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摘 要：本文主要就针对汽轮叶片运行可靠性提升的原理展开探究，在此基础上针对叶片抗疲劳性的影响因素实施了简要的分析，同时提出了相应的汽轮机组在改造过程中叶片可靠性提升的相应措施，以保障汽轮机组叶片运行的安全性。希望通过本文的探究，能够为相关的人员提供一定的参考和借鉴。
关键词：汽轮机组；改造；叶片；可靠性
我国的电站在具体运行的过程中，叶片很容易会受到各种因素的影响而出现严重的断裂破损问题，这就会使得机组的安全受到影响。就相关的资料可以了解到，汽轮机中出现最多的故障问题就是叶片断裂和破损问题，而这一问题的出现，就会使得电站出现严重的损失。所以，现阶段，针对汽轮机组实施改造就显得尤为必要，而在改造的过程中，需要严格的注意叶片的可靠性，保障叶片能够得到高效的运行。下面本文就主要针对汽轮机组改造中叶片的可靠性进行深入的研究。
1 汽轮机叶片运行可靠性的提升原理
叶片是汽轮机的主要部件，承担着把蒸汽的热能转化为机械能的功能。运行中叶片不仅要承受离心拉应力、弯曲应力以及气流脉动所造成的动态力的作用，还要受到蒸汽的冲蚀、固体颗粒的磨蚀和水质不良所造成的腐蚀作用等，工作环境复杂，叶片事故是汽轮机的常见故障。调查表明，运行中叶片事故约占汽轮机事故的40%左右，造成了较大的经济损失。20世纪70年代我国电力部门曾对汽轮机的三十余次叶片事故情况进行了统计分析，平均每次叶片事故所造成的直接经济损失达8777万元人民币，因此，国内外对叶片的可靠性和安全性提出了越来越高的要求。
在我国，汽轮机叶片疲劳寿命的预测和故障诊断研究还处于发展阶段。叶片故障诊断在许多电厂一般是通过监测轴振，根据轴振的突变来判断叶片的断裂事故，但此時叶片故障已经发生，属于事后诊断。
叶片故障诊断，包括故障信息检测、故障特征分析和故障识别。
①故障信息检测就是通过各类传感器将获取得故障信息转化为电信号；②故障特征分析是解决如何从传感器获得的信号中提取故障特征信息，是故障诊断的核心；③故障识别，即按一定的规则和标准对机械设备的故障种类、原因和部位做出判断。
因此，在汽轮机叶片寿命与故障诊断方面，还有许多有意义的工作可以进行，有待进一步的探讨。如利用振动检测获得的数据，采用限元方法计算叶片结构的变化，确定叶片裂纹或围带损坏的位置和大小；采用有限元和边界元模型对叶片疲劳裂纹扩展进行动态计算，确定临界裂纹尺寸等。
2 叶片抗疲劳性的影响因素
2.1 材料所具备的性能
利用试验的方式来材料的抗疲劳性进行分析，通过对同一种材料进行实验，了解影响材料抗疲劳性的因素，就试验的结果表明，同一种材料所具备的抗疲劳强度符合标准化强度分布规律的要求，而就不同类的叶片材料来说，其所具有的抗腐蚀性能会有所不同。
2.2 工作所具备的性质
就叶片表面来看，其在工作的时候，应用的介质主要为蒸汽。而在低压级别背景下，处于过渡区以及湿蒸汽区的叶片，其受到的蒸汽影响较为严重，很容易出现严重的腐蚀介质，而这种腐蚀介质在析出后，就会依附在叶片的表面上，这样就能够使得叶片所具备疲劳度明显的降低。
2.3 载荷的稳态性和非稳态性
所谓的载荷稳态性就是指代的稳态载荷，其主要是因为叶片在工作的过程中，通过相应的转速所体现出来的离心力和气流力构建的，这是一种稳态的热应力载荷，这种稳态载荷对于汽轮机叶片的运行影响并不大，所以，不需要过多的对其进行注意。而所谓的非稳态载荷是通过气流的激振力所体现的，其是在汽轮机启动和停止的过程中，依据离心力以及叶片所具有的自身激振动力所产生的一种具有交变性质的载荷。
2.4 叶片表面所体现出的具体情况
根据叶片表面所体现出的具体情况可以了解到，叶片在进行加工和处理的过程中，受到的影响层面。合理的利用喷丸强化的方式和高频淬火的方式，就可以有效的对叶片的疲劳强度进行合理的提升，但是不同的方式所提升的强度等级也会有所不同。
3 汽轮机组改造中叶片可靠性提升的策略
对于汽轮机组改造中叶片可靠性产生影响的因素有很多种，根据某厂的汽轮机组的维修状况进行分析，可以总结得出，在该汽轮机组的运行过程中，通过对叶片损坏状况就能够判断出叶片疲劳程度。而叶片的疲劳寿命一般会受到叶片局部应力的影响，而要想能够使得叶片抗疲劳强度可以得到有效的提升，就需要在改造的设计环节、制造环节以及安装等环节中，不断的对叶片的抗疲劳损伤强度进行提升，合理的针对动力响应、应力集中等不良因素进行消除，这样才能够使得叶片具备较强的抗疲劳可靠性。而可以采用的汽轮机组改造中叶片可靠性提升的策略有如下几种：
