没有调频 是造成此次事故的 直接原因 防范措施防范措施 1 由于该级叶片处于旋转隔板后面 其具有较为复杂的汽 流激振 运行工况极为恶劣 为了增加该级叶片的安全裕度 减小该级叶片的汽流激振力 将旋转隔板的结构进行改造 即 将隔板导叶前面的隔板体腔室之间的隔断筋加工掉 使得导叶 前面的腔室形成整圈贯通的环形腔室 这样 旋转隔板的调节 方式由喷嘴调节变为节流调节 可以大大的改善该级动叶片的 工作状况 2 为进一步提高叶片的安全性和减少装配因素对可靠性的 影响 采取从设计上调开 a1 振型的共振频率 采用调整喷嘴只 数 即减少 6 只喷嘴 使得激振力频率变为 3300hz 这样可以 避开前 5 阶频率 3 更换中压第 5 级整级动叶片 4 更换中压第 6 级 14 只损伤较严重的动叶片 其余叶片 圆滑修复现状使用 5