【簡述】2009年06月19日，某電廠330MW汽輪發(fā)電機(jī)組，轉(zhuǎn)子葉片A1振型共振，導(dǎo)致中壓缸第5級動葉葉片斷裂，造成2號發(fā)電機(jī)組被迫停運(yùn)。
【事故經(jīng)過】2009年06月19日03時(shí)37分48秒，2號機(jī)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(nèi)清晰聽見機(jī)組的振動聲，運(yùn)行人員迅速減少電熱負(fù)荷。03時(shí)39分45秒，2號機(jī)軸振保護(hù)動作，高中壓主汽門、調(diào)門、中低壓回轉(zhuǎn)隔板關(guān)閉，本體疏水聯(lián)動開啟，各級抽汽段逆止門、電動門聯(lián)動關(guān)閉。潤滑油泵、頂軸油泵聯(lián)動運(yùn)行正常、供油壓力正常，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速下降至2000～1700rpm時(shí)，機(jī)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(yùn)行人員立即破壞真空緊急停機(jī)，手動打跳B汽動給水泵，啟動電動給水泵，停運(yùn)A汽動給水泵。04時(shí)11分，機(jī)組轉(zhuǎn)速到零，電動盤車盤不動，值長迅速組織人員進(jìn)行手動盤車依然盤不動。04時(shí)39分，再次啟動盤車，盤車電流在20-40A之間大幅度擺動，轉(zhuǎn)子仍然盤不動。04時(shí)41分，盤車電流顯示最大、盤車熱偶動作跳閘。后進(jìn)一步組織人力進(jìn)行盤車，但也盤不動。隨即值長與專業(yè)技術(shù)人員溝通后決定關(guān)閉所有汽輪機(jī)本體疏水進(jìn)行燜缸。05時(shí)00分，繼續(xù)組織人力進(jìn)行手動盤車，其間又試投盤車進(jìn)行電動盤車，轉(zhuǎn)子還是未盤動。08時(shí)00分，重新調(diào)整頂軸油壓，電動啟動盤車后仍然無效。08時(shí)30分，進(jìn)一步組織人力盤動轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子相位約轉(zhuǎn)動100度后卡死，人力再無法盤動。
事故發(fā)生后，繼續(xù)執(zhí)行燜缸措施，運(yùn)行人員和檢修公司每6小時(shí)進(jìn)行手動盤動轉(zhuǎn)子。06月21日09時(shí)40分，能夠手動盤動轉(zhuǎn)子，隨后值長下令啟動盤車，電動盤車正常（轉(zhuǎn)子軸晃動0.03mm、盤車電流22.4A、機(jī)組偏心47.49μm），此后，連續(xù)盤車使轉(zhuǎn)子狀態(tài)參數(shù)穩(wěn)定在軸晃動值為0.02mm；盤車電流23.09A，機(jī)組偏心30.21μm（正常狀態(tài)下軸晃動0.017mm、盤車電流22A、機(jī)組偏心31～33μm）。06月28日，2號機(jī)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(xiàn)浮動油檔磨損較大，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(xiàn)汽輪機(jī)中壓缸2號隔板套卡澀，旋轉(zhuǎn)隔板汽封齒卷出、動靜連接螺栓及定位銷全部斷裂，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(yán)重，6、7、8級動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(zhuǎn)隔板結(jié)構(gòu)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3600Hz的激振力頻率，有發(fā)生A1共振的可能。
2. 通過對拆下葉片的仔細(xì)觀察分析，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)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脹系數(shù)的差別所致，一方面是因?yàn)檠b配時(shí)全周過盈量不夠，從而使得振動下傳至葉根第一齒工作面，如果振動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(dǎo)致葉根齒靠近內(nèi)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(yīng)證，斷口裂紋是從內(nèi)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(yīng)力。
綜上所述：該級葉片的損壞，是設(shè)計(jì)和裝配的綜合原因造成的事故，設(shè)計(jì)振動頻率軸向A1沒有調(diào)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(zhuǎn)隔板后面，其具有較為復(fù)雜的汽流激振，運(yùn)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(zhuǎn)隔板的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，即將隔板導(dǎo)葉前面的隔板體腔室之間的隔斷筋加工掉，使得導(dǎo)葉前面的腔室形成整圈貫通的環(huán)形腔室。這樣，旋轉(zhuǎn)隔板的調(diào)節(jié)方式由噴嘴調(diào)節(jié)變?yōu)楣?jié)流調(diào)節(jié)，可以大大的改善該級動葉片的工作狀況。
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(shè)計(jì)上調(diào)開A1振型的共振頻率，采用調(diào)整噴嘴只數(shù)，即減少6只噴嘴，使得激振力頻率變?yōu)?300Hz，這樣可以避開前5階頻率。
3. 更換中壓第5級整級動葉片。
4. 更換中壓第6級14只損傷較嚴(yán)重的動葉片；其余葉片圓滑修復(fù)現(xiàn)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(zhuǎn)隔板）的結(jié)構(gòu)，補(bǔ)充加工板體腔室，形成全周進(jìn)汽模式，通過增加節(jié)距來調(diào)整噴嘴只數(shù)為66只。
7. 中壓第6級動葉和修復(fù)后的旋轉(zhuǎn)隔板在電廠運(yùn)行一個(gè)大修周期（4年）后作相關(guān)檢查。