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。     

600MW汽轮机低压缸末级叶片的强度分析

汽轮机运行过程中,低压缸末级长叶片高速旋转,承受了较大的离心力以及蒸汽参数变化产生的交变应力,导致低压缸转动部件产生裂纹,危及机组的安全运行。通过对低压缸末级叶片进行三维建模和低压缸转子进行二维建模,分析惯性载荷以及蒸汽温度变化对转子强度的影响。结果表明:机组启动过程中,当转速增加时叶片与轮缘的等效应力随之增大,最大受力点的等效应力变化规律与转速上升曲线基本一致;汽轮机冷态启动初期,温度载荷对结构应力的影响最大,随着启动时间的增加,转子温度呈级间分布,其影响逐渐减弱。     

汽轮机动叶和轮盘的延寿

据《Электрическиестанции》2 0 0 1年 5月号报道 ,汽轮机的寿命由高温部件寿命决定 ,高温部件包括高压部分 ,而对于有中间再热的汽轮机还包括中压部分。影响汽轮机动叶和轮盘寿命的因素很多 ,其中包括疲劳破坏、机械破坏、腐蚀破坏 (应力下的腐蚀龟裂、腐蚀疲劳破坏 )、侵蚀破坏以及安装叶片的质量等。汽轮机中压部分和低压部分动叶和轮盘的寿命不可能利用计算方法可靠地确定 ,它对于每个具体的汽轮机是专一的 ,并且取决于其运行条件和所进行修理的质量。由于运行和修理质量的降低 ,现在经常出现降低动叶和轮盘可靠性…     

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。     

超临界350MW机组给水泵汽轮机第5级动叶片断裂原因调查分析

对某电厂超临界350MW机组给水泵汽轮机第5级动叶片进行了故障现场调查、断裂叶片的材质检验和断口分析、叶片离心应力和叶轮叶片系统振动特性的有限元计算分析及断裂原因分析.结果表明,叶片的断口性质为高周疲劳断裂,裂纹起源于叶片出汽侧的腐蚀坑,叶片材料与断裂无关;叶片断裂的原因为机组给水泵汽轮机存在超负荷运行的情况,致使给水...     

热电联产汽轮机调节级叶片断裂的分析与改进

热电联产用汽轮机运行中轴承振动突然升高，发生材质为1Cr11MoV的调节级叶片断裂事故。通过断口微观结构、化学成分、金相检验以及运行工况等分析原因，结果表明：裂纹源位于叶根承载面与叶根颈部交接倒角处，裂纹源区和扩展区占整个断口面积的80%以上，断口形貌呈高周疲劳断裂特征；机组运行中存在的进汽参数大范围高频波动以及少数超温超压，产生的交替动应力造成了叶片疲劳损伤；从稳定运行参数和叶根加工装配方面提出了改进措施，更换调节级叶片后机组恢复正常运行。     

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。     

汽轮机叶片健康监测系统的介绍与应用

为了对汽轮机低压端长叶片的运行状态进行长期实时监测,并对可能发生的故障进行预警提示,搭建了汽轮机叶片健康监测系统。利用自主研制的传感器对叶片振动、叶顶间隙和叶片温度进行实时监测。制作了不同叶片形式的叶冠模型进行校准试验,保障系统监测的可靠性。在启停机、低压端"零出力运行"改造试验以及供暖运行期间,对350MW超临界汽轮机的低压端长叶片的动态特征进行了实时监测,保障叶片安全。结果表明:汽轮机叶片健康监测系统能够使汽轮机低压端长叶片的工作范围标准化,提高机组运行安全性,并为其提供技术指导。     

800mm末级长叶片疲劳特性分析与寿命预估

末级长叶片是汽轮机机组的关键部件,其安全可靠性直接影响到机组的运行安全以及电厂的经济运营。为研究800 mm末级长叶片的疲劳特性并预估其疲劳寿命,以该叶片为计算模型,首先用ABAQUS软件计算叶片在超速10%工况下的应力场,其次用nSoft疲劳软件预估叶片的疲劳寿命,最后给出叶片疲劳寿命对载荷的敏感度。计算结果表明,800 mm末级长叶片在考虑喷丸与疲劳缺口的条件下,叶片都能满足机组服役期要求,当叶片处于高应力区时,叶片疲劳寿命对载荷很敏感。计算给叶片强度设计提供了参考依据与设计准则。     

低压缸小容积流量工况的计算分析和改造措施

对某350 MW超临界机组汽轮机低压缸小容积流量工况的热力参数、流场、末级动叶强度和末级动叶动应力等进行了计算,分析了汽轮机低压缸在小容积流量工况级间热力参数和排汽参数的变化情况,得到了小容积流量工况下低压缸末级动叶的强度和动应力变化规律。对低压缸小容积流量工况的运行风险进行了分析,并提出了相应的改造措施。结果表明:随着低压缸进汽质量流量的不断减少,低压缸末级长叶片区域开始出现涡流和倒流现象,低压缸鼓风发热不断加剧,叶片温度升高,许用应力下降,动应力增大;可以采用增加温度测点和排汽区域喷水减温等手段来保证低压缸的运行安全。     

