唐洪生

摘要 9E型燃气轮机压气机是目前燃气机领域比较先进的设备，其在实际应用中给企业带来了一定效益。然而9E型燃气轮机压气机毕竟是机器，其在运转过程中总会出现一些问题，特别是燃气轮机压气机叶片的断裂问题。一旦出现叶片问题就会影响9E型燃气轮机压气机正常运行。为了保证9E型燃气轮机压气机正常运行，就应该对其叶片断裂原因进行分析。本文主要从9E型燃气轮机压气机故障、9E型燃气轮机压气机断叶片进行分析两方面出发，对9E型燃气轮机压气机断叶片进行分析。

关键词 9E型；燃气轮机压气机；断叶片

中图分类号TK261 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）67-0046-02

叶片作为燃气轮机压气机重要零件，其质量如何直接影响燃气轮机整体功能发挥和使用安全。毕竟燃气轮机机片对自身材料特征、形状特点、尺寸要求长度及流体动力学特性等要求较高。但因叶片是受使用寿命限制的，其在长期运行过程中会有一定破损，甚至产生一些裂纹。即便是美国GE公司的9E型燃气轮机压气机是比较先进的设备，但是其叶片在长期运行过程中也难免受到一些损伤，而使其不能更好的发挥其作用。如何更好的对9E型燃气轮机压气机断叶片进行相应分析，已经成为相关部门值得思索的事情。

1 9E型燃气轮机压气机故障

某电厂9E型燃气轮机压气机在实际运行过程中，其轴承监测显示其速度在增加，经过一段观察之后，发现增加的幅度与美国GE公司设定的报警值还有一定距离，且机组能持续运行，因此，并未采取相应措施。然而随着机组持续运行，突然发出报警信息，燃气机组也因排气超温而自动跳闸，发电机短路跳闸、高振动跳闸停机。所有跳闸前后时间与正常停机惰走时间一致的，其惰走之后为正常盘车。为了弄清其原因，工作人员对燃烧室进行了检验，然而在启动燃烧室中的排放管线的时候失败，却发现燃烧室内存有一些块状金属物，将火嘴拆开检查后，发现叶片残块。再对其进行目视检查时，发现压气机第1~15级叶片处于完好状态，但是在对第1~16级页顶及各级动叶进行检查的时候，却发现其内缸中有明显的擦痕，对第16级叶片检查时，也出现了不同程度的擦痕。当对缸体内第17级叶片进行检查的时候，发现其静叶片受损且情况严重，甚至在压气机下缸体内发现散落的叶片残块。在对其进行进一步检查的时候，发现一些叶片的断口已有呈明显的断口特征，且通过肉眼就能分辨出疲劳源点、疲劳裂纹扩展和失稳断裂区，一些断口因疲劳源相对较多，可以发现疲劳扩展区表面比较粗糙。此外，在未断裂脱落动叶片中，也可以在其根背部发现裂纹。

2 9E型燃气轮机压气机断叶片进行分析

2.1 燃气轮机压气机叶片损坏原因

燃气轮机压气机叶片损坏原因很多，其中振动是主要因素。叶片振动损坏一般分为强迫振动损坏和颤动损坏。而不管是强迫振动损坏，还是颤动损坏，其都与振动力、频率阵型和振幅有关系。对于气压机来说，其气流振动力是有周期性的，但是其只有在激振力频率和叶片频率一致情况下，叶片才会产生共振。在级内叶片中，频率是分散的。当振激发生时，则会产生与同一个级别内一个或者是几个叶片相一致的频率，强迫振动损坏的产生就是由于这种激振频率过大而产生的。通常情况下，在一级叶片中，只有一个或者几个小的叶片会产生较大 的强迫振动，但是不会出现相同位置和共同振动的情况，因此，一般情况下共振疲劳故障只会在少数的叶片上出现。振幅的能量通常是来自于叶片的激振，而激振的幅度一般是固定的，所以叶片的振幅一般会保持一个固定的数值，不会发生变化，并且形成恒定的振幅。强迫振动所产生的疲劳特征则主要是由于高度的疲劳而造成叶片受损，以叶片端口的疲劳狭窄为主要的表现，在气流振动力的作用下，不需要脉动则能够形成颤振，也就是说，只有在气动条件下，才能够产生颤振并且对叶片造成损坏。颤振是以振形固有频率基础上进行振动的，其振动与否与转速倍频无太大联系，只有在60%~80%速倍频下，才会发生叶片颤振。而颤振的振幅需要在积蓄达到一定程度的情况下，才能够造成振幅的发散，并且使振幅应力不断的扩大，造成叶片疲劳受损。在有些特定的情况下，同一级的叶片在收到振型、频率会同时发生颤振，但是叶片的振幅却不是完全一致的，因此这种情况下也可能造成叶片的断裂。

2.2 对9E型燃气轮机压气机故障原因进行分析

从上面叙述中可以看出本次故障源为第17级动叶片，其性质为振动疲劳断裂。检查中发现17级动叶片断裂断口特征、裂纹源部位相同，且不同叶片疲劳裂纹扩展也相同，其叶片断裂口一般应力疲劳断口，这就说明受力状况基本相同，其断裂性质也相同。因第17级动叶片中的多数叶片属于同时疲劳断裂，其断口疲劳源点较多，穿晶裂纹、疲劳扩展区相对粗糙，使得断裂脱落动叶片根部易产生疲劳裂纹。因此，9E型燃气轮机压气机在振动疲劳断裂和颤振断裂中，第17级叶片断裂原因为颤振的可能性较大。

3 结论

压气机作为燃气轮机重要部件之一，其在燃气轮机运行过程中有重要作用。其效率是可以作为燃气轮机性能参数的，其安全性能如何也与压气机有一定关系。而叶片作为气压机重要组成部分，其对燃气轮机能否正常运行也是有一定关系的。随着9E型燃气轮机在企业中的使用，人们开始关注气压机使用安全和寿命问题，毕竟燃气机在长期运行过程中，气压机叶片易受损，甚至产生裂纹，进而影响其正常工作。在这种情况下，就应该对影响压气机寿命和安全的问题进行分析，以便更好的解决9E型燃气轮机断叶片问题。

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