燃气轮机检修期判别研究

燃气轮机检修期判别研究

陈瑜宏沈斌

海宁新奥燃气有限公司  浙江嘉兴 314000

摘要：近些年来，随着可再生能源发电技术不断提高、可再生能源发电并网，对电网的调峰调频能力有了更高的要求。燃气-蒸汽联合循环机组因启停迅速的优点当下被广泛用于调峰机组。目前国内联合循环机组常用两班制，即日启停模式来运行调峰。然而频繁地启停对机组部件寿命影响较大，造成了更频繁地检修。燃气轮机部件检修及更换费用较高，GE公司F级燃气轮机燃烧室检修一次约800万元，热通道检修一次约5000万元。频繁地启停调峰会带来了更高的设备维修、更换费用，影响其调峰经济性。对于燃气轮机的检修间隔，厂家通常给出设备的推荐检修期，但运行状况的改变使得该推荐检修期往往被缩短，实际运行状况涉及因素较多。

关键词：燃气轮机；检修；判别；

引言

燃气轮机在实际应用过程中不仅能够促进生产效益的提升，还能达到节能减排的效果，因此具有较强的可持续发展优势。同时，该机器对于空间要求并不高，在很大程度上减少了企业的成本支出。另外，相较于传统机器而言，燃气轮机还具有较强的安全性，能够在一定程度上保障生产人员的人身安全。就目前而言，我国燃气轮机的应用范围在不断扩大，工艺流程也越来越复杂，在此背景下，燃气轮机的制造与设计问题也开始逐渐暴露出来。与此同时，由于维修技术与维护保养措施的不完善，使得燃气轮机的实际运行效率低于理论设计值。因此，如果不对燃气轮机的运行及其维修保养措施进行深入研究，将难以发挥出燃气轮机的有效价值。

1燃气轮机概述

对于燃气轮机而言，其属于旋转式动力机械，主要是把连续性流动的气体作为相应的工质，完成热能至机械能的转化。就空气及燃气的相应流程而言，只是存在燃气透平、燃烧室及其压机几个相关部件组成的相应燃气轮机循环，我们将其称作简单循环，很多的燃气轮机都是采用这样的工作模式。这主要是由于这种循环模式结构比较简单，同时可以使燃气轮机独特的重量较小、启动快速、体积较小、少用或是不用冷水等众多方面的优势得以充分展现。

2现阶段燃气轮机运行与维修情况

现阶段，燃气轮机检修工作主要运用计划性检修的方式，重点针对热通道部件运行情况与燃烧室实际状态等方面。检修过程中，运维工作人员需要掌握等效启动次数与运行时间等相关参数，进而明确检修周期。因为燃烧室正常运行时温度较高，所以需要将火焰筒、燃料喷嘴、旋流器以及过渡段等作为检修重点，并运用周期性检查的模式，排除运行过程中存在的安全隐患。透平静叶片、动叶片、护环等，属于检修热通道部件的重点，避免出现锈蚀与脱离等相关问题。及时处理各类故障问题，并运用综合性预防措施。另外，整机检修也属于燃气轮机较为常用的一种检修方式，涉及燃烧室、压气机、透平部件等。和以上两项检修内容相比之下，存在周期长、工作量大等特点，并且需要投入较高的检修成本。

3检修间隔评判方式

目前使用的燃气轮机主要来自美国GE、德国西门子、日本三菱这三大厂商，厂家出售燃气轮机时附有部件寿命评估方法以及推荐检修期，以及种种影响部件寿命的因素。推荐检修期通常以运行时间、起动次数作为指标，对应着影响运行和启停的相关因素。燃气轮机维修期可以用维修间隔函数来表示，常用的维修间隔函数模式可以分为三种，见图1［5］(以F级燃气轮机热通道推荐检修期为例)。

