柴油发电机事件分析总结
柴油发电机事件分析总结
1、产品概述：
我厂柴油发电机为泰州德锋柴油发电机有限公司提供的产品。柴油机型号：4012-46TAG2A柴油机编号：DGBM6033U13199柴油机机组功率1200KW
2、事件经过：
201*年10月18日，空载试验柴发，第一次启动失败，就地发“柴发故障”报警，复位后第二次启动正常。
201*年11月12日，厂家对柴油机排气口位置的防水盖进行配重，为使防水盖的打开角度更大。
201*年11月12日，厂家通知已处理好，启动柴油发电机四次成功，无故障。
201*年11月14日，生技部、生产准备部、三期维护部及厂家现在试运柴发，无异常，厂家认为是柴发排气管道压力问题。
201*年11月18日，生准部启动柴油发电机失败，联系厂家到厂处理。201*年11月29日，柴发厂家增加蓄电池至电调的电缆一根，减小电缆电阻。
201*年11月29日，启动正常。
201*年12月03日，远方启动3次，就地启动3次正常。201*年12月04日，远方启动3次，就地启动3次正常。
3、原因分析：
柴油发电机启动过程：
当柴发接收到DCS发出启动柴油机命令时，延时1秒，启动柴油发电机，启动后立马启动柴油机的电调，电调是通过柴油发电机所带的两个蓄电池（每个为14V）串联发出26.4V左右的直流电带动直流调速电机启动，如果柴油发电机启动瞬间，蓄电池的压降会较大，现场实测是瞬间降低至17.8V，启动过程中压降太大，电调会启动失败；如电调启动成功，电调启动后齿轮与柴油机齿轮啮合，PLC逻辑发柴油机直流调速电机的启动命令为5秒，在这5秒内如果柴油机的转速达到400转，电调模块会自动发出直流调速电机齿轮脱扣命令，达到400转后，柴油机内部压缩的柴油会压缩点火，启动柴油机。
柴油发电机出现启动不了，11月12日厂家认为原因为：柴油机的排气管出口位置防水盖开启角度小，在柴油机排气管内有一测压元件探头，测压元件的压力探头测得的数据直接传输至电调（带动柴油机压缩的直流电机调速器）的内部模板上，当柴油机压力探头测量的压力超过设定压力时，就发出直流调速电机停止命令，直流调速电机未带到柴油机旋转到400转就脱扣，柴油机压缩的柴油无法点火，无法启动柴油机，柴油机防水盖开启角度小，导致排气管路压力大，发出过压信号，脱扣直流调速电机。实际于201*年11月15日对排气口进行改造，201*年11月18日启动柴发失败。
经过再次检查实测，现场量启动初始时间蓄电池的电压降低至17.8V（此电压下能启动），201*年11月29日泰州德锋厂家与柴发原厂德国帕金斯厂家共同研究提出启动过程中蓄电池压降过大，需减小压降，于是增加柴发就地接线盒至柴油发电机电调的正负电缆一根，并接在接线盒至电调的电缆端子上（从蓄电池顶部的接线盒到电调的电源线，电源是从蓄电池先接至接线盒，在从接线盒至电调），减小电缆电阻，减小启动过程中蓄电池至电调的电压降。改线后201*年11月29日启动3次成功。201*年12月03日远程启动3次成功，就地启动3次成功，201*年12月04日远程就地启动成功。
扩展阅读：宁东发电2号机组叶片事故调查报告
宁夏京能宁东发电有限责任公司2号机组
叶片断裂事故调查报告
宁夏京能宁东发电有限责任公司一期2×660MW工程汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产的超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、间接空冷凝汽式汽轮机，机组型号为CLNJK660-24.2/566/566型。其中2号机组于201*年6月20日完成168小时试运后进入商业运行。6月25日2号机组停机临修，7月8日临修结束，经过机组轴系加装配重，7月9日正常启动，带满负荷运行。201*年7月19日2号机组运行中发生中压第六级（中压末级）的N-35叶片断裂，8月16日修复后恢复运行。201*年10月10日，2号机组运行中又发生1号低压转子反向（调端）次末级的2-32叶片断裂。
鉴于宁夏京能宁东发电有限责任公司2号机组在三个月内先后发生两次汽轮机叶片断裂事故，机组跳闸停机，严重影响了电厂的正常运行，造成经济损失，本着“四不放过”的原则，集团决定成立宁夏京能宁东发电有限责任公司2号机组叶片断裂事故调查组，聘请了华北电科院和西安热工院等外部专家，就叶片断裂事故发生的原因、损失和事故的责任进行调查，提出对相关责任单位和责任人的处理意见。同时制定机组修复的技术路线和时间安排。
一、调查过程
201*年10月21日集团公司“宁夏京能宁东发电有限责任公司2号机组叶片断裂事故调查组”由集团公司总工程师、调查组组长关天罡带队，赴宁夏京能宁东发电有限责任公司开展事故调查工作。
10月21日下午17时，在宁夏京能宁东发电有限责任公司办公楼一层会议室召开了事故调查工作启动会，集团公司事故调查组成员，事故调查组外聘专家，宁夏京能宁东发电有限责任公司领导班子有关成员，宁夏京能宁东发电有限责任公司部分中层干部和相关技术管理人员参加了会议。会议由集团公司安全与科技环保部主任梅东升主持并宣读了京能集团办字[201*]456号文《关于成立宁夏京能宁东发电有限责任公司2号机组叶片断裂事故调查组的通知》（以下简称“事故调查通知”），会议听取了宁夏京能宁东发电有限责任公司对事故过程的介绍，会议确定成立了制造、安装及设备监造调查小组和生产运行及调整试运调查小组分别开展事故调查工作。会上集团公司总工程师关天罡对事故调查工作和发挥专家作用提出了具体要求。会后事故调查组和专家一同对2号机组低压叶片断裂情况进行了现场外观察看。
