在火電廠、核電廠機組運行過程中，汽輪機葉片工作在高溫、高壓、高轉速或濕蒸汽區(qū)等惡劣環(huán)境中，經(jīng)受著離心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蝕和振動以及濕蒸汽區(qū)高速水滴沖蝕的共同作用，再加上難以避免的設計、制造、安裝質量及運行工況、檢修工藝不佳等因素的影響，常會出現(xiàn)損壞，輕則引起汽輪發(fā)電機組振動，重則造成飛車事故。因此，汽輪機葉片的安全可靠直接關系到汽輪機和整個電廠的安全、滿發(fā)。

汽輪機葉片事故長期困擾電廠機組的安全經(jīng)濟運行。從國內(nèi)統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，葉片損壞事故占汽輪機事故的30%。

葉片損壞的位置，從圍帶到葉根都有。據(jù)日本歷年的統(tǒng)計資料，各部位出現(xiàn)損壞的百分率見表1。此外，汽輪機各級葉片的損壞機會是不均勻的，據(jù)美國對50臺大型機組的統(tǒng)計，葉片事故幾乎全發(fā)生在低壓缸內(nèi)，其中末級占20%，次末級占58%，而且集中區(qū)是高壓第一級，即調節(jié)級。據(jù)日本的統(tǒng)計，也有20%的事故發(fā)生于此。因此，在汽輪機設計和運行時，均應注意這些部位。



葉片損壞的原因是多方面的，可以從不同角度加以分析。例如，從發(fā)生的機理區(qū)分，60%～80%的損壞原因是振動；從責任范圍區(qū)分，可歸納為設計、制造、安裝、運行和老化等。在實際工作中，如果能及時找出主要原因，掌握葉片事故前后的征兆，采取相應措施，就能避免事故的發(fā)生，提高機組的使用壽命和安全可靠性。

1 近年來大型機組葉片損壞概況

從近年來發(fā)生的17例葉片故障統(tǒng)計中，筆者分析了上海汽輪機有限公司、哈爾濱汽輪機有限責任公司、東方汽輪機廠、北京重型電機廠(表中簡稱上汽、哈汽、東汽、北重)生產(chǎn)的以及美國、日本、前蘇聯(lián)和歐洲一些國家引進的200 MW以上超高壓、亞臨界及超臨界壓力大功率汽輪機葉片故障。這些故障造成葉片損壞的形式分為損壞(喪失基本功能，危及安全)和損傷(降低經(jīng)濟性，能安全使用)。葉片損壞形式：折斷、裂紋、扭彎、二次損壞及其它；葉片損傷形式：蜂窩狀、開焊、麻點、銹蝕、擦傷。

2 葉片故障原因分析

2.1 葉片故障的特點

(1) 葉片故障發(fā)生在低壓缸的有13例，占統(tǒng)計　總數(shù)的82.35%，而末級葉片損壞又為多發(fā)部位，有9例，占統(tǒng)計總數(shù)的52.94%，調速級有2例，占統(tǒng)計總數(shù)11.76%，中間級所占比例很小。

(2) 運行維護方面的問題是近期引起葉片損壞的主要原因。由于1996年以來大部分地區(qū)電力負荷需求不旺，致使大機組長期在低負荷下運行。而許多大機組末級葉片按常規(guī)基本負荷設計，沒有考慮調峰運行和高背壓運行的需要，在小容積流量下長期運行的性能及對壽命損耗的影響難以確定。由于當時技術水平的限制，葉片未能按三元流方法設計，因而氣動性能較差。末級反動度沿葉高變化劇烈，葉型頂部的反動度大，底部的反動度小。后者愈小，在部分負荷運行時愈容易產(chǎn)生脫流，進而增大葉片動應力響應，并產(chǎn)生出汽邊水沖蝕。這使末級葉片運行環(huán)境更差，葉片更容易出故障。

(3) 引進機組葉片損壞多為葉片設計制造問題。

(4) 調節(jié)級動葉及噴嘴受固體粒子沖蝕嚴重，由于不影響安全運行，沒有引起足夠重視，但它直接影響機組效率。

2.2 葉片損壞原因

2.2.1 設計原因

(1) 葉片振動特性設計不準，使葉片及輪系發(fā)生共振，而引起葉片斷裂。占統(tǒng)計總數(shù)的23.53%；

(2) 葉片設計動強度不足，使葉片出現(xiàn)故障。占統(tǒng)計總數(shù)的17.65%。

2.2.2 制造原因

制造方面引起的葉片事故最多。如葉片裝配的問題，還有機械加工的問題，占統(tǒng)計總數(shù)的58.82%。

2.2.3 運行原因

運行方面引起的葉片故障也不少。如水蝕、水擊、蒸汽參數(shù)低、濕度大、長期高周波、低負荷運行、頻繁啟停、汽水品質不好等，占統(tǒng)計總數(shù)的35.29%。

2.2.4 檢修原因

檢修方面引起的葉片故障有更換葉片未按規(guī)程進行，占統(tǒng)計總數(shù)的11.76%。

2.2.5 葉片材料原因

葉片材料缺陷，造成葉片損壞的有：材質不良、選材不當、材料熱處理不當，占統(tǒng)計總數(shù)的17.65%。

3 防止葉片損壞事故的措施

3.1 用戶應作好對制造廠的葉片監(jiān)造工作，對機械加工、裝配、檢查和試驗等，特別是裝配的質量，應層層把關，把存在的問題消滅在萌芽狀態(tài)，保證出廠產(chǎn)品質量優(yōu)良。

3.2 安裝過程中，要對葉片外觀進行檢查，對葉片頻率進行復測，以檢查制造廠提供葉片頻率數(shù)據(jù)的真實性并建立葉片技術檔案。為了防止損壞葉片，在汽、水系統(tǒng)的設計、安裝過程中，應布置合理的疏水系統(tǒng)。

3.3 機組運行操作，必須嚴格按制造廠及運行規(guī)程所規(guī)定的程序進行，杜絕錯誤的運行操作程序，以防止由于操作不當而導致葉片損壞。

3.4 檢修中，對汽輪機葉片的檢查和維護應按正確合理的維修工藝進行。

(1) 對葉片進行外觀檢查，對損傷的輪級葉片進行探傷和仔細檢查，嚴禁帶缺陷運行。

(2) 對葉片進行靜態(tài)振動頻率測試，尤其對損傷的輪級葉片振動頻率測試更為重要。

(3) 防止損傷葉片的殘骸及檢修工具雜物遺留在汽缸內(nèi)。

(4) 防止對布置的中、低壓缸前后隔板裝錯。

(5) 受機械損傷和水蝕的葉片在檢修時應按合理的維修工藝及時進行修復。

(6) 更換汽輪機葉片時，葉片裝配質量應符合ZBK54018-98"汽輪機主要零部件(轉子部分)加工裝配技術條件”的要求。

(7) 對動靜葉片結垢、第1級葉片的沖刷和末級葉片的水蝕要足夠重視，并應在大修中進行處理和修復，否則將影響機組效率。例如，對于300 MW及600 MW機組，由于結垢使調速級噴嘴面積減少10%，機組的出力將減少3%；由于外來硬質異物打擊葉片損傷以及固體粒子侵蝕葉片損傷，視其嚴重程度都可能使級效率降低1%～3%。

(8) 對100 MW以上機組進行通流部分改造，以提高效率和增容時，不要忽視對通流部分損傷所造成的損失。(羅劍斌 譚士森 袁立平)