3.1 针对激振源实行有效的消除
要想能够使得激振源可以得到有效的消除，就需要针对制造的公差实施合理的控制，保障喷嘴之间的间距在标准的范围内，同时要确保喉宽的均匀性。另外，针对隔板要实施有效的对中分面对齐安装，防止隔板出现安装错位的现象。最大限度的对薄喷嘴的汽边厚度实施控制和缩减，针对抽汽口要采取合理的设计，保障抽汽缝隙处于狭窄的状态。尽可能的将动、静叶片轴向间隙放大，使进、排汽口腔室具有较大容积以达到汽流均匀化。
3.2 避免发生共振
调整叶片基本结构尺寸；调整连接方式和成组结构；调整连接件质量和连接刚度。这点在677HW通流改造方案中可以看到有较好的体现。
3.3 增加阻尼
选用阻尼系数较大的叶片材料；采用可以增加结构阻尼的连接件和方式。
3.4 在结构设计时尽可能避免应力集中
叶片型线过渡处尽可能平滑，进出汽边有适中的圆角半径；拉筋孔周边应倒角并打磨光滑；叶根型线过渡区有较大的圆角半径；对铆接或焊接成组围带尽可能去除残余应力。
3.5 表面强化
对容易产生应力集中的部件如叶根、拉筋孔等可采用强化技术；对工作于湿蒸汽区，且容易发生水蚀的叶顶采用淬火处理。
结束语
综上所述，严格的遵循汽轮机组叶片运行可靠性的提升原理来实施汽轮机组改造，在充分的了解到叶片所具有的抗疲劳性影响因素的基础上，采取有效的措施来使得改造中叶片的可靠性得以良好的提升，针对激振源实施有效的消除，使得共振发生的情况得到消除，加大阻尼，避免应力的集中，加强表面的强化力度等，通过这些方法来对汽轮机组改造叶片可靠性实施保障。由于我国在对汽轮机组叶片的抗疲劳可靠性的定量上尚存在一定的问题，所以，采用合理的方法来对叶片在设计、制造以及运行上进行抗疲劳可靠性保障研究，就显得尤为必要。
参考文献
[1]祝晓燕，王彦惠.汽轮机叶片疲劳寿命与故障诊断研究的发展及现状[J].电力情报，2010（2）.
[2]史进渊，张兆鹤，严宏强.大型汽轮机研究的某些新进展[J].动力工程，2014（2）.
[3]魏先英，余耀.汽轮机叶片可靠性分析[J].上海汽轮机，2012（1）.
关键词：汽轮机组；改造；叶片；可靠性
我国的电站在具体运行的过程中，叶片很容易会受到各种因素的影响而出现严重的断裂破损问题，这就会使得机组的安全受到影响。就相关的资料可以了解到，汽轮机中出现最多的故障问题就是叶片断裂和破损问题，而这一问题的出现，就会使得电站出现严重的损失。所以，现阶段，针对汽轮机组实施改造就显得尤为必要，而在改造的过程中，需要严格的注意叶片的可靠性，保障叶片能够得到高效的运行。下面本文就主要针对汽轮机组改造中叶片的可靠性进行深入的研究。
1 汽轮机叶片运行可靠性的提升原理
叶片是汽轮机的主要部件，承担着把蒸汽的热能转化为机械能的功能。运行中叶片不仅要承受离心拉应力、弯曲应力以及气流脉动所造成的动态力的作用，还要受到蒸汽的冲蚀、固体颗粒的磨蚀和水质不良所造成的腐蚀作用等，工作环境复杂，叶片事故是汽轮机的常见故障。调查表明，运行中叶片事故约占汽轮机事故的40%左右，造成了较大的经济损失。20世纪70年代我国电力部门曾对汽轮机的三十余次叶片事故情况进行了统计分析，平均每次叶片事故所造成的直接经济损失达8777万元人民币，因此，国内外对叶片的可靠性和安全性提出了越来越高的要求。
在我国，汽轮机叶片疲劳寿命的预测和故障诊断研究还处于发展阶段。叶片故障诊断在许多电厂一般是通过监测轴振，根据轴振的突变来判断叶片的断裂事故，但此時叶片故障已经发生，属于事后诊断。
叶片故障诊断，包括故障信息检测、故障特征分析和故障识别。
①故障信息检测就是通过各类传感器将获取得故障信息转化为电信号；②故障特征分析是解决如何从传感器获得的信号中提取故障特征信息，是故障诊断的核心；③故障识别，即按一定的规则和标准对机械设备的故障种类、原因和部位做出判断。
因此，在汽轮机叶片寿命与故障诊断方面，还有许多有意义的工作可以进行，有待进一步的探讨。如利用振动检测获得的数据，采用限元方法计算叶片结构的变化，确定叶片裂纹或围带损坏的位置和大小；采用有限元和边界元模型对叶片疲劳裂纹扩展进行动态计算，确定临界裂纹尺寸等。