10月22日上午8:30至11:30，在宁夏京能宁东发电有限责任公司办公楼二层会议室进行了“宁夏京能宁东发电有限责任公司2号汽轮机1号低压转子次末级叶片断裂原因分析以及处理”讨论。集团公司事故调查组和专家，宁东发电有限责任公司相关领导以及发电部、设备部相关人员参加讨论。工作组和专家听取了宁东发电有限责任公司对设备修复计划和检查项目及方法的介绍。专家组成员根据现场观察和测量对叶片断裂情况从不同的角度进行了分析，对检查项目提出了建议。从断面疲劳纹及其纹路趋向明显，疲劳扩展区面积约为整个断面的2/3的宏观相貌来看，专家普遍一致的看法趋向于叶片为典型的疲劳断裂。会议要求宁夏京能宁东发电有限责任公司根据专家的意见从事故预防的角度出发，完善检查和检修计划，会议最终形成了《京能宁东2号机组低压叶片断裂分析会议纪要》。
按照集团公司事故调查通知的要求，事故调查组参与了宁夏京能宁东发电有限责任公司2号机组低压叶片断裂的检测和修复计划以及方案和技术措施的制定，并在机组修复过程中进行现场监督和指导，对检验和修复工作中出现的具体问题提出建议和要求，以保证修复工作的质量。
按照事故调查组的工作分工，两个调查小组分别开展调查工作，同时要求宁夏京能宁东发电有限责任公司尽快联系有技术资质的单位对低压次末级断裂叶片进行相关的金属检验和技术分析，并对哈尔滨汽轮机厂生产的，近年来发生转子断叶片的机组进行调查。
制造、安装及设备监造调查小组查阅了水洞沟项目监造合同、叶片监造记录等相关资料，结合断裂叶片的检测分析报告形成了《制造、安装和设备监造调查小组调查结论》。
生产运行及调整试运调查小组通过与当事人的交谈、资料查阅、机组运行参数调阅的方式，对宁夏京能宁东发电有限责任公司2号机组试运和运行情况以及发生的异常状态进行了调查，并对异常状态进行分析，形成了《宁夏京能宁东发电有限责任公司2号机组试运和运行期间异常状态的调查及分析》。在断裂叶片的金属检验和分析过程中，调查小组对检验情况进行跟踪，对检验工作和与制造厂的交流进行了促进。
201*年10月15日至年10月22日，宁夏京能宁东发电有限责任公司按照事故调查组的要求安排专人对哈尔滨汽轮机厂制造的汽轮机组近年来发生转子断叶片的三个电厂进行了调查，并编写了《哈汽汽轮机转子叶片断裂调研报告》。
10月31日，宁夏京能宁东发电有限责任公司将次末级32号叶片叶根部分以及相邻的33号叶片送到华北电力科学研究院有限责任公司金属所作进一步的检测。
二、事故过程
(一)中压末级叶片事故断裂过程
201*年7月19日05:28:05，宁夏京能宁东发电有限责任公司2号机组当时负荷528MW，突然汽轮机跳闸，发电机解列，高低压旁路开启，锅炉保持燃烧未灭火。ETS首出为“汽机轴振大”。TDM记录的历史数据表明，跳闸瞬间的汽机1瓦轴振大幅上升到X向500μm、Y向497μm，2号瓦轴振大幅上升到X向256μm、Y向239μm，其他各瓦轴振或台阶式上升或异样波动。
2号机组汽机跳闸之前运行主要参数如下：有功负荷528MW，无功2.3MVar，主汽流量1647t/h，主汽压力23.2MPa，主汽温度568℃，再热汽温564℃，调节级压力14.6MPa，背压10.7kPa，润滑油压力0.136MPa，润滑油温度41.8℃，各段抽汽温度：1段362℃、2段311℃、3段469℃、4段342℃、5段308℃、2段265℃、7段184℃,轴向位移0.56/0.55/0.72/0.70mm。轴系振动情况：1瓦X向116μm、Y向83μm、瓦振25.27μm；2瓦X向46.8μm、Y向52.3μm、瓦振13.6μm。1瓦轴承温度为70℃／73℃、回油温度54℃；2瓦轴承温度为70.3℃／71℃、回油温度56℃。各热力参数及设备运行指标均在正常范围之内且稳定。
汽机跳闸之后交流润滑油泵正常联锁启动，各主汽门和调速汽门、抽汽逆止门迅速关闭，惰走过程中现场检查、听音未发现异常，顶轴油泵正常联锁启动。06:37:00手动MFT锅炉灭火。06:53:21汽轮机转速到零，投入盘车，电流36A，转子惰走时间85分钟。
7月19日当天下午华北电科院振动专家到达现场，通过对机组试运及投产以来的振动数据进行分析，认定振动数据真实可信，判断高中压缸内有转动部件脱落，需揭缸检查。
调阅机组各项运行参数记录和振动曲线，宁夏京能宁东发电有限责任公司2号机组投产之后运行较为平稳，事故发生时除机组振动外，汽轮机其他运行参数未见异常情况。
(二)低压次末级叶片事故断裂过程
201*年10月10日21:41:00，宁夏京能宁东发电有限责任公司2号机组运行中多点轴振突然增大和报警，其中变化最为剧烈的3瓦X向轴振由75μm突升至216μm，2、4、5瓦轴振有明显增大（2瓦X／Y分别由37μm／75μm增大到54μm／117μm，4瓦X／Y分别由57μm／31μm增大到147μm／139μm，5瓦X／Y分别由79μm／65μm增大到144μm／100μm），1瓦和6瓦的轴振略有增加，7瓦轴振略有下降，8瓦和9瓦轴振没有变化。在瓦振方面，3瓦振动由8μm增大到16μm，4瓦振动由4μm增大到26μm，其它各瓦振动变化不明显。此前机组负荷667MW，总煤量330t/h，主汽压力24.15MPa，再热汽压3.90MPa，调节级压力18.56MPa，背压11.44KPa，轴向位移四个测点显示0.782/0.782/0.859/0.997mm,各段抽气温度1段364℃、2段314℃、3段471℃、4段357℃、5段304℃、6段261℃、7段159/186/170/147℃,低压轴封温度165℃，系统无任何重大操作，机组其他运行参数均正常。
