600 MW汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)失效分析

吳雙輝

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱 150040)

0 引言

轉(zhuǎn)子是汽輪發(fā)電機(jī)的核心部件，轉(zhuǎn)子運(yùn)行的工況較為惡劣，在機(jī)組運(yùn)行，旋轉(zhuǎn)速度可達(dá)3 000～3 600 r/min的過程中受到很大的離心力、電磁力和機(jī)械力，是汽輪發(fā)電機(jī)中受力最大的部件[1-2]。在以往轉(zhuǎn)子失效的統(tǒng)計(jì)中，疲勞是轉(zhuǎn)子失效的主要形式[3-4]。

某電廠600 MW等級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)采用水氫氫冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，汽端聯(lián)軸器通過熱套方式安裝在轉(zhuǎn)子外表面，并將冷卻的圓鍵打入圓鍵孔進(jìn)行固定。在機(jī)組試運(yùn)行期間，45天內(nèi)共起停機(jī)5次，結(jié)果發(fā)現(xiàn)軸瓦軸振較大，并隨著轉(zhuǎn)速升高持續(xù)增大，最大振幅達(dá)到200 μm，已超出轉(zhuǎn)子允許振動(dòng)上限指標(biāo)(150 μm)。對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行電氣性能試驗(yàn)，各項(xiàng)性能指標(biāo)均正常，停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子外表面套裝聯(lián)軸器端部存在兩條明顯的裂紋。對(duì)聯(lián)軸器背部進(jìn)行滲透探傷，發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器背部和轉(zhuǎn)子外表面存在多處裂紋，見圖1。裂紋的出現(xiàn)已嚴(yán)重危及機(jī)組的安全運(yùn)行，為找出裂紋產(chǎn)生的原因，對(duì)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行失效分析。

圖1 轉(zhuǎn)子與聯(lián)軸器失效實(shí)物及裂紋分布

1 理化檢驗(yàn)與分析

1.1 化學(xué)成分和力學(xué)性能

聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)子材質(zhì)均為25Cr2Ni4MoV，經(jīng)檢測，聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)子實(shí)測化學(xué)成分及力學(xué)性能均滿足技術(shù)要求，見表1和表2。

表1 聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)子的化學(xué)成分 單位：wt%

表2 聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)子力學(xué)性能

1.2 金相組織

聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)子本體金相組織均為回火索氏體，轉(zhuǎn)子晶粒度等級(jí)為7級(jí)，均為正常組織且滿足技術(shù)要求(轉(zhuǎn)子技術(shù)要求：組織為回火索氏體，晶粒度不粗于ASTM標(biāo)準(zhǔn)的5級(jí))，見圖2?！?br>