压气机转子叶片叶根断裂故障分析

摘要 ：针对某型燃气轮机磨合试车过程 中出现 的压气机 转子 叶片叶根断裂故障 ，利用 故障树 的排查方法 ，从材料 、设计 、工艺、
冶金 、实物加 工、装配 、使 用等方面进行 了详细 的排查 ，对测 量数据进行 了深入 分析 ，明确 了转 、静子碰摩是 故障发生 的主要原 因 ，
转、静子不 同心导致涂层和 蜂窝发 生偏摩 ，以及转子叶片根部 的加工痕迹 明显促进 了故 障的发生。针—１０ 基金项 目：燃气轮机工程研究项 目资助 作者简介 ：刘国库（１９７８），男 ，工程师 ，从事舰船燃气轮机 、航空发动机的故障诊断 、测试 、维修与全寿命保障技术研究工作 ；Ｅ—ｍａｉｌ：２４７１２３３３＠ｑｑ．ｅｏｍ。
弓＼甩格式 ：刘国库 ，刘冬 ．压气机转子叶片叶根断裂故 障分析豳航 空发动机 ，２０１６，４２（３）：９３—９７．ＬＩＵＧｕｏｋｕ，ＬＩＵＤｏｎｇ．Ｆｒａｃｔｕｍｆａｉｌｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｂｌａｄｅｒｏｏｔ ｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ［］］．Ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ．２０１６．４２（３）：９３—９７．
ａｎａｌｙｚｅｄ．ａｎｄ ｔｈｅ ｒｕｂ—ｉｍｐａｃｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｒｏｔｏｒ ａｎｄ ｓｔａｔｏｒ ｗａｓ ｃｌｅａｒｌｙ ｆｏｕｎｄ ｔｏ ｂｅ ｔｈｅ ｍ ａｉｎ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆａｕｈ．Ｉｔ ｉｓ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｔｏｒ ｗａｓ ｎｏｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒ ｉｃ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｔａｔｏ￣ ｗｈｉｃｈ ｃａｕｓｉｎｇ ｒｕｂ ｆａｉｌｕｒｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｏａｔｉｎｇ ａｎｄ ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍａｒｋｓ ｏｆ ｒｏｏｔ ｂｌａｄｅ ｒｏｏｔｓ ａｐｐａｒｅｎｔｌｙ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ．Ａ ｓ ａ ｒｅｓｕｌｔ， ｉｍ ｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｉｅｓ ｏｆ ａｓｓｅｍｂｌｙ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， ｔｈｅ ｒ ｕ ｎｎｉｎｇ—ｉｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ａｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｂｌａｄｅ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｆａｕｌｔｓ．
国舰船 的动 力装 置 。其压 气机 结构 继承 了航 机 结构 ， 针 对燃 机特 殊要 求进 行 了适应 性修 改设 计 。
其 中 １台燃机在试车台进行磨合试车时 ，在升转 过程中突然出现失稳 ，并有异响，随后将燃机拉停 。停
非 常必 要 。
车 后摇 转发 现压 气机 转子 和动 力 涡轮转 子均 卡滞 。将
压 气 机转 子 叶片受 力情 况 复杂 ，叶 片断 裂故 障是 发 动 机研 制过 程 中 的常见故 障 。叶片 断裂 ，轻则 打伤 其它叶片 ，重则使整台发动机报废。因此 ，研究叶片断 裂故障发生的机理 ，提前采取措施 ，避免故 障的发生
因 ，提出排除故障的措施。
１ 故障概述 某型燃机经 由航机适应性修改设计 ，主要用作中
和叶片加 工质 量、改进磨合程序、加强 叶片检查 的改进措施 ，使故 障得 以解决。
关键词 ：转子 叶片 ；断裂 ；碰 摩 ；偏摩 ；故障分析 ；压气机 ；燃 气轮机
中 图分 类 号 ：Ｖ２３１．３
文 献 标 识 码 ：Ａ ｄｏｉ：１０．１３４７７￣．ｃｎｋｉ．ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ．２０１６．０３．０１８
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｃｕｓ ｏｎ ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｆａｕｌｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｂｌａｄｅ ｒｏｏｔ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒｕｎｎｉｎｇ－ｉｎ，ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｗａｓ ｃｈｅｃｋｅｄ ｉｎ ｍａｔｅｒ ｉａｌ，
ｄｅｓｉｇｎ，ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ａｓｓｅｍｂｌｙ ａｎｄ ｕｓａｇｅ ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｆａｕｈ Ｔｒｅｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ （ＦＩ’Ａ）．Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｄａｔｅ ｗａｓ ｄｅｅｐｌｙ
第 ４２卷 第 ３期 ２０１６年 ６月
航 空 发 动 机 Ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ
Ｖｏ１．４２ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２０１６
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压气机转子 叶片叶根 断裂 故障分析
刘国库 ，刘 冬
（１．海军驻沈 阳地 区发动机专业军事代表室 ，沈 阳 １１００１５；２冲 航 工业 沈阳发动机设计研究所 ，沈 阳 １１００１５）
压 气机 是发 动 机 的重要 组成 部分 ，其 主要 作 用是 障进 行 分 析 ，从材 料 、设 计 、工 艺 、冶 金 、实物 加 工 、装
提 升来 流压 力 和温 度㈣ 。发 动 机工作 时 ，压气 机 转子 配、使用等方面开展工作 ，分析故障产生 的机理和原
高速旋转 ，转子 叶片除承受气动负荷外 ，主要承受离 心载荷 ［３１。在 过渡 态 时 ，由于静 子机 匣 和转 子 的变形 不 协 调 ，转 子 叶片 叶尖 与 静 子 机 匣会 发 生 碰摩 ，转 子 叶 片还会 受 到碰 摩 冲击力 作用 】。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｏｔｏｒ ｂｌａｄｅ；ｆｒａｃｔｕｒｅ；ｒｕｂ－ｉｍｐａｃｔ；ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ ｗｅａｒ；ｆａｉｌｕｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ；ｇａｓ ｔｕｒｂｉｎｅ
０ 引言
本 文对 某 型 燃气 轮 机 （以下 简 称 燃 机 ）在磨 合 试 车 过程 中发生 的压 气 机第 ４级 转 子 叶 片 叶根 断裂 故
Ｆｒａｃｔｕｒｅ Ｆａｉｌｕｒｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ Ｂｌａｄｅ Ｒｏｏｔ ｏｆ Ｃｏｍ ｐｒｅｓｓｏｒ
ＬＩＵ Ｇｕｏ—ｋｕ ，ＬＩＵ Ｄ ｏｎｇ２
（１．Ｎａｖａｌ Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ Ｏｆｉｃｅ ｏｆＥｎｇｉｎｅ ｉｎ Ｓｈｅｎｙａｎｇ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１００１５，Ｃｈｉｎａ；２．ＡＶＩＣ Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｅｎｇ ｉｎｅ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒ ｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１００１５，Ｃｈｉｎａ）