机组发生振动后，运行人员立即快速减负荷并到就地对汽轮机本体进行听音检查，未发现明显异常。同时集控室内运行人员对DCS画面TSI等各系统的相关各参数进行检查，除振动外其它参数均无明显变化。21时45分，3瓦振动继续增大（X向242μm，Y向184μm）。21时54分，3瓦X向轴振保护动作（轴振保护定值250μm，有2秒延时以防止保护误动作），汽轮机跳闸，首出“汽机轴振大”，跳闸瞬间3瓦和4瓦轴振最大（3瓦X向261μm，Y向198μm；4瓦X向156μm，Y向148μm），其次是1瓦、5瓦和2瓦。
汽机跳闸后，发电机解列，各抽汽逆止门全关，高排通风阀全开，锅炉RB动作自动减燃料，高低旁自动开启。21时58分，汽机转速降至201*转/分时破坏真空。21时59分，机组背压19.9kPa，手动MFT锅炉灭火。22时14分停送、引风机，锅炉闷炉。22时30分，汽轮机转速到零投盘车，盘车电流37.5A，偏心97.9μm，惰走时间36分钟。
调阅机组各项运行参数记录和振动曲线，宁夏京能宁东发电有限责任公司2号机组自中压末级叶片更换后运行较为平稳，事故发生时机组轴系振动增加表现为瞬时和均衡性，且主要为工频分量，是典型的轴系失衡形态。除机组振动外，汽轮机其他运行参数未见异常情况，说明此次2号机组振动的增大系机组自身原因引起。
10月12日上午，检修人员进入#1低压排汽缸内检查，从调端末级叶片处观察到末级静叶有一处约10×15mm左右的打伤缺口，另有三处打伤痕迹，初步判断为低压次末级叶片断裂。
三、事故造成的设备损坏及修复计划
(一)中压末级叶片断裂事故造成的设备损坏及修复计划8月5日揭缸检查发现中压末级叶片断裂事故造成高中压转子中压第六级N-35叶片（叶片高度235mm）几乎齐根断裂，脱落部分的长度约210mm，N-34和N-36级叶片叶顶处有损伤，中压第六级围带阻汽片全部磨平，中压第六级隔板静叶沿周向中间部位挤压变形。
根据揭缸检查发现的问题，宁夏京能宁东发电有限责任公司制定了如下检查和检修工作：对哈汽提供更换的中压末级N－34、35（断裂叶片）、36新叶片做金属检测，合格后更换；对高、中压转子全部叶片做着色检查；对中压第六级隔板静叶全部进行着色检查；中压第六级隔板暂时不做更换处理，此次检修期间进行修复并做好测绘工作，哈汽提供备件，待机组大修时更换；N－35残存叶根由厂家带回作进一步的检测分析。
(二)低压次末级叶片断裂事故造成的设备损坏及修复计划2号机组1号低压缸揭缸之后进行了彻底检查。1号低压转子调端次末级N－32叶片断裂，断口距叶根约120mm（叶片总长352mm），脱落部分长度约232mm左右，因撞击、挤压造成局部缺损和变形，并落入5级与6级隔板之间下部。断裂叶片其他部位造成的设备损坏有：对相邻N－31、33叶片叶顶造成撞击性损伤；使1号低压缸调端末级隔板部分静叶片形成局部的凹坑、变形和缺损，其中5片静叶出汽侧打出约8×5mm的缺口；对1号低压转子23片调端末级叶片的进汽侧造成深度约5～10mm不等的损伤，其它部分叶片有划伤痕迹；使次末级下部3道围带阻汽片部分损坏。
根据揭缸检查发现的问题，结合哈汽厂同类型机组已出现的多起断叶片事故，本着彻底解决消除隐患的原则，宁夏京能宁东发电有限责任公司按照事故调查组的要求，最终确定了如下机组检查和修复项目：断裂的叶片以及相邻叶片送华北电科院进行失效分析；1号低压转子反向次末级动叶片更换#31、#32（断裂叶片）、#33三片；1号低压转子反向末级80片动叶片全部更换；新叶片到现场后全部做金属检测；1、2号低压转子所有动叶片和静叶全部做金属检测，根据哈汽提供的修复方案对检查出有缺陷的动、静叶片现场修复；对联轴器螺栓和低压内缸螺栓以及中低压导汽管螺栓进行金属检验；叶片更换完毕后委托华北电科院现场进行1号低压转子低速动平衡试验并配重；对2号低压缸反向3、4级隔板汽封间隙在修前进行贴橡皮膏检查，汽封间隙调整至合格范围内；凝汽器汽侧检查；对1～6轴瓦翻瓦检查并进行金属检验；油档检查调整；对轮组合晃度检查调整及轴系中心复查调整；检修后启动阶段由华北电科院进行轴系振动监测和高速动平衡配重。
四、机组修复情况
(一)中压末级叶片事故修复情况
检修工作从201*年7月19日开始至201*年8月16日结束，工期为29天，检修施工队伍为山西力能电力设备安装有限公司。为加强检修力量，宁夏京能宁东发电有限责任公司通过集团公司邀请了京能热电、华宁热电、康巴什热电和国际电气汽机本体检修专家共4人，对本次检修进行了全过程的技术指导和质量验收。揭缸之后，用内窥镜检查抽汽管道及导汽管未发现异物或损伤痕迹。更换叶片装配前确认单个叶片频率记录和力矩平衡记录，保证装于同一叶轮的叶片的频率分散度不大于6%；用酒精对叶片和叶轮上的叶根槽道进行清洗确认无杂物；按B/Z56.65.201*《汽轮机叶片静平衡顺序工艺准则》排序依次装入叶片；最后装入的两只叶片交错装入，装入时将叶片做轻微扭转和弯曲（减少围带及出汽边的修磨量）。对中压转子的静叶、动叶进行了100%的宏观检测和100%的渗透检测，对检测发现有局部损伤的叶片进行了打磨和矫正处理，消除应力集中点，保证叶片使用的安全性。
