50 MW汽輪發電機組葉片斷裂原因分析

張 弼

(中國石油化工股份有限公司鎮海煉化分公司，浙江 寧波 315207)

某公司電站配置2臺由上海汽輪機廠設計制造的 C50-10.4/4.41型50 MW汽輪機， 單缸、 沖動， 具有1級調整抽汽的抽凝機組。轉子系采用鉻鉬釩珠光體鋼整體鍛造和套裝葉輪組合式結構， 一共有16級葉片， 其中有2級為調節級。末3級葉片采用長扭自由葉片， 材料為2Cr12MoV，其中次末級葉片葉高378 mm，末級葉片葉高540 mm。機組投運5年后，2臺汽輪機陸續發生葉片斷裂事故，斷口均在葉根過渡區圓角處。頻繁的葉片斷裂事故給裝置和電網的平穩運行造成重大影響,也給公司造成了巨大的經濟損失。

1 故障現象

汽輪發電機在穩定工況運行時，在未有任何先兆的情況下，其前、后軸承振動突然大幅上升，數秒內直接竄升至聯鎖值(≥254 μm)造成機組停機。同時，前、后徑向軸瓦溫度也略有上升。

經狀態監測系統分析，認為質量不平衡和碰磨是振動突然升高的主要原因。機組冷卻揭缸后，發現次末級(第15級)有一葉片(整級共102片)于葉根處斷裂，斷裂面與葉輪輪槽基本齊平，斷口呈明顯疲勞斷裂特征，如圖1所示。

同時斷裂葉身在高速離心力作用下還對其他相鄰葉片及隔板造成了沖擊損傷。

首次事故發生后采取更換受損葉片的方法進行修復， 并對其他葉片進行磁粉檢測、 靜頻率測試以查看葉片質量。檢查合格的回裝， 繼續使用。由于未從根本上解決問題， 其后的1年間2臺機組又連續發生了多次葉片斷裂事故， 斷裂級均為次末級， 斷口位置、 形貌基本與第一次相同。……