高参数汽轮机转子启停机疲劳损伤分析

借助数据分析和有限元模拟计算,研究了高参数超超临界汽轮机高压转子在启动和停机过程中的低周疲劳寿命损耗。通过分析现场实测数据,并据此进行有限元模拟,总结出高压转子在机组极冷态启动和常规滑参数停机过程中的热应力分布规律,确定转子的危险区域,并得到危险点的应力在机组启停中的变化规律。结合材料的疲劳特性,计算出转子在一次实际启停循环中的低周疲劳寿命损耗,为今后机组的运行提出建议,为高参数超超临界汽轮机转子的设计及运行控制提供参考和借鉴。     

汽轮机调节级动叶片强度振动分析和安全评价

汽轮机调节级是汽轮机的重要部件,是关系汽轮机能否安全可靠工作的关键部件。文章对某调节级动叶片进行了强度振动特性常规计算和有限元计算,得出调节级在工作状态下的应力状态以及频率特性,并对调节级动叶片在工作状态下的动应力进行了计算和安全评估。     

超临界机组参与一次调频对汽轮机寿命影响的研究

本研究针对超临界大功率机组参与电网一次调频对汽轮机寿命损耗的影响进行了研究,建立了不同运行工况下的汽轮机转子疲劳寿命的有限元模型,对超临界机组参与电网一次调频时转子的暂态温度场和弹塑性应力场进行了计算分析,确定了不同变负荷速率和温升速率下、定压与滑压运行工况时汽轮机寿命的损耗。结果表明:负荷变化范围为10%时,危险位置轴表面的最大应力为82.18 MPa,应力变化值为69.18 MPa,轴心处的最大应力小于20 MPa,应力变化值小于17 MPa,应力水平很低,热应力也很小。一次调频对高中压缸各级温度变化以及热应力影响很小,对机组寿命的影响可以忽略,机组可以安全的参与电网的一次调频。     

某600MW汽轮机低压第6级动叶片断裂原因分析

对某电厂600 MW汽轮机低压第6级叶片断裂事故现场及运行历史数据进行了调查分析,对断裂叶片进行理化检验和断口分析,对叶片离心应力和叶轮叶片系统振动特性进行了有限元计算分析,基于上述工作综合分析了叶片断裂原因。该叶片断裂失效类型是应力腐蚀,裂纹扩展过程中伴随着疲劳扩展。导致叶片发生断裂的主要原因是叶轮叶片系统1阶6节径动频率未能有效地避开"三重点"共振区域。     

汽轮机叶片结构阻尼研究发展现状及展望

叶片的安全一直是保证汽轮机正常运行的关键.随着汽轮机组单机功率的增大,尤其是近来超超临界机组的发展,末几级叶片越来越长,相应地降低了叶片的刚性,不但使叶片运行时扭转恢复角增大,也降低了叶片抵抗振动应力的能力,采用各种阻尼结构以提高叶片抵抗振动疲劳的能力是各个汽轮机制造厂家广泛采用的方法.在广泛收集有关研究资料的基础上,首先总结了汽轮机叶片中广泛采用的摩擦阻尼理论及试验研究成果,然后介绍了碰撞阻尼结构尤其是一种新的具有自调谐作用碰撞阻尼的一些机理及应用情况.最后对进一步研究汽轮机叶片干摩擦阻尼和碰撞阻尼提供了一些看法.     

330 MW空冷汽轮机低压末级712 mm动叶片的设计

为了确保新设计的330 MW空冷汽轮机低压末级712 mm动叶片能够高效、安全和稳定的运行,分别从结构、气动、强度和振动方面对叶片进行优化设计。7年多机组实际的运行考验证明712 mm动叶片达到了预期设计优化的效果。     

基于有限元的汽轮机调节级温度场研究

针对汽轮机在启停以及变负荷运行等非稳定工况时,主要部件温度梯度较大,导致机组寿命损耗.利用ANSYS有限元分析软件,通过对汽轮机调节级温度场进行仿真,为其他各级进行建模仿真以及整个汽轮机转子的温度分布和热应力分析提供了理论基础,并为机组的启动优化提供了参考.     

30Cr2MoV转子钢高温低周疲劳性能研究

通过对３０Ｃｒ２ＭｏＶ钢汽轮机转子进行不同温度的应变控制下低周疲劳试验，给出了该材料在不同温度下的循环稳定应力－应变曲线，应变－寿命关系，应力－寿命关系，并在疲劳数据服从对数正态分布的假定基础上，给出了具有９５．４％置信度的下限应变－寿命方程，试验材料取自多个不同的２００ＭＷ机组的供货转子，数据结果具有比较广泛的代表性，对于汽轮机转子的设计和寿命估算具有一定的实际应用价值。     

考虑平均应力影响的风力机叶片寿命估算

考虑平均应力影响效应,建立一个适用于描述叶片材料疲劳寿命规律的应力寿命关系。分析风力发电机叶片的应力特征,指出叶片应力由工作载荷引发的低频应力和气动弹性振动引发的高频应力叠加而成,是具有平均应力的循环应力。通过对叶片材料疲劳特性分析发现,金属材料的疲劳极限线图不适合描述叶片材料。通过对叶片根部应变历程的测量获得相应的Von Mises应力历程,应用雨流计数法进行统计处理,获得应力幅和平均应力的累积分布。使用Palmgren-Miner线性损伤累积法则,给出叶片的疲劳损伤计算公式。以1.5 MW变速恒频风力发电机叶片为例,进行疲劳损伤分析和疲劳寿命估算。计算结果表明,该文提出的方法是合理可行的。     

汽轮机叶片设计问题及其事故调查分析 第一章 热力——强度因素

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。