(二)低压次末级叶片修复情况检修工作自201*年10月10日开始至201*年11月5日结束，工期为26天，检修施工队伍为山西力能电力设备安装有限公司。所有金属检验项目委托西安热工研究院进行。叶片更换工作由哈汽派出专业人员到现场完成。
对损伤的1号低压转子调端次末级三个叶片进行了更换。1号低压转子调端末级叶片有23片进汽侧被断裂的次未级叶片撞伤，损伤深度约5～10mm不等，其它部分叶片有划伤痕迹。对1号低压转子调端末级全部80个叶片进行了更换。
1号低压缸调端末级隔板有5片静叶在出汽侧被断裂的次未级叶片的部分脱落物打出约8×5mm的缺口。去除损伤部分，并进行了圆滑过渡处理。
1号低压缸调端第5级下半隔板出汽侧静叶持环因叶片断裂撞击造成局部破损（左下650mm处），进行了打磨处理。下半复环汽封局部变形脱落，由钳工剔除，待以后彻底处理。
西安热工研究院对1、2号低压转子全部叶片（包括新更换叶片）、1／2号低压缸上半和下半静叶合计12级、1～6号轴瓦、总计72个联轴器螺栓、280个大于等于M32的低压内缸螺栓、96个大于等于M32的中低压导汽管螺栓进行了金属检测。
揭缸之后，用内窥镜对五、六、七段抽汽管道进行检查，均未发现异物和损伤情况。对高、低背压凝汽器内部进行了全面检查，不锈钢冷却水管外壁、凝汽器内部支撑管焊缝无开裂、内部构件完好。对低压侧凝汽器淋水板上部、热井内杂物和凝结水泵入口滤网进行了清理，未发现叶片脱落物。检修结束后，启动循环水泵进入汽侧进行查漏，无泄漏；对凝汽器汽侧灌水查漏，管板无泄漏。
本次检修对1～6轴瓦进行了翻瓦检查，轴瓦垫块与轴承座接触均匀，接触面积均超过85%。轴瓦乌金均无脱胎现象，与轴颈接触面均在45°左右，且痕迹均匀。各瓦顶隙都在标准范围之内。
10月17日至20日，根据华北电科院低速动平衡台安装基础要求，在汽机房零米检修跨间进行了混凝土基础浇筑。25日晚低速动平衡台集装箱到场，26日至27日进完成了低速动平衡试验台的基础设备安装和找正工作，27日晚22时30分开始了1号低压转子在平衡台的连续盘车。28日上午开始进行低速动平衡试验，根据试验结果实施配重方案：调端加重442g∠140°，电端取下原始出厂配重438g∠215°。配重之后再次进行转动测量，调端和电端的残余不平衡量分别为51.6kgmm和108kgmm，小于标准规定的238.72kgmm，达到合格要求。
11月03日06时15分炉点火，开始2号机组修复后的启动工作。11时38分汽轮机挂闸冲车，12时47分进行2050转/分中速暖机期间，就地检查发现4号轴承箱靠7瓦处有异音，经确认后打闸停机，并与13时40分锅炉MFT。经对号轴承箱揭盖检查，发现联轴器护罩有一块筋板脱落，随即采取了重新焊接并对其他部位加强补焊的修复措施。11月04日00时05分2号炉点火，01时33分2号汽轮机挂闸冲转。01时53分通过1611转/分的临界转速，最大振动：1瓦X向195μm、Y向185μm,2瓦X向165μm、Y向208μm。针对#2汽轮机1、2瓦过临界期间振动大，现场振动专家认为主要是高中压转子的一阶不平衡量过大，需要在转子中间位置加平衡配重的方式来消除。经过计算确定高中压转子中部平衡孔位置加重1.5kg，自键相槽顺着旋转方向约40°位置，最终执行结果为1398g、∠37.5°。此外，为了消除因低发对轮存在一定的不平衡引起的6、7号瓦振动偏大问题，计算在6、7瓦之间对轮加重500g，自键相槽逆旋转方向45°位置，最终执行结果为500g、∠45°。
11月05日05时40分2号炉再次点火，08时19分#2汽轮机冲车，定速后各瓦振动均在76μm以下达到优良标准，此前的低速动平衡和后期的高速动平衡工作取得了良好的效果。
11月15日09时50分，2号机组并网。17时55分机组带负荷600MW，振动情况良好：1瓦X向83μm、Y向57μm，2瓦X向62μm、Y向64μm，3瓦X向39μm、Y向31μm，4瓦X向45μm、Y向51μm，5瓦X向61μm、Y向46μm，6瓦X向43μm、Y向50μm，7瓦X向61μm、Y向54μm，8瓦X向51μm、Y向59μm，9瓦X向28μm、Y向47μm。
五、事故对生产造成的影响
201*年7月19日发生的中压末级叶片断裂事故和201*年10月10日发生的低压次末级叶片断裂事故分别造成宁夏京能宁东发电有限责任公司2号机组停运29天和26天。
中压末级叶片断裂事故使中压第六级隔板静叶产生的变形，阻汽片全部磨平，因备件原因今至还未进行更换和处理，对当前机组运行的经济性产生不利影响。
低压次末级叶片断裂事故使1号低压缸调端次末级围带阻汽片部分受损，目前进行了打磨修复，还需要今后适时更换，这也对当前机组运行的经济性产生不利影响。
六、事故造成的经济损失
夏京能宁东发电有限责任公司2号机组中压末级叶片断裂后委托山西力能公司揭缸检修，施工费用16万元，更换受损的三个叶片价值9万元，检修材料费45万元，此次事故累计造成的直接财物损失70万元。由于哈尔滨汽轮机厂免费更换受损的三个叶片，最终宁夏京能宁东发电有限责任公司承担的费用为61万元。
夏京能宁东发电有限责任公司2号机组低压次末级叶片断裂后委托山西力能公司直接转入C级检修，施工费用47.2万元。委托西安热工研究院进行金属检测，检测费用35万元。叶片送华北电科院进行失效分析，试验费用8万元。委托华北电科院进行1号低压转子低速动平衡试验，试验费用35万元。更换受损的3个次末级叶片和80个末级叶片及部分辅助材料价值386.9万元，相关专家的差旅费和咨询费10万元，检修材料费32万元，此次事故累计造成的直接财物损失554.1万元。由于哈尔滨汽轮机厂免费更换受损的3个次末级叶片和80个末级叶片，最终宁夏京能宁东发电有限责任公司承担的费用为167.2万元。
