【簡(jiǎn)述】2009年06月19日，某電廠(chǎng)330MW汽輪發(fā)電機組，轉子葉片A1振型共振，導致中壓缸第5級動(dòng)葉葉片斷裂，造成2號發(fā)電機組被迫停運。
【事故經(jīng)過(guò)】2009年06月19日03時(shí)37分48秒，2號機2、3、4瓦X方向軸振分別從31um 、72um、46um突升至143um、223um、146um，Y方向軸振也有不同程度的升高。集控室內清晰聽(tīng)見(jiàn)機組的振動(dòng)聲，運行人員迅速減少電熱負荷。03時(shí)39分45秒，2號機軸振保護動(dòng)作，高中壓主汽門(mén)、調門(mén)、中低壓回轉隔板關(guān)閉，本體疏水聯(lián)動(dòng)開(kāi)啟，各級抽汽段逆止門(mén)、電動(dòng)門(mén)聯(lián)動(dòng)關(guān)閉。潤滑油泵、頂軸油泵聯(lián)動(dòng)運行正常、供油壓力正常，當機組轉速下降至2000～1700rpm時(shí)，機組軸振、瓦振迅速增大（2、3、4瓦瓦振分別為93um、100um、100um，2、3、4瓦軸振分別為320um、371um、400um），運行人員立即破壞真空緊急停機，手動(dòng)打跳B(niǎo)汽動(dòng)給水泵，啟動(dòng)電動(dòng)給水泵，停運A汽動(dòng)給水泵。04時(shí)11分，機組轉速到零，電動(dòng)盤(pán)車(chē)盤(pán)不動(dòng)，值長(cháng)迅速組織人員進(jìn)行手動(dòng)盤(pán)車(chē)依然盤(pán)不動(dòng)。04時(shí)39分，再次啟動(dòng)盤(pán)車(chē)，盤(pán)車(chē)電流在20-40A之間大幅度擺動(dòng)，轉子仍然盤(pán)不動(dòng)。04時(shí)41分，盤(pán)車(chē)電流顯示最大、盤(pán)車(chē)熱偶動(dòng)作跳閘。后進(jìn)一步組織人力進(jìn)行盤(pán)車(chē)，但也盤(pán)不動(dòng)。隨即值長(cháng)與專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員溝通后決定關(guān)閉所有汽輪機本體疏水進(jìn)行燜缸。05時(shí)00分，繼續組織人力進(jìn)行手動(dòng)盤(pán)車(chē)，其間又試投盤(pán)車(chē)進(jìn)行電動(dòng)盤(pán)車(chē)，轉子還是未盤(pán)動(dòng)。08時(shí)00分，重新調整頂軸油壓，電動(dòng)啟動(dòng)盤(pán)車(chē)后仍然無(wú)效。08時(shí)30分，進(jìn)一步組織人力盤(pán)動(dòng)轉子，轉子相位約轉動(dòng)100度后卡死，人力再無(wú)法盤(pán)動(dòng)。
事故發(fā)生后，繼續執行燜缸措施，運行人員和檢修公司每6小時(shí)進(jìn)行手動(dòng)盤(pán)動(dòng)轉子。06月21日09時(shí)40分，能夠手動(dòng)盤(pán)動(dòng)轉子，隨后值長(cháng)下令啟動(dòng)盤(pán)車(chē)，電動(dòng)盤(pán)車(chē)正常（轉子軸晃動(dòng)0.03mm、盤(pán)車(chē)電流22.4A、機組偏心47.49μm），此后，連續盤(pán)車(chē)使轉子狀態(tài)參數穩定在軸晃動(dòng)值為0.02mm；盤(pán)車(chē)電流23.09A，機組偏心30.21μm（正常狀態(tài)下軸晃動(dòng)0.017mm、盤(pán)車(chē)電流22A、機組偏心31～33μm）。