某型燃气发生器高压压气机叶片断裂故障分析.docx

某型燃气发生器高压压气机叶片断裂故障分析摘要：该文通过对某型燃气发生器高压压气机叶片断裂故障及改进机型进行的对比分析认为：燃气发生器主支承及辅助支撑位置设计不合理会导致振值超标是某型燃气发生器产生高压压气机叶片断裂故障的主要原因（设计要求：高压压气机叶片振值波峰值为20mm/s而故障机实际振值波峰值≥40mm/s）。通过对故障机的分解、检查和故障分析制定了有效的质量改进措施。并通过故障机与改进机试验参数、结构的统计分析、对比和验证某型燃气轮机高压压气机叶片断裂故障得到了根本的解决。关键词：压气机叶片断裂故障振值超标质量改进中图分类号：TK473文献标识码：A文章编号：1674-098x（2013）04（c）-0078-01某台某型燃气发生器高压压气机转子n2转速达到81%、排气温度为630℃时燃气发生器动力涡轮部分发出异响机组控制人员紧急停车并检查发动机通道发现高压压气机转子叶片严重打伤、部分叶片已经断裂进气道过渡段与前机匣结合面的螺栓因受振动影响有一多半的固紧螺栓已脱落。经查看了试车数据记录各项运行参数与此前燃气发生器运行状态和记录数据未发现异常波动。1故障现象某型燃汽轮机在起动过程中发现燃气发生器的排气涡壳悬臂段摆动幅度较大振动值明显大于台架试车时的状态；当n2转速在6000～8400rpm范围内时出现振动故障振值最高达到230mm/s（设计要求振值为：20～40mm/s）持续运行25s左右燃气发生器转速不能继续提升；燃气发生器上部减速器与中介机匣连接处发生碰磨后出现火星飞溅现象。停车后检查燃气发生器发现进气道过渡段上的清洗环与进气道连接的6根Ф8不锈钢管齐根断裂同时进气道过渡段与燃气发生器前机匣连接的螺栓（由锁片锁紧）全部松动脱落；拆下上部减速器进行分解后发现上部减速器与中介机匣连接处衬套因磨擦而出现沟槽。为此对上部减速器与中介机匣连接处衬套进行了现场修理并重新安装；上部减速器与中介机匣连接处冒白烟而紧急停车。振动值在n2=6000～7638rpm依然很大最大值达到180mm/s；燃气发生器经简单排故后第2次启动当n2=6000～7929rpm时振动值依然很大最大值仍可达到180mm/s。因上部减速器与中介机匣连接处再次冒出白烟动力涡轮部分发出异响而再次紧急停车。停车后检查燃气发生器发现进气道过渡段与前机匣结合面的螺栓一多半已脱落。2故障判断根据外场故障现象经分析认为：某型燃气发生器排气涡壳为薄壁件刚性差。在机组起动过程中因悬臂段摆动幅度比较大从而引起整机振动较大；由于外电厂机组台架燃气发生器前支承的安装位置不适宜及支承结构不合理造成燃气发生器振值严重超标；当燃气发生器主轴高速旋转时由于发动机内部固定螺栓等零件脱落进入高压压气机通道内造成高压压气机转子叶片叶尖被打伤造成燃烧室空气流量锐减导致燃气发生器产生爆燃并出现喘振而发出异常声音；由于高压压气机转子的前轴承机匣螺栓松动及大部分脱落使高速旋转的高压压气机二级转子叶片与高压压气机机匣内壁发生麽擦而断裂。断裂后的高压压气机转子叶片受高速旋转离心力作用穿破内涵机匣并将外涵机匣壁面造成10mm深度的凹陷。高压压气机机匣内残碎叶片及叶片粉末进入燃烧室并吹向涡轮叶片及通道腔内。将高压压气机后面7级的叶片全部打坏最终导致某台某型燃气发生器整机报废。3原因分析某型燃气发生器经回厂分解、检查分析后作出如下原因分析：（1）因支撑燃气发生器质量的辅助支承位置不在主机的质量中心处附近而是在低压压气机的前部一级机匣安装边的下部从而造成主机运行时产生强烈振动；（2）因振动强度大频率高使主机各处的螺栓凡是采用锁片锁紧方式的螺栓均不同程度的出现锁片松动大部分螺栓均已脱落。从而造成轴承机匣脱离定位位置使高压压气机叶片发生径向窜动触碰到机匣外壁（高压压气机匣被叶片击穿）导致高压压气机二级叶片断裂故障；（3）原斯贝燃料控制单元不能满足某型燃气发生器的使用要求导致燃料控制系统与燃气发生器不匹配；（4）某型燃气发生器外场调试状态与厂内调试状态有一定的差异导致低压转子转速降低。进而影响了燃气发生器进口空气流量导致燃气发生器转速不能得到有效提升；（5）某型燃气发生器出厂前在公司进行台架试车燃气发生器与台架的支撑位置在燃气发生器中介机匣的安装结处振动指标合格。试车合格后该某型燃气发生器运往现场带动动力涡轮进行发电运行根据现场安装的具体情况其支撑方式发生了较大的变化。故主支撑与动力涡轮相连辅助弹性支撑安装在燃气发生器的前压气机的第一机匣安装边下方从而造成该燃气发生器外场运行时振动值严重超标。4改进措施（1）燃气发生器起动过程中振动值较大采用