两次叶片断裂事故直接造成的财物损失总计624.1万元，最终宁夏京能宁东发电有限责任公司承担的费用为228.2万元。
宁夏京能宁东发电有限责任公司2号机组两次叶片断裂事故总共造成机组停运55天。
七、哈尔滨汽轮机厂近年来发生转子断叶片机组情况调查介绍201*年10月15日至年10月22日，宁夏京能宁东发电有限责任公司调查人员分别对由哈尔滨汽轮机厂制造并发生了转子断叶片的山西大同第二发电有限责任公司8号600MW亚临界直接空冷机组，营口电厂4号600MW超超临界湿冷机组，河源电厂600MW超超临界湿冷机组进行了调查。其中营口电厂4号机组叶片为日本三菱公司制造。
山西大同第二发电有限责任公司8号机组201*年3月投产发电，201*年7月发生断叶片事故，机组运行周期为一年四个月。断裂情况为：（1）Ⅱ低压缸低压转子正向第5级（次末级）K17动叶片从叶根处断裂。哈汽厂给予的答复是有原始痕迹，属制造缺陷。断裂叶片根部裂纹从出汽侧向进汽侧扩展，裂纹长度占叶片截面长度的80％（约95mm），断面比较平整，断面颜色由深到浅。分析认为该叶片存在原始制造缺陷，经过长时间反复疲劳运行产生裂纹，裂纹逐渐扩展，在离心力的作用下该叶片断裂、甩出。具体原因由华北电科院对断裂叶片进行金相分析后确定，但未找到金相分析试验报告。
华能营口电厂4号机组201*年10月投产发电，201*年3月机组大修时发现低压正向第三级(低压共五级)中的一只叶片从中间断裂。其低压末级叶片工作尺寸48英，次末级叶片工作尺寸为525mm。因华能营口电厂4号机组振动一直未超标，在运行中也未发现异常，所以该叶片的断裂在运行中未被发现。叶片断裂后直接掉落到抽汽口中，未损伤其他动、静叶片。西安热工院实验分析结论为：（1）叶片断裂的性质为腐蚀疲劳断裂。（2）叶片运行环境中的腐蚀介质是叶片发生腐蚀疲劳断裂的主要原因。（3）建议加强水质监控。
广东河源电厂2号机组低压末级叶片工作尺寸48英，次末级叶片工作尺寸为525mm，与华能营口电厂4号机组的型式相同。机组201*年8月投产发电，201*年10月叶片断裂，共运行25个月。断裂叶片为低压次末级K28号叶片,断裂位置为叶顶飞脱。因为河源电厂低压缸蒸气室围带汽封齿基本全部飞脱、磨损（汽封齿出厂时镶嵌质量较差，镶入深度不足），叶片各级均有不同程度的损伤痕迹，所以初步判断为汽封齿飞出后击伤叶片，导致叶片形成应力集中点，在运行过程中受振动产生交变应力的影响最终叶顶断裂飞出。因为河源电厂正在处理该叶片断裂事故，所以还未得出最终结论，计划委托西安热工院进行相关实验分析。该电厂技术人员初步分析认为除损伤裂纹引起断裂的可能外，频率激振引起断裂的可能性也非常大，具体情况有待进一步落实。八、技术检测结果
(一)关于中压末级叶片断裂原因分析
201*年12月20日正式收到哈尔滨汽轮机厂有限责任公司《宁夏京能水洞沟电厂2号机组中压末级叶片断裂原因分析报告》。报告论述了从宏观和微观两个方面对断口进行的分析，从化学成分、力学性能、金相分析三个方面对材质进行的分析。
1.检验分析报告相关内容
《宁夏京能水洞沟电厂2号机组中压末级叶片断裂原因分析报告》描述了叶片断口成带有放射状花样起裂点的裂纹源区，占整个断面三分之二较为平坦的扩展区，以及和扩展区呈斜75°角的瞬断区等形状特征。分析报告还反映了裂纹源区的氧化程度较扩展区严重，裂纹源区的氧化物中较扩展区多了Cl、Na、S等腐蚀性元素。
分析报告认为：“放射状花样不是起始于裂纹源区外侧的叶片表面，而是起始于裂纹源区内侧的边缘，由此推断叶片断裂的裂纹源是运行前就存在的原始裂纹。”
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司《宁夏京能水洞沟电厂2号机组中压末级叶片断裂原因分析报告》给出的分析结论是：被检测“叶片在设计上均符合安全考核准则；叶片进汽边存在的原始裂纹是断裂的主要原因，叶片晶粒粗大对叶片断裂有促进作用；建议严格把好叶片无损检测关，确保有原始缺陷的叶片不投入运行”。
2.事故调查组对分析报告的意见调查组认为：哈尔滨汽轮机厂有限责任公司《宁夏京能水洞沟电厂2号机组中压末级叶片断裂原因分析报告》中的结论是客观公正的。
需要进一步补充的分析是，从裂纹源区的氧化物中较扩展区多了Cl、Na、S等腐蚀性元素的事实说明：裂纹源区裂纹表面所处环境与扩展区裂纹表面所处环境存在差异，这种差异是由于裂纹在扩展过程中所处环境变化造成的，而环境变化的节点发生在汽机开始通入蒸汽运行的一刻。叶片在制造、安装、运输等环节所处大气环境下接触的物质成分较为复杂，而在通入蒸汽运行后，接触的物质成分就减少了。因此裂纹源区裂纹在通入蒸汽运行前就已经存在，其表面的氧化物既有通入蒸汽运行前形成的也有通入蒸汽运行后形成的，因此比通入蒸汽运行后形成的扩展区裂纹表面多了Cl、Na、S等腐蚀性元素。
此外，断裂叶片的晶粒度检测结果明显低于B/HJ419-201*标准，说明原材料质量存在一定的问题，晶粒粗大不但对叶片断裂能够起到促进作用，也可能成为原始裂纹产生的诱因。
(二)关于低压次末级叶片断裂原因分析
