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炼油与化工
REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY
第27卷
EK1100/ZUD型汽轮机转子叶片断裂故障分析
张鹏
（大庆石化公司机动设备处，黑龙江大庆163714）
摘要：汽轮机转子末级叶片断裂，采用计算、强度分析、振动分析和测频等方法，找出叶片断裂的原因为多源疲劳断裂。由于叶片安装时没有挤紧，致使叶片检动，叶片与转子发生低额共振。在蒸汽弯曲应力的作用下引起度劳破坏叶片最终断裂。通过更换叶片和拉筋材质、修改叶型，改变叶片
率、在拉筋孔处加上凸台等方法对叶片进行技术改造，投人使用后，该汽轮机运行平稳。关键词：叶片；断裂故障；疲劳断裂；低频共振；改型方案
中图分类号：TK263.61
文献标识码：B
文章编号：16714962(2016)03004204
AnalysisandimprovementofbrokenrotorbladeofEK1100/ZUDsteamturbine
ZhangPeng
(Equipment and power Department of Daqing Petrochemical Company , Daqing 163714, China)
Abstract: The last stage blades of turbine rotor got broken. Methods including caleulation, strength analysis, vibration analysis and frequency measurement were used, and it was found out that the main cause for blade fracture was multisource fatigue fracture. Because the blade was not squeezed enough during installation , the blade became loose, and low frequency resonance of the blade and rotor occurred. The action of steam bending stress caused fatigue ruptured blade broken eventually. Technical transformation was made by replacing blades and tie piece material, modifying blade profile, changing
blade frequency and adding bosses on tie piece holes , this steam turbine operated steadily after being put into operation. Keywords: blade; fracture fault; fatigue fracture; low frequency resonance; remodeling scheme
某汽轮机是20世纪70年代从国外引进的 EK1100/ZUD型单缸、抽汽、注汽、凝汽式蒸汽轮机。投入运行以来，曾多次发生末级、次末级叶片断裂事故，原因一直不明。该汽轮机转子为整银式.其中高压级为单级冲动级.中压级为双列复速级，高压和中压调节级叶片为整体围带，低压级由 5级反动级叶轮组成前3级为整体围带，末2级有分组连接的松拉筋，以降低叶片的动应力")。除高压调节级叶根为叉形叶根外，其余各级均为T型叶根(1)。该机组末级动叶片为拉筋连接的反动级变截面扭叶片，叶片要装采用晶叶件形式，最后通过打入锁口键的方式逐渐把叶片挤紧，然后进行锁口。末级共有57只叶片，叶片材质为2Cr13.拉筋材质为TC4.次末级共有90只叶片，叶片材质为 2Cr13，拉筋材质为TC6。转速6800~7100r/min
叶轮直径460mm，叶片所处温度为43℃。 1叶片的断裂情况
该汽轮机从投入运行以来，曾多次发生末级叶片断裂事故。2000~2011年共计出现末级叶片
或拉筋断裂5次，故障情况见表1。
表1叶片故障情况统计
时间 2002年 2005年 2009年 2009年 2011年
故障描述
末级叶片断了2个，间隔6片，
可以判断分2次断裂
透平转子叶轮末级有2个叶片折断透平末级叶片有1根在距叶根 20mm处的叶型部分发生斯裂透平末级叶片有2根在拉处的叶型部分断裂，间隔4根叶片透平末级叶片有1根在拉
筋孔处断裂
2008年通过强度分析发现叶片拉筋孔处应力过大，已经超出材料2Cr13的屈服强度极限，把叶片材料改为0Cr17Ni4Cu4Nb，拉筋材料改为TC16 钛合金，把原材料屈服极限由490~590MPa提高到 755~890MPa，以满足强度要求。振动方面和原叶片相同，但是该转子在运行4个月后末级叶片连带拉筋部分一同发生断裂，断裂叶片是在锁口件约 180°位置上，断口在距叶片根部25mm，见图1。