9E型燃氣輪機壓氣機葉片斷裂分析

劉波

摘 要：在燃氣機領域中，9E型燃氣輪機壓氣機是比較先進的一種設備，其在生產過程中進行應用能夠為企業帶來一定的經濟效益。9E型燃氣輪機壓氣機在使用過程中會出現一些運行問題，尤其是出現葉片斷裂的問題，這樣不僅會導致設備的正常運行受到了很大的影響，同時，也會導致企業生產經營問題受到很大的影響。文章對9E型燃氣及輪壓氣機的故障進行了分析同時，對其出現的葉片斷裂問題也進行分析，希望在以后的生產經營過程中能夠采取必要的措施對其進行相應的處理。

關鍵詞：9E型；燃氣輪機壓氣機；葉片；斷裂

燃氣機發電機組是一種新的動力機械，其在使用過程中對能源消耗非常少，同時，也是一種新型環保能源動力機械，因此，在生產中獲得了廣泛的應用。發電機組在開始使用的時候主要利用的能源是燃油，但是現在是以天然氣為主，對燃氣輪機機組的裝機容量進行了提升，同時，在啟停速度以及效率方面都進行了提升，在發電行業發展過程中獲得了較好的發展。

電能是人們生活工作中使用的重要能源，而且，在經濟社會不斷發展過程中，人們對電能的需求量也在不斷的提升，因此，電力企業在發展過程中要對發電機組的容量進行提升，同時，對發電機組的運行狀態也要進行很好的掌握。燃氣輪機通常是由氣壓機、燃燒室以及透平等部分組成，其在運行過程中，空氣經過壓氣機的入口進入到壓氣機中，在經過壓縮提高壓力以后將其排入燃燒室，這樣在經過混合燃料燃燒以后要進入到透平中，在這個過程中高溫高壓燃氣能夠在其中進行膨脹，然后將燃氣轉變為運動的能量，最后轉化為機械功。壓氣機在運行過程中，大部分的機械功可以用來推動壓氣機，同時，也能對燃氣機的運行進行保證，這樣能夠更好的將剩余的機械工進行輸出，推動發電機產生電力。

在燃氣輪機壓氣機中，葉片是非常重要的零件，同時，其對燃氣輪機整體功能的發揮和使用安全性有很大的影響。因此，燃氣輪機對葉片的材料、形狀、尺寸以及流體動力學都提出了很高的要求，但是，因為在使用過程中，受到使用時間的限制，其在長期運行過程中一定會產生破損的情況，在情況比較嚴重的時候會出現裂紋。文章對葉片長期使用受到的損傷問題進行了分析，希望在以后的生產過程中能夠采取必要的措施對出現的問題進行避免。

1 9E型燃氣輪機壓氣機故障

對電廠9E型燃氣輪機壓氣機的實際運行過程進行分析，對其軸承運行速度進行監測，通過監測可知，其運行速度出現了不斷增加的情況，在經過一段時間的觀察以后，這種增幅情況和設備設定的報警值之間還存在著一定的距離，因此，能夠推動機組繼續進行使用，但是，在這個過程中若沒有采取必要的措施，這樣就使得在以后可能會出現更大的問題。9E型燃氣輪機壓氣機在運行過程中出現報警信息，在這種情況下會存在超溫運行的問題，同時，設備通常能夠進行自我保護，進行自動跳閘，這樣會導致發電機出現短路或者是跳閘的問題。對9E型燃氣輪機壓氣機出現的跳閘情況進行分析，發現其與正常停機惰走時間一致，這樣能夠得出惰走之后就是正常盤車。

為了對9E型燃氣輪機壓氣機出現的故障進行分析，相關的工作人員對設備的燃燒室進行了檢驗，在啟動燃燒室的過程中出現了排放管線失敗的情況，同時，也出現了一些塊狀金屬物在其中的問題，在檢查過程中，發現是葉片的殘片。在對葉片進行檢查時，發現其中出現了比較明顯的擦痕，同時也發現靜葉片出現了受損比較嚴重的情況。對葉片進行檢查，發現葉片出現斷裂的位置斷口非常明顯，同時，很多的現象可以用肉眼進行判斷，葉片在長期使用過程中出現了疲勞源較多的情況，同時，疲勞裂紋出現的面積比較大，這樣就使得葉片在使用過程中出現了受損非常嚴重的問題。