201*年12月20日正式收到华北电力科学研究院有限责任公司《宁夏京能宁东电厂2号机组Ⅰ低压转子次末级叶片断裂原因分析》的报告。报告显示华北电力科学研究院有限责任公司对送检的第32号断裂叶片（上、下两部分断叶）以及与32相邻的第33号完好的正常叶片进行对比分析。1.分析报告试验结果简介
华北电力科学研究院有限责任公司《宁夏京能宁东电厂2号机组Ⅰ低压转子次末级叶片断裂原因分析》报告从宏观形貌、材料的化学成分、金相组织、力学性能、断口扫描电镜(SEM)及能谱分析等方面进行了分析。
报告宏观形貌描述指出，在送检的两个叶片的叶盆侧均有明显的红色锈迹，叶片断裂的形状与锈迹的走向相似，类似的情况在其他次末级叶片中也有体现，后经能谱分析表明，这些锈迹物质全部为SiO2的附着物。断裂表面明显分为三个区域即光滑区、纤维区和裂纹源。在疲劳源部位存在一亮斑区域。
体式显微镜观察叶片断口叶盆表面以及断口附近进汽侧刃部形貌，可见在叶片进汽侧和叶盆表面均有深浅不一的加工刀痕，个别地方加工刀痕深度明显。同时表面存在凹坑，凹坑分布较不均匀，局部密集，局部稀疏甚至没有。
报告反映，第32号叶片的材质为0Cr17Ni4Cu4Nb，对其进行的化学成分分析显示其化学成分符合标准DL/T8732-201*《汽轮机叶片用钢》要求；金相组织检查断裂叶片的断口附近、疲劳源亮斑纵剖面、断口横剖面、叶根纵剖面等均为回火马氏体体，是0Cr17Ni4Cu4Nb材料的正常组织，同时根据GB/T10561-201*《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》标准，分析叶片材质中的夹杂物为B类2级，符合标准要求。报告反映，在放大倍数为45倍的体式显微镜下观察匹配断口，在其进汽侧刃部的纵剖面发现存在裂纹，进汽侧纵剖面的裂纹与叶片加工刀痕方向一致，部分裂纹起始于加工刀痕的根部，且开裂部位的刀痕深度较大。将纵剖面上的裂纹部位机械抛光后，在金相显微镜下观察其裂纹可见裂纹深入基体最长约达0.2mm左右，部分裂纹起始于加工刀痕处。用盐酸氯化铁水溶液浸蚀后，发现裂纹有穿晶扩展的趋势。在断口下部以及正常叶片的进汽侧刃部未发现有裂纹存在。
在力学性能试验分析上报告指出：断裂的“第32级叶片所检力学性能指标满足I级标准要求，第33级力学性能指标满足II/III级标准要求，即32号断裂叶片的抗拉强度和屈服强度与33号完整叶片相比均较低，尤其是屈服强度比正常叶片要低18%，而断后伸长率、断面收缩率以及冲击吸收功较完整叶片要高，表明第32级叶片的强度比第33级的完整叶片要低。”对第32、33级叶片分别进行硬度检查“检验结果可见，断裂叶片和完整叶片的硬度值均高于标准要求上限，断裂叶片的硬度分布较不均匀，进汽侧的硬度低于叶片中间部位约30HBW，同时也较正常叶片的进汽侧要低。”
断口扫描电镜(SEM)及能谱分析上报告反映：放射花纹的走向进一步确定疲劳源的位置是在叶片进汽侧刃部边缘较平滑的小平面及其附近部位，其局部表面被一层较厚的SiO2覆盖，附着物脱落部位的基体上面分布着一些小的腐蚀坑。在距离疲劳源区较近的扩展区中，可见断口表面存在成分为SiO2的附着物，沿着疲劳裂纹扩展的方向观察，表面附着物逐渐减少，至疲劳扩展区中部可见清晰的疲劳条带。叶片进汽侧表面形貌，存在大量大大小小的凹坑，报告分析认为“直径约在0.1～0.2mm（100～200μm）左右，是在叶片喷砂过程中留下的痕迹”，但均匀性欠佳。
2.分析报告综合分析及结论分析报告认为：
断裂叶片和正常未断裂叶片的化学成分均符合DL/T8732-201*《汽轮机叶片用钢》标准的规定，两只叶片各部分金相组织均为正常的回火马氏体组织。但是两只叶片的性能存在差异，在抗拉强度和规定非比例性延伸强度以及布氏硬度值上，断裂叶片明显低于正常未断裂叶片。尤其是屈服强度断裂叶片要比正常叶片低18%，其相应的疲劳极限也更低，则与正常叶片相比更易发生疲劳，这是断裂叶片更易发生疲劳断裂的材料方面的因素。
在断裂叶片断口进汽侧刃部及其附近和正常未断裂叶片上均未见有腐蚀坑的存在，因此，断口疲劳源区域腐蚀的存在并不是导致叶片断裂的主要原因，断口疲劳源区的腐蚀坑也只是起加速疲劳扩展的作用。
除断裂叶片脱落掉的上半部分脱落之后受其他叶片碰撞、挤压而导致的变形外，未发现其他叶片存在变形的现象，因此可排除水冲击导致叶片断裂的可能性。
疲劳源的平滑区并不是因附着物覆盖或者被摩擦而变成的平面，探讨其形成的原因可能是由于此处曾存在微区缺陷，同时根据平滑面的尺寸（约宽0.1mm，长度部分被SiO2附着物覆盖），接近加工刀痕的深度，所以也可能是加工刀痕截面形貌。
第32号断裂叶片断裂的位置以及断裂扩展的形貌几乎与其他次末级叶片叶盆侧的锈迹边缘走向一致。此外，对断裂叶片的断口进行扫描电镜观察，疲劳源区在叶片进汽侧，源区和疲劳扩展区覆盖着一层坚硬的SiO2，源区最多，随着疲劳的扩展SiO2含量逐渐减少。同时，在进汽侧的刃部靠近疲劳源的位置，存在大量大小不一的凹坑。没有证据证明那些较小的、尺寸在0.01～0.02mm的凹坑会对正常叶片表面产生严重的影响。而直径在0.1～0.2mm的凹坑为叶片安装前喷砂留下的痕迹，一般来说，喷砂后留下的较密集的、均匀分布的凹坑可以在表面形成压应力，在一定程度上限制裂纹的形成和扩展，但是在进汽侧刃部发现喷砂粒度不够，凹坑的分布并不是很均匀，局部区域凹坑较少甚至没有，凹坑少或没有的地方其压应力就不足，相对于其他部位就是薄弱环节，无法起到限制裂纹形成和扩展的作用。
