亚临界锅炉送风机叶片断裂原因分析.pdf

2013年10月
吉林电力
Oct.2013
第41卷第5期(总第228期)
Jilin Electric Power
Vol 41 No 5(Ser. No 228
亚临界锅炉送风机叶片断裂原因分析
Reason Analysis on Forced Draft Fan Blade Fracture in Subcritical Boiler
刘波
(中国能源建设集困有限公司工程研究院,北京100029
摘要:通过宏观观察、厚度测量、金相分析、电子扫描显微镜观察和元素面扫描等试验,分析了一起亚临界参数锅
炉送风机叶片斷裂事故的原因,铸造质量不合格是9号叶片断裂的原因,9号叶片最先断裂导致其他16片叶片的
破坏。指出应加强送风机的运行监控,严格管理叶片的订货和进货,结合检修做好定期检验工作。
关键词:送风机叶片;断裂;失效分析
中图分类号:TK223.26
文献标志码:B
文章编号:1009-53062013)05-0046-03
送风机是锅炉的重要辅机,如果在运行中发生销子全部断裂,主轴轮毂侧距轴端200mm轴径上
失效,会导致锅炉燃烧不稳定,造成热负荷不平衡,测量两点弯曲值1mm,旋转油封小轴断裂,扩散器
降低热效率,甚至引起停炉。叶片断裂是送风机失效拉筋开裂变形,平衡锤损坏2个
的常见原因,做好吐片失效分析有助于降低送风机
的失效概率,为安全生产提供保障。
2试验结果
某发电厂2号锅炉为亚临界参数锅炉,其额定
蒸发量为1025t/h,其送风机叶片为铸铝材质。在2.1宏观观察
一次小修期间发现2B送风机9号叶片存在裂纹
宏观观察各断裂叶片存在不同程度的破坏,大
并进行了更換,该叶片累计运行8767h,其余叶片部分叶片均为打击引起的断裂,选取断口形貌有代
累计运行13947h。检修后运行1年时,2B送风机表性的4片断裂叶片进行分析。
多个叶片断裂,送风机失效,影响了机组的正常运
通过查看全部断裂叶片背面编号,发现从1号
行。本文通过宏观观察、厚度测量、金相分析、电子扫
到17号叶片只有9号叶片出厂编号不同,经过现场
描显微镜观察和元素面扫描等试验,对该送风机叶
入员确认,该叶片是检修时更换过的叶片,选取2
片断裂原因进行了分析,确定断裂性质,从而防止类
3、9、11号?片进行分析。从叶片的宏观断裂形貌可
似事故再次发生。
以看到,2、3、11号叶片边缘有打击损坏的四坑,9号
叶片从根部折断。进一步观察可以发现4片叶片断
1事故经过
口之间存在着区别。3、2、11号叶片的断口形貌相
近,粗糙度都较大;9号叶片断口大致分为I、I2个
事故发生前2B送风机运行工况:动叶开度区域,其中I区平坦,粗糙度较小,宏观观察有金属
40%,电流50A,轴承温度37℃,轴承振动表指示光泽,占断口截面的70%;I区色泽较暗,起伏明
A:12m,B:27gm,液压油压5.0MPa。2号锅炉显,占断口截面的30%。这表明9号叶片的断裂大
2B送风机跳闻,快速减负荷(RB)动作,2D磨煤机致分为2个过程,开裂和裂纹扩展、瞬间断裂。其余
跳间,风机B侧振动增至仪表极限。2B送风机停运断裂叶片断口形貌表明是在受到较大载荷作用下的
后,对2B送风机进行了全面检査,发现17片叶片瞬间断裂。
折断,1片从近根部20mm处折断,其余断裂长短2.2排气側叶根端部厚度测量
不ー,叶片全部报废。另外轴承箱对轮侧地脚螺栓及
对2、3、9、11号叶片排气侧叶根端部进行厚度
收稿日期:2013-07-10
作者简介:刘波(1974),男,高级工程师,从事能源建设管理相关工作。
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第41卷第5期(总第228期)
Jilin Electric Power
Vol 41 No 5(Ser. No 228)
测量,测量位置见图1,结果见表1。可以看出,4片
叶片的叶根端部厚度不一致,其中9号叶片的厚度
较其他3片叶片明显偏厚,表明其规格与其余3片
不同。
出气侧
进气侧
a.Ⅱ区形貌
图1厚度测量位置示意图
表1叶根端部測厚度测量结果
叶根端部厚度/mm
出厂编号
叶片编号
位置1位置2
76114(98-18A)
6.6
10.7
720323(97-7A
4.3
8.9
720815(97-7A)
1.1
8.4
720220(97-7A)
11
4.7
8.9
b.Ⅱ区放大形貌
2.3断口的电子显微镜扫描观察与元素面扫描
图29号叶片断口的SEM像
分别从9号叶片断口的1、区,3号叶片断口
9号叶片Zn、Fe元素分布不均匀,导致基体脆
取试样进行电子显微镜扫描观察,发现其断口形貌性增大;叶片金相组织存在明显的铸造疏松和沿晶
相近,均为穿晶断裂。图2a为9号叶片断口区扫裂纹,有析出的脆性第二相,这些是导致9号叶片开
描电镜下形貌。图2b为放大形貌,图中A为纤维裂裂的重要原因。送风机叶片在旋转的过程中,受到风
纹形成表面。
机整体分布的流场、倒叶尾流流场、机激振力、重
同时对上述试样进行元素面扫描,9号叶片与3力等各方面影响,叶片承受交变的应力作用,这种应
号叶片断口Zn分布均匀,其余各元素中,9号叶片力导致叶片产生疲劳破坏。该类叶片受力最大的部
的Fe分布不均匀。由于Fe元素在铝合金中起到增位是叶片根部截面,如果考虑到断口附近的铸造缺
加脆性的作用,因此Fe元素分布不均匀容易增加陷,首先断裂发生在叶片的根部。9号叶片断口平坦
基体的脆性
的1区,对应着交变应力作用下裂纹的萌生与扩展,
2.4金相检验
而粗糙的区则是由于后期瞬间断裂导致的。该区
分别从9号叶片和3号叶片断口附近取试样进的形貌与其他断口相一致,均是受到瞬间载荷作用
行金相分析。9号叶片存在晶间裂纹,同时有明显的断裂的。因此可以判断9号叶片为首先断裂的叶片,
疏松缺陷,见图3a:3号叶片有疏松但是没有晶间裂断裂发生在叶片根部,是交变应力作用下的疲劳开
纹,见图3b。金相观察还发现9号叶片存在大量的
裂,9号叶片的断裂导致了其他16片叶片的破坏。
析出相,其形貌与AL-Fe相相符合,这种相的含量越
高,越容易增加基体的脆性。3号叶片的试样中未发4结東语
现AI-Fe析出相。
3断裂过程分析
a.加强送风机的运行监控,一旦出现振动异常,
应立即采取措施停机,避免损坏扩大
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