阿尔斯通公司叶片根部形状设计及改进与开发(翻译稿).doc

阿尔斯通公司叶片根部形状设计的改进与开发 棕树形叶根 二十世纪六十年代中期到八十年代中期阿尔斯通公司的高、中压缸最初几级动叶均用棕树形叶根作为标准根部形状。在此期间，叶根的形状不断得到改进（见附录1）。采用这种叶根，负荷得以在两对棕树叶形上分布，使叶根的大小，特别是轴向的尺寸尽可能紧凑，又不至于影响离心力的可靠传递。通过维持轴系和叶片材料不同的热膨胀系数以及制造厂的允许偏差值，可以确保在稳定运行工况下负荷在两对棕树叶形上得到理想分布。有限元计算结果显示上、下棕树叶形之间的径向差胀会导致瞬态运行期间发生负荷传递。 带减重孔的棕树形叶根 为了适应汽缸尺寸的不断增大及由此产生的较大离心力，在原棕树形叶根设计的基础上推出了一个改进设计，即增加了一个减重孔。这种设计被应用在部分汽缸上（见附录1）。该设计思想是为了减小叶根的离心力。瞬间有限元计算结果显示增加减重孔后并不影响叶根的受热。与原设计相比，两对棕树叶形之间的径向差胀几乎是相同的，但轴的叶槽的径向差胀却不同（见附录2）。 倒T形叶根 自二十世纪八十年代中期以来汽机高、中压缸一般都采用倒T形叶根设计（见附录1）。该设计使瞬态运行下的额外负荷得以可靠承受。 这种设计的改良型可以用来更换原来棕树形的叶根，特别适用于带调节级叶轮的汽缸（见附录3）。该形状的叶根呈径向分布，可以装入原棕树形的底部叶槽中。为此，需要重新加工轴的叶槽。 受损情况 高压缸叶片受损情况 1996年2月20日，一台750MW的再热型汽机的1、2号轴承振动突然变大。 1996年3月利用该机计划停机的机会测量了振动值，证实了起先的一个怀疑，即高压缸的平衡状态已发生根本性改变。 随后所进行的内窥镜检查发现根部7片叶片断裂，并且不见断裂物。 出事汽机介绍 该台汽机由一台高压缸、一台中压缸和两台低压缸组成。高压缸（见附录4）为双壳体带嵌入内缸设计。 汽机调试日期： 1983 总运行小时数 73928 总启动次数 1409 上次高压缸检查 1990 上次大修后运行小时数 36272 上次大修后启动次数 745 高压缸共有20级叶片。高压转子1～6级动叶由棕树形叶根固定，7～20级为倒T形叶根，在第1级动叶的根部开了两个减重孔（见附录5）。 大轴材料： 21CrMoV511 1～6级动叶材料 X12CrNiWTi1613(wkv) 7～20级动叶材料 X22CrMoV121 第1级叶片根部运行温度 525 C 受损部位检查结果 第1级动叶 根部横截面处7片叶片断裂。裂纹贯穿进气边的上部支持处到较低的那个减重孔（见附录6/7）。裂纹的起始点与叶槽大轴支撑肩的受压点不一致。在第1级动叶的随后2片叶片上也发现裂纹，其起始点与断裂叶片相同。 在进汽边断裂叶片的下部支持处以及第1级动叶随后2片叶片上（见附录6/8）发现裂纹和贯穿性裂纹。裂纹的起始点与大轴支持肩的受压点一致。 第2级动叶 解体后发现4片叶片的下部支持处有裂纹和贯穿性裂纹。由于上部支持处完好无损，叶片仍被紧密地固定在转子上。裂纹始于大轴支持肩的受压点。 第3级动叶 在该级1片叶片的大轴支持肩的受压点处发现线状痕迹，但尚不能明确归为裂纹。 2.2 中压缸叶片受损情况 1997年11月利用一台440MW再热型汽机计划停机的机会,对该台汽机的中压缸进行了内窥镜检查，发现第2级动叶有1片叶片不见了。于是决定开缸检查。 该台440MW再热型汽机由一台高压缸、一台中压缸和两台低压缸组 成（见附录9）。其中压缸部分为法兰连接单壳体设计。 汽机调试日期： 1982 总运行小时数 78000 总启动次数 450 上次中压缸检查 1993 上次大修后运行小时数 19000 上次大修后启动次数 135 该单流中压缸有12级叶片，所有动叶均固定在棕树形叶根上， 其中第1、2级动叶开有减重孔（见附录10）。 大轴材料： 21CrMoV511 1～5级动叶材料 X12CrNiWTi1613（wkv） 6～12级动叶材料 X22CrMoV121 第1级叶根运行温度： 528 C 第2级叶根运行温度： 510 C 受损部位检查结果 第1级 在95片叶片中有一片从上部支持处半径范围到减重孔存在裂纹。在下部支持处无磨损性裂纹。 第2级 有一片叶片叶根处损坏。裂纹贯穿上部支持处进汽边到较低一个减重孔。 损坏的叶片在下部支持处边缘的磨损性裂纹，其深度达0.4mm。 95片叶片中有58片叶片从上部支持处半径范围到减重孔存在长度约1mm的裂纹。 受损情况评估 下面以750MW汽机高压