2 9E型燃氣輪機壓氣機斷葉片進行分析

2.1 燃氣輪機壓氣機葉片損壞原因

燃氣輪機壓氣機葉片損壞原因很多，其中振動是主要因素。葉片振動損壞一般分為強迫振動損壞和顫動損壞。而不管是強迫振動損壞，還是顫動損壞，其都與振動力、頻率陣型和振幅有關系。對于氣壓機來說，其氣流振動力是有周期性的，但是其只有在激振力頻率和葉片頻率一致情況下，葉片才會產生共振。在級內葉片中，頻率是分散的。當振激發生時，則會產生與同一個級別內一個或者是幾個葉片相一致的頻率，強迫振動損壞的產生就是由于這種激振頻率過大而產生的。通常情況下，在一級葉片中，只有一個或者幾個小的葉片會產生較大的強迫振動。但是不會出現相同位置和共同振動的情況，因此，一般情況下共振疲勞故障只會在少數的葉片上出現。振幅的能量通常是來自于葉片的激振，而激振的幅度一般是固定的，所以葉片的振幅一般會保持一個固定的數值，不會發生變化，并且形成恒定的振幅。強迫振動所產生的疲勞特征則主要是由于高度的疲勞而造成葉片受損，以葉片端口的疲勞狹窄為主要的表現，在氣流振動力的作用下，不需要脈動則能夠形成顫振，也就是說，只有在氣動條件下，才能夠產生顫振并且對葉片造成損壞。顫振是以振形固有頻率基礎上進行振動的，其振動與否與轉速倍頻無太大聯系，只有在60%-80%速倍頻下。才會發生葉片顫振。而顫振的振幅需要在積蓄達到一定程度的情況下，才能夠造成振幅的發散，并且使振幅應力不斷的擴大，造成葉片疲勞受損。在有些特定的情況下，同一級的葉片在收到振型、頻率會同時發生顫振，但是葉片的振幅卻不是完全一致的。因此這種情況下也可能造成葉片的斷裂。

2.2 對9E型燃氣輪機壓氣機故障原因進行分析

從上面敘述中可以看出本次故障源為第17級動葉片，其性質為振動疲勞斷裂。檢查中發現17級動葉片斷裂斷口特征、裂紋源部位相同，且不同葉片疲勞裂紋擴展也相同，其葉片斷裂口一般應力疲勞斷口，這就說明受力狀況基本相同，其斷裂性質也相同。因第17級動葉片中的多數葉片屬于同時疲勞斷裂，其斷口疲勞源點較多.穿晶裂紋、疲勞擴展區相對粗糙，使得斷裂脫落動葉片根部易產生疲勞裂紋。因此，9E型燃氣輪機壓氣機在振動疲勞斷裂和顫振斷裂中，第17級葉片斷裂原因為顫振的可能性較大。

3 結束語

電能的供應對經濟社會發展和人們生活都有很大的影響，因此，人們在生活和工作中對電能生產的重視程度也在不斷的提升，這樣不僅僅是為了更好的保證人們生活質量不會受到影響，同時也是為了保證社會發展環境不會受到影響。電能生產過程中，燃氣輪機的應用非常重要，而作為其中的重要部件——壓氣機對其運行效果起到直接的影響。壓氣機對燃氣輪機的性能參數有很大的影響，同時，對其運行安全性也有很大的影響。在壓氣機中，葉片是非常重要的組成部分，其對燃氣輪機的運行也有很大的影響，因此，為了能夠保證電能的正常供應，對發電機組的運行狀態一定要進行保證。在電力企業中，9E型燃氣輪機壓氣機應用非常普遍，人們對其使用安全和壽命問題進行了研究，在長期使用過程中，燃氣機的氣壓葉片非常容易出現受損嚴重的情況，對機組的正常運行會產生很大的影響，這樣也使得電力企業的生產經營受到了很大的影響，為了能夠更好的解決出現的問題，文章對導致葉片斷裂的原因進行了分析，為更好的找到解決措施提供了依據。

參考文獻

[1]王旭，潘宏偉，周業忠，等.某燃氣輪機壓氣機葉尖間隙的分析[J].振動工程學報，2004，17（1）.

[2]賈娜，李嘉祿.不同溫度下復舍材料彎曲性能的研究進展[J].天津工業大學學報，2011（4）.