图1维修间隔函数图

模式F1(斜直线)，将各种影响机组寿命的因素，加权至起动次数、运行时间中，得到EHS、EOH，并将EHS以固定比例线性折合到EOH中，以EOH达到推荐检修小时后进行检修工作(若出现特殊情况，如EHS先于EOH达到检修期，则以先达到的为准)，即EOH模式，图1中模式F1折合比例为24000/900。西门子、三菱公司采用该种模式。根据西门子用户手册，指出EHS以1∶10折合到EOH中。给出了三菱M701F机组的EHS、EOH计算公式，其中EHS因部件位置的不同，分别以1∶10、1∶20折合到EOH中。模式F2(内侧弧线)，EHS与EOH比例不固定，图中可以看出，随着运行时间增大，图线越来越陡，即EHS折合的EOH数越来越小，起动的影响越来越小。给出了三菱F级燃气轮机在日启停、基本负载运行模式下，透平叶片产生相同裂纹时的数据，对比发现，裂纹从3～25mm过程中，EHS对EOH的折合数从50降至了27．3，实际数据的情况符合模式F2。模式F3，即将运行时间与起动次数分开考虑，分别用运行因素、起动因素对其修正，缩小其推荐检修期区域(矩形虚线)至实际检修区域(矩形实线)，达到任一检修标准则进行检修，与给出的GE检修期确定方法一致。GE公司采用维修系数的方法缩小推荐检修区域，达到缩小后的任一标准则进行检修，该模式下若运行因素先达到标准，适当增加起动次数不影响检修期，反之亦然。部件运行越入失效区(外侧弧线外)则极易引发事故，应当避免。

4优化燃气轮机运行效果的有效策略

4.1提高燃气轮机压气机吸入空气的质量和流量

通常情况下，如果燃气轮机的压气机吸入的空气杂质较少，燃气轮机的涡轮叶片便不会出现较严重的损耗。为防止空气质量降低，可以利用空气过滤器有效消除空气中的杂质，从而使压气机能够长期吸入质量较高的空气。在此过程中，工作人员需要注意滤芯的更换频率。一旦发现滤芯难以有效过滤空气，应及时进行更换，不能为节省较少的成本而导致更大的零件成本支出。另外，工作人员还应当注意压缩机的喘振现象，如果发生该现象，则说明空气流量不足，需要在入口处采取措施增大空气流量，从而防止出现因压力失衡导致机器故障的现象。

4.2控制好机器启动次数

经常异常关闭亦或是重启燃气轮机，会导致其使用寿命减少。对此，为了能够促进燃气轮机使用寿命的延长，应控制好启动与跳闸次数。主要做法表现为，结合燃气轮机特点绘制标准启停曲线，再根据启停曲线控制启停，防止负荷变化率短期快速变化。同时，建立合理的生产计划，适当延长燃气轮机运转时间，控制正常启停次数。全面控制与调整可能会导致燃气轮机非正常停止的因素，减低跳闸甩负荷状况的产生几率。

4.3燃烧系统检修

燃烧系统是燃气轮机的核心系统，是常规检修工作的主要检修对象。检修工作人员在燃烧系统部分的检查重点在于：一次喷嘴、二次喷嘴、火焰筒、旋流器、过渡段、一级动叶、二级动叶、三级动叶。通常情况下，检修工作人员可以根据燃烧系统中的喷嘴积碳情况、土层脱落情况、密封圈磨损痕迹、旋流器磨损情况、过渡段焊缝探伤结果、动叶磨损、叶身表面沉积物等方面的情况，判断燃烧系统中是否存在过烧等现象，并对磨损、脱落、积碳的零部件进行相应的处理，延长燃烧系统的使用寿命。

结束语

综上所述，在日益提倡环保的今天，燃气轮机的出现和应用将能极大改善我国的工业污染状况，为我国工业的可持续发展带来巨大帮助。但由于在燃气轮机的应用过程中出现了种种问题，还需要对其运行及维修技术进行不断的深入研究，从而最大限度的降低故障发生的概率，进一步保证燃气轮机能够长期稳定的运行。

参考文献

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