机组低压转子叶片及拉筋断裂原因

　　针对叶片及拉筋的断裂情况，进行叶片振动频率、拉筋材质、强度等方面的分析，找出机组低压转子叶片及拉筋的断裂原因。(

　　0前言

　　神头二电厂2×500MW机组系原捷克斯洛伐克斯克达(SKDOA)汽轮机厂制造，该机组为亚临界一级中间再热、单轴、四缸(高压、中压、两低压)、四排汽、双背压、凝汽式汽轮机。低压缸双流程双缸结构，低压转子为2×6级嵌压设计，1-3级叶片叶顶有铣制围栅，4-6级叶片为自由叶片。由于低压转子4、4A级叶片及拉筋设计原因致使叶片及拉筋多次发生断裂，严重影响机组的安全运行。具体情况为：

　　(1)#1机组从投产至今，期间发现#1低压转子4a级叶片边裂纹至拉筋处，距叶顶107mm，裂纹最大宽度2mm，裂纹长32mm，#1低压转子4a级拉筋断裂3处，#2低压转子4a级拉筋断裂1处。

　　(2)#2机组从投产至今曾两次发生叶片断裂事故，第一次断叶片发生在#1低压转子，断开部位在#5叶片拉筋孔处。第二次断叶片发生在#2低压转子，#25叶片距根部80mm处断开。

　　(3)#1低压转子4、4a级发生拉筋断裂120处。

　　1分析

　　1.1叶片频率分析

　　根据单个等截面叶片自振频率的计算公式

　　E——叶片材料的弹性模量(N/m2)

　　I——叶片截面的惯性矩(m4)

　　ρ——叶片材料密度(kg/m3)

　　l——叶片高度(m)

　　A——叶片横截面积(m2)

　　Kl——频率方程的根

　　可以得出：叶片的自振频率与惯性矩的平方成正比，即叶片的刚性越大自振频率越高，而与叶片单位长度的质量的平方根成反比，即叶片单位长度的质量越大或叶片越重自振频率越低。

　　叶栅中的拉筋对叶片的振动频率有两个相反的影响。首先，拉筋阻止叶片产生切向弯曲振动，即增加了叶片的刚性，提高了叶片的自振频率。同时，由于拉筋的存在相当于增加了叶片的重量，所以降低了叶片的自振频率。以上两种相反效应的综合，最终决定叶片自振频率的增减。但一般来说，刚性所起的作用大于质量的反作用，故叶片成组后，自振频率将不同程度有所提高。

　　从机组未修前进行的测频结果可以看出，单叶片频率低(233—241Hz)，成组叶片频率合格(249—256Hz)，拉筋完好的叶片组A0型振动频率范围一般在250—256Hz之间，对于本级(L1—4A;L1—4;L2—4A;L2—4级)，叶高L=340mm，叶轮平均直径Dm=1890mm，动频率系数B=3，叶片5、6片成组。(5片一组的22组，6片一组的3组，一共25组，128片叶片)