電廠汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子末級葉片水蝕防護(hù)分析

李 戈，景崗呈，朱海寶，喬立捷，王 魯

(1.華電電力科學(xué)研究院有限公司， 杭州 310030；2.北京熱電有限公司，北京 100039)

0 引 言

汽輪機(jī)缸體內(nèi)飽和蒸汽通過膨脹推動葉片做功，隨著能量的轉(zhuǎn)換，溫度降低至飽和線后，即有水滴凝結(jié)析出，且缸內(nèi)濕度增大，此時汽輪機(jī)末級葉片在濕蒸汽介質(zhì)環(huán)境下，受蒸汽作用力、激振力、葉片振動以及水滴沖刷等共同作用而發(fā)生水蝕，這種現(xiàn)象在火電機(jī)組汽輪機(jī)低壓缸末級動葉上十分普遍[1]。

葉片發(fā)生水蝕后外觀一般表現(xiàn)為蜂窩狀，邊緣多呈鋸齒狀毛刺形貌特征，容易在毛刺根部尖角處形成應(yīng)力集中而發(fā)展為微裂紋，進(jìn)而導(dǎo)致宏觀開裂，同時葉身截面的有效面積降低，級效率下降，各葉片水蝕的不均勻性還會影響葉片的振動特性，進(jìn)一步加速裂紋的擴(kuò)展和轉(zhuǎn)子的失衡，嚴(yán)重時會發(fā)生葉片斷裂事故而造成重大安全事故及經(jīng)濟(jì)損失。近幾年來，國內(nèi)外由于水蝕引起的汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子末級葉片損傷的事故比例相對較高[1]，且隨著發(fā)電類型的多樣化，汽輪機(jī)末級葉片水蝕現(xiàn)象在核電機(jī)組、燃煤機(jī)組以及燃?xì)廨啓C(jī)組等各種類型的機(jī)組中均有普遍發(fā)生。因此，末級葉片水蝕的修復(fù)與防護(hù)也逐漸成為一項急需重點解決的課題。

1 事件描述

2018年8月，某電廠1號機(jī)組在正常運行過程中，DCS顯示軸承振動突然增加，機(jī)組自動跳機(jī)保護(hù)。開缸檢查發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子末級葉片有1支已斷裂，其余個別葉片被不同程度地打傷，葉片頂部進(jìn)汽側(cè)水蝕十分嚴(yán)重，幾乎所有葉片在距葉頂280 mm范圍均存在缺口，外觀為蜂窩狀，邊緣呈鋸齒形，且局部鋸齒尖角處已形成裂紋源，葉片根部出汽側(cè)也發(fā)現(xiàn)明顯的水蝕坑，現(xiàn)場葉片水蝕典型圖貌如圖1、圖2所示。……