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60MW汽轮机转子产生裂纹
原因分析及处理措施
深圳钰湖电力有限公司,李再平
摘 要:汽轮发电机组转子裂纹可能导致发生断轴毁机事故并造成重大损失,如何及时检查、发现和处理转子裂纹,
对于保障机组的安全稳定运行具有重要的现实意义。本文通过介绍广东地区多家燃气电厂60MW汽轮机转子裂纹现象,分
析裂纹产生的主要原因,提出避免转子再发生裂纹的运行操作建议,以及相应的检修处理和防范措施。
关键词:汽轮机;转子裂纹;金属疲劳;材料蠕变
1 问题的提出
广东地区多家 9E 燃机电厂机组为调峰运行[1]。
其中,燃气轮机型号为 PG9171E,蒸汽轮机(以下简
称“汽轮机”)为哈尔滨汽轮机厂(或上海汽轮机
厂)生产的双压、单轴、单缸、冲动、凝汽式机组
[2],功率 60 MW。投运时间分别为 2 004 年、2 005
年。 机组运行 10 年后, 各电厂进行汽轮机揭缸大修,
发现多台汽轮机转子高压调节级变截面倒角位置出
现整圈径向裂纹[3],裂纹深度约 2.1-2.8 mm。
2 汽轮机转子裂纹情况
2.1 案例 1
深圳某电厂汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产的汽
轮机,转子材质 30 Cr1Mo1V 高温耐热合金钢,机组
累计运行 4 万小时,启停 2 300 次。转子第一级调
节级叶轮叶根部与汽封处出现裂纹,裂纹深度约
2.1-2.8 mm。转子返厂进行车削处理,单边车削 4.2
mm,成“U”槽。如图 1 所示。
2.2 案例 2
东莞某电厂汽轮机为上海汽轮机厂生产的,转
子材质 25Cr2NiMo1V。机组累计运行 2.4 万小时,启
停 1 700 次,转子第一级调节级叶轮叶根部与第二
级叶轮处出现裂纹,裂纹深度约 2.1-3.2 mm。转子
返厂进行车削处理, 单边车削 5.0 mm, 成 “U” 槽[4]。
3 从汽轮机转子结构尺寸分析转子裂纹产生原因
汽轮机转子为整锻+套装单轴结构,转子无中心
孔,通流部分为 18 级压力级。调节级位置转子直径
为 600 mm 整锻实心结构,调节级倒角为 R5°[5]。
可以看出,调节级位置转子直径尺寸大、结构为变
截面,调节级叶轮叶根部 R 角倒角小。当蒸汽加热
或冷却时温差发生变化,因转子调节级位置结构尺
寸大,导热需相当长时间,转子中心到表面之间温
度不均匀,因此在汽轮机转子内部产生热应力,长
期热应力将引起转子金属疲劳损伤[6]~ [9]。
图 1 哈尔滨汽轮机厂生产的单轴、单缸、冲动、凝汽式汽
轮机运行 10 年后,第一级调节级后转子发生裂纹
图 2 上海汽轮机厂生产的汽轮机,运行 10 年后,第一级
调节级前发生裂纹
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