2 叶片抗疲劳性的影响因素
2.1 材料所具备的性能
利用试验的方式来材料的抗疲劳性进行分析，通过对同一种材料进行实验，了解影响材料抗疲劳性的因素，就试验的结果表明，同一种材料所具备的抗疲劳强度符合标准化强度分布规律的要求，而就不同类的叶片材料来说，其所具有的抗腐蚀性能会有所不同。
2.2 工作所具备的性质
就叶片表面来看，其在工作的时候，应用的介质主要为蒸汽。而在低压级别背景下，处于过渡区以及湿蒸汽区的叶片，其受到的蒸汽影响较为严重，很容易出现严重的腐蚀介质，而这种腐蚀介质在析出后，就会依附在叶片的表面上，这样就能够使得叶片所具备疲劳度明显的降低。
2.3 载荷的稳态性和非稳态性
所谓的载荷稳态性就是指代的稳态载荷，其主要是因为叶片在工作的过程中，通过相应的转速所体现出来的离心力和气流力构建的，这是一种稳态的热应力载荷，这种稳态载荷对于汽轮机叶片的运行影响并不大，所以，不需要过多的对其进行注意。而所谓的非稳态载荷是通过气流的激振力所体现的，其是在汽轮机启动和停止的过程中，依据离心力以及叶片所具有的自身激振动力所产生的一种具有交变性质的载荷。
2.4 叶片表面所体现出的具体情况
根据叶片表面所体现出的具体情况可以了解到，叶片在进行加工和处理的过程中，受到的影响层面。合理的利用喷丸强化的方式和高频淬火的方式，就可以有效的对叶片的疲劳强度进行合理的提升，但是不同的方式所提升的强度等级也会有所不同。
3 汽轮机组改造中叶片可靠性提升的策略
对于汽轮机组改造中叶片可靠性产生影响的因素有很多种，根据某厂的汽轮机组的维修状况进行分析，可以总结得出，在该汽轮机组的运行过程中，通过对叶片损坏状况就能够判断出叶片疲劳程度。而叶片的疲劳寿命一般会受到叶片局部应力的影响，而要想能够使得叶片抗疲劳强度可以得到有效的提升，就需要在改造的设计环节、制造环节以及安装等环节中，不断的对叶片的抗疲劳损伤强度进行提升，合理的针对动力响应、应力集中等不良因素进行消除，这样才能够使得叶片具备较强的抗疲劳可靠性。而可以采用的汽轮机组改造中叶片可靠性提升的策略有如下几种：
3.1 针对激振源实行有效的消除
要想能够使得激振源可以得到有效的消除，就需要针对制造的公差实施合理的控制，保障喷嘴之间的间距在标准的范围内，同时要确保喉宽的均匀性。另外，针对隔板要实施有效的对中分面对齐安装，防止隔板出现安装错位的现象。最大限度的对薄喷嘴的汽边厚度实施控制和缩减，针对抽汽口要采取合理的设计，保障抽汽缝隙处于狭窄的状态。尽可能的将动、静叶片轴向间隙放大，使进、排汽口腔室具有较大容积以达到汽流均匀化。
3.2 避免发生共振
调整叶片基本结构尺寸；调整连接方式和成组结构；调整连接件质量和连接刚度。这点在677HW通流改造方案中可以看到有较好的体现。
3.3 增加阻尼
选用阻尼系数较大的叶片材料；采用可以增加结构阻尼的连接件和方式。
3.4 在结构设计时尽可能避免应力集中
叶片型线过渡处尽可能平滑，进出汽边有适中的圆角半径；拉筋孔周边应倒角并打磨光滑；叶根型线过渡区有较大的圆角半径；对铆接或焊接成组围带尽可能去除残余应力。
3.5 表面强化
对容易产生应力集中的部件如叶根、拉筋孔等可采用强化技术；对工作于湿蒸汽区，且容易发生水蚀的叶顶采用淬火处理。
结束语
综上所述，严格的遵循汽轮机组叶片运行可靠性的提升原理来实施汽轮机组改造，在充分的了解到叶片所具有的抗疲劳性影响因素的基础上，采取有效的措施来使得改造中叶片的可靠性得以良好的提升，针对激振源实施有效的消除，使得共振发生的情况得到消除，加大阻尼，避免应力的集中，加强表面的强化力度等，通过这些方法来对汽轮机组改造叶片可靠性实施保障。由于我国在对汽轮机组叶片的抗疲劳可靠性的定量上尚存在一定的问题，所以，采用合理的方法来对叶片在设计、制造以及运行上进行抗疲劳可靠性保障研究，就显得尤为必要。
参考文献
[1]祝晓燕，王彦惠.汽轮机叶片疲劳寿命与故障诊断研究的发展及现状[J].电力情报，2010（2）.
[2]史进渊，张兆鹤，严宏强.大型汽轮机研究的某些新进展[J].动力工程，2014（2）.
[3]魏先英，余耀.汽轮机叶片可靠性分析[J].上海汽轮机，2012（1）.