本次断裂的叶片属于自带冠型整圈自锁叶片，在运行中叶片受力后发生一定的扭转，使叶冠互相锁紧，不形成自由叶片，以降低共振的风险，因此，自带冠型整圈自锁叶片是靠叶片的设计、加工、安装等来保证其安全运行的，对装配间隙和安装、加工精度要求也极为严格，安装和运行过程中稍有不慎就会引起共振。
本次断裂叶片的位置即在叶形的2/5位置处，在1/5～2/5叶型长度是运行扭转应力和激振应力较大的区域。在对断裂叶片的检查中，发现在断口上部约2～5mm范围内的进汽侧刃部的纵剖面位置上存在裂纹，部分裂纹起始于叶片表面的加工刀痕，裂纹的存在说明此处所受疲劳载荷较大，所以从这些方面可以推断动应力过大是导致叶片断裂的直接原因。
报告给出2号机组Ⅰ低压转子次末级叶片的断裂原因是：“叶片断裂位置所受动应力大且复杂（制造、安装中任何一点偏差都会形成叶片动应力增大，甚至在运行中存在共振），加之进汽侧刃部有较深的加工刀痕，存在一定的应力集中，同时又由于其32号叶片的性能指标与其他叶片相比力学性能相对较低，几种因素的共同作用之下，在进气侧刃部萌生裂纹，受拉应力、弯曲应力以及激振力等应力的综合作用，加速了疲劳的扩展，最终导致叶片疲劳断裂。根据叶片表面宏观检查结果，发现叶片表面喷丸存在不均匀现象，有些区域根本没有喷到，在叶片表面不能形成压应力，也会使材料的疲劳极限下降，进而会促进疲劳断裂的产生。”
3.事故调查组的意见
华北电力科学研究院有限责任公司《宁夏京能宁东电厂2号机组Ⅰ低压转子次末级叶片断裂原因分析》报告从可能诱发叶片疲劳断裂的各个方面介绍了试验检测结果，并进行全面、客观的论述。根据《宁夏京能宁东电厂2号机组Ⅰ低压转子次末级叶片断裂原因分析》的论述，事故调查组得出如下结论意见：进汽侧刃部有较深的加工刀痕，存在一定的应力集中，是叶片产生疲劳源的根源；断裂叶片材料性能指标与其他叶片相比力学性能相对较低，使其较其他叶片更易产生疲劳源；从低压次末级叶片的结构和装配工艺和测量手段上看，很难保证各叶片装配状态的一致性，如果叶片加工精度达不到要求，容易产生部分叶片动应力增大情况；叶片表面喷丸存在不均匀现象，在叶片表面不能形成压应力，减低了防止疲劳断裂的产生的作用。
九、事故调查结论和整改建议
宁夏京能宁东发电有限责任公司2号机组叶片断裂事故调查组通过全面检查、分析宁夏京能宁东发电有限责任公司2号机组监造、安装、调试、运行等各方面资料以及对相同和相似机组的运行的了解，并根据哈尔滨汽轮机厂有限责任公司《宁夏京能水洞沟电厂2号机组中压末级叶片断裂原因分析报告》和华北电力科学研究院有限责任公司《宁夏京能宁东电厂2号机组Ⅰ低压转子次末级叶片断裂原因分析》形成如下事故调查结论：
(一)调查结论
1.制造、安装和设备监造调查小组监造工作检查结论
①水洞沟项目监造合同中监造工作范围涵盖了《电力设备监造技术导则》（201*版）中需对汽机进行监造的各项内容，监造记录资料齐全。除《导则》规定的监造内容，水洞沟项目监造合同中增加了高中低压转子轴颈MT,UT检查，端部ME,HH检查，动叶片低压转子末级叶根10%的MT抽检，以及叶片型线部分及叶根加工精度检查等内容。②水洞沟项目2号汽机的中压缸末级叶片和低压缸次末级叶片处先后出现断裂，通过对监造合同内容及监造记录检查，水洞沟项目全部动叶叶片进行了100%动叶MT检测，叶片监造记录齐全且数据符合质量要求。
③按照监造合同条款要求，对本工程监造记录归档资料进行检查，从监造记录中发现的主要问题有：一是部分报告现场见证（W）的时间与报告叙述不符；二是叶片静频测量记录报告中只有合格结果报告，缺少具体测量数据。
④水洞沟项目中压末级叶片断裂事故原因是叶片存在原始裂纹缺陷，低缸次末级叶片断裂事故主要原因是叶片表面存在较深加工刀痕和喷丸不完全等多因素共同作用所导致，表明汽机厂在叶片无损检测和加工工艺等方面把关不严，同时反应出监造公司现场监造不严或存在缺失。
2.生产运行及调整试运调查小组对启动试运期间异常状态的调查结论
201*年5月26日宁夏京能宁东发电有限责任公司2号机组冷再管道发生水击时，机组转速已下降到各阶临界转速以下的318转/分；高缸排汽口上、下部金属温度没有改变，汽缸没有进水迹象；汽轮机为不进汽状态，水击引起的震动也没有通过汽流传递到转子叶片，因此冷再管道发生的水击对叶片疲劳源的生成与扩展不会产生明显的影响。201*年6月9日宁夏京能宁东发电有限责任公司2号机组的负荷波动对汽轮机的冲击较为强烈，将会影响汽轮机组的使用寿命，也可能影响叶片疲劳源的产生和扩展进程。
调试、运行暴露的问题：
①在低压次末级叶片断裂事故处理中，暴露了当值运行人员对机组振动异常增加产生的原因，危害认识不到位，处理方法产生偏差，没有在第一时刻采取紧急停机措施。
②水击事件暴露调试期间工程技术管理不严谨，各项规章制度执行不到位，造成了传动记录与实际逻辑不一致的情况。
③水击事件还暴露了调试人员和运行人员没有养成良好的操作习惯，在关闭100%高压旁路阀时没有观察减温水门跟踪情况，没能及时制止管道进水。
④负荷波动事件暴露调试过程中热工测点传动检测不严谨，造成就地变送器量程与DCS设置不一致的情况。
⑤水击事件和负荷波动事件暴露调试人员和运行人员对异常情况缺乏准确的判断能力，在事故处理上存在偏差。
3.叶片事故断裂原因的调查结论
①2号机组中压第六级（中压末级）断裂的N-35叶片在加工制造阶段就存在的原始裂纹，是此次事故断裂的主要原因。材料晶粒度不符合标准要求也对疲劳源的产生和发展起到促进作用，甚至是叶片形成原始裂纹的诱因。