06月28日，2號機高壓缸溫度降至80℃以下，檢修公司拆除化妝版及保溫。06月29日，解體1、2、3、4瓦，發(fā)現浮動(dòng)油檔磨損較大，且上瓦鎢金及推力鎢金有輕微的劃痕和磨損，隨后解體中壓缸后發(fā)現汽輪機中壓缸2號隔板套卡澀，旋轉隔板汽封齒卷出、動(dòng)靜連接螺栓及定位銷(xiāo)全部斷裂，斷裂葉片卡在中壓缸第6級隔板靜葉柵與氣缸底部，中壓缸動(dòng)葉第5級兩處葉片斷裂，一處斷在中間，一處斷在根部。整圈葉片都有不同程度的刮傷且有幾片葉片因碰刮變形嚴重，6、7、8級動(dòng)葉及隔板靜葉有不同的碰磨變形和凹坑。
【事故原因】
1. 中壓第5級共72片靜葉片，經(jīng)分析旋轉隔板結構形式，可能存在的激振力頻率是3600Hz。如果采用第1種約束邊界（切向A0振型572.7Hz、切向A1振型2613.8Hz、軸向A0振型1044Hz、一階扭振振型1610.2Hz、軸向A1振型3635Hz），軸向二階頻率不能避開(kāi)3600Hz的激振力頻率，有發(fā)生A1共振的可能。
2. 通過(guò)對拆下葉片的仔細觀(guān)察分析，發(fā)現轉子葉片外包小腳部位和徑向面都有許多微振磨損的痕跡，這就表明，葉片在工作狀態(tài)時(shí)，葉片徑向面之間，葉片外包小腳與輪緣之間存在較大間隙，葉片徑向面之間存在較大間隙；葉片材料與葉輪材料線(xiàn)脹系數的差別所致，一方面是因為裝配時(shí)全周過(guò)盈量不夠，從而使得振動(dòng)下傳至葉根第一齒工作面，如果振動(dòng)起始位置在葉根第一齒工作面，那么軸向A1頻率就有可能與3600Hz的高頻激振頻率共振；另一方面由于間隙偏大，使得葉片在汽流力作用下向背弧傾倒，導致葉根齒靠近內弧部位受力大大增加，而背弧部位葉根齒不起作用，在高頻激振的情況下，進(jìn)而發(fā)展出裂紋，這一點(diǎn)從斷裂葉片的斷口分析也得到了應證，斷口裂紋是從內弧發(fā)生，向背弧方向發(fā)展的；還有一方面，外包小腳與輪緣接觸不良，影響到了各工作齒的載荷分配，增大葉根的彎曲應力。
綜上所述：該級葉片的損壞，是設計和裝配的綜合原因造成的事故，設計振動(dòng)頻率軸向A1沒(méi)有調頻，是造成此次事故的直接原因。
【防范措施】
1. 由于該級葉片處于旋轉隔板后面，其具有較為復雜的汽流激振，運行工況極為惡劣，為了增加該級葉片的安全裕度，減小該級葉片的汽流激振力，將旋轉隔板的結構進(jìn)行改造，即將隔板導葉前面的隔板體腔室之間的隔斷筋加工掉，使得導葉前面的腔室形成整圈貫通的環(huán)形腔室。這樣，旋轉隔板的調節方式由噴嘴調節變?yōu)楣澚髡{節，可以大大的改善該級動(dòng)葉片的工作狀況。
2. 為進(jìn)一步提高葉片的安全性和減少裝配因素對可靠性的影響，采取從設計上調開(kāi)A1振型的共振頻率，采用調整噴嘴只數，即減少6只噴嘴，使得激振力頻率變?yōu)?300Hz，這樣可以避開(kāi)前5階頻率。
3. 更換中壓第5級整級動(dòng)葉片。
4. 更換中壓第6級14只損傷較嚴重的動(dòng)葉片；其余葉片圓滑修復現狀使用。
5. 更換中壓第6級整級隔板。
6. 改進(jìn)中壓第5級（旋轉隔板）的結構，補充加工板體腔室，形成全周進(jìn)汽模式，通過(guò)增加節距來(lái)調整噴嘴只數為66只。
7. 中壓第6級動(dòng)葉和修復后的旋轉隔板在電廠(chǎng)運行一個(gè)大修周期（4年）后作相關(guān)檢查。