②2号机组1号低压转子反向（调端）次末级断裂的2-32叶片进汽侧刃部有较深的加工刀痕，存在一定的应力集中，且其材料性能指标与其他叶片相比力学性能相对较低是其事故断裂主要原因。
③低压次末级叶片表面喷丸存在不均匀现象，有些区域没有喷到，这些区域的叶片表面不能形成压应力，减低了防止产生疲劳裂纹的作用，这是2号机组1号低压转子反向（调端）次末级2-32叶片断裂的次要原因。
④调试过程发生的负荷大幅波动，对疲劳源的产生和发展有促进作用。
(二)整改及后续工作的建议1.监造工作的建议
①加强主机及重要辅机设备采购前的调研工作，对拟选设备的质量情况充分收集信息，对历史上有质量问题的设备和厂家，采取针对措施，进行专题分析。
②针对合同产品制造工艺水平、分包情况以及新设计、新应用等特点，就重点关注的质量问题，特别是若经过调研发现制造厂的分包、分供厂商对所承接的零部件制造偶有质量问题发生时，项目公司应在监造协议中明确具体的措施，增加监造内容，主要是增加W点（现场见证点）和H点（停工待检点）的数量，确保产品生产全过程均纳入质保体系。③选取监造单位要避免以投标价作为唯一选择条件，要综合考虑业绩、质保体系、工作内容深度和人员配置。同时，为切实调动监造人员的积极性，可采用经济手段，加强考核，奖惩结合，并体现在监造服务合同中，确保监造工作不出现“走马观花”。
2.对生产运行及调整试运技术工作的建议
①严格执行逻辑修改审批制度，严格执行工程师站的管理制度，严格进行逻辑传动确认管理工作，在技术管理上落实岗位责任制。
②重视热工逻辑的审查工作，保证参与逻辑设计、逻辑审查、逻辑组态人员的技术水平，保证所实施的热工逻辑的正确性。
③坚持调试和维护期间，热工信号从根部做起的要求，逐点做好测点投入初期和保护投入时的检查确认工作，保证测点准确无误的投入。
④加强调试人员和运行人员的岗位培训。注重培养运行人员良好的操作习惯，正确的判断方法，和应急处理能力。
⑤完善事故预案的制定，加强对事故预案的演练。3.针对叶片断裂事故的原因和结果需做工作的建议
①针对中压末级断裂叶片材料存在晶粒度不符合标准要求的情况，建议与制造沟通，探讨应对措施。
②应加强对宁夏京能宁东发电有限责任公司两台汽轮机低压末级和次末级叶片定期检查工作。特别是2号机组，应纳入监视运行范畴，制定定期检查计划，在对叶片性能状态没有把握的机组投入运行初期，应适当缩小检查周期。
③中压末级叶片断裂修复过程中，对其他未更换叶片进行的检验项目不完整，鉴于中压叶片材料存在晶粒度不符合标准要求的情况，应尽快选择机会安排对中压末级叶片进行必要的检验工作。
④调试过程发生的负荷大幅波动，对机组寿命有一定的损耗，对叶片疲劳源的产生和发展有促进作用，目前不宜延长机组的大修周期。
十、事故责任认定及处罚建议(一)事故责任认定1.事故的主要责任者
哈尔滨汽轮机厂生产的叶片在加工、材质、成品检验以及热处理的均匀性等方面存在严重的质量缺陷，是导致宁夏京能宁东发电有限责任公司2号机组在投产后短时间内两次发生叶片断裂事故的最主要原因，哈尔滨汽轮机厂应承担叶片断裂事故的主要责任。
2.事故的次要责任者
①华北电力科学研究院有限责任公司调试期间暴露的问题反映其基建调试工程管理不严，有关规章制度执行不到位，热控传动检查存在疏漏，在宁夏京能宁东发电有限责任公司2号机组调试期间因压力变送器的量程参数设置错误导致发生6月9日的负荷波动事件，对存在缺陷叶片的疲劳源加速扩展有促进作用，对事故发生负有一定的责任。
②本工程的部分监造记录不够准确、齐全，说明监造工作深入把关不够。监理单位对事故发生负有一定的质量失察责任。
③宁夏京能宁东发电有限责任公司对一期工程的设计、选型、监造、施工、调试、运行负有全面技术管理职责，在基建调试及商业运行后的机组发生的异常事件和事故过程中，暴露出对机组异常现象的危害认识不足，事故处理的能力有待提高。宁夏京能宁东发电有限责任公司对事故发生负有领导和防范不足的责任。(二)处罚建议
①作为事故的主要责任者，哈尔滨汽轮机厂承担了两次修复叶片的直接费用，并应继续承担隔板更换、修复等费用。建议宁夏京能宁东发电有限责任公司根据机组的实际损失情况，保留以通过扣除质保金的方式对哈尔滨汽轮机厂的追偿权利。
②对事故的次要责任者华北电力科学研究院有限责任公司，建议扣除质保金5万元。
③对事故的次要责任者本工程的监理单位考核2万元。④宁夏京能宁东发电有限责任公司应对在基建调试及商业运行后的机组发生的异常事件和事故过程中负有相关责任的发电部和设备部进行考核，对负有管理责任的领导班子成员进行考核，并将考核结果报集团公司。事故调查有关资料：
1．《北京能源投资（集团）有限公司关于成立宁夏京能宁东发电有限责任公司2号机组叶片断裂事故调查组的通知》
2．《京能宁东2号机组低压叶片断裂分析会议纪要》
3．《宁夏京能水洞沟电厂2号机组中压末级叶片断裂原因分析报告》
4．《宁夏京能宁东电厂2号机组Ⅰ低压转子次末级叶片断裂原因分析》
5．《事故调查组阶段工作情况汇报》
6．《制造、安装和设备监造调查小组调查结论》
7．《宁夏京能宁东发电有限责任公司2号机组试运和运行期间异常状态的调查及分析》
8．《哈汽汽轮机转子叶片断裂调研报告》9．叶片修复方案10．叶片修复工作总结
11．叶片修复过程中转子无损检测报告
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