M701F型燃?xì)廨啓C(jī)的大修

白 龍, 孫 強(qiáng)

(東方汽輪機(jī)有限公司， 四川德陽(yáng) 618000)

?

運(yùn)行與改造

M701F型燃?xì)廨啓C(jī)的大修

白 龍, 孫 強(qiáng)

(東方汽輪機(jī)有限公司， 四川德陽(yáng) 618000)

針對(duì)某M701F型燃?xì)廨啓C(jī)的首次大修進(jìn)行了工藝分析，介紹了大修的主要流程、施工內(nèi)容，針對(duì)葉頂徑向間隙變大、壓氣機(jī)靜葉片破損和排氣擴(kuò)壓缸裂縫等問(wèn)題，給出相應(yīng)處理方案。結(jié)果表明：該大修工藝分析正確，處理方案合理，可供類似工程參考借鑒。

燃?xì)廨啓C(jī)； 壓氣機(jī)； 排氣缸； 工藝分析； 大修

M701F型燃?xì)廨啓C(jī)(簡(jiǎn)稱燃機(jī))效率高、功率大，是具有世界先進(jìn)水平的F級(jí)燃機(jī)[1]。大修是燃機(jī)工作壽命周期內(nèi)的重大工程，解決機(jī)組運(yùn)行以來(lái)暴露的問(wèn)題及缺陷，發(fā)現(xiàn)并處理機(jī)組存在的隱患，順利完成大修工程是機(jī)組后續(xù)安全運(yùn)行的質(zhì)量保障。

筆者以某電廠首臺(tái)大修的F級(jí)機(jī)組為例，對(duì)燃機(jī)的大修進(jìn)行了詳細(xì)的工藝分析。該機(jī)組大修之前已進(jìn)行過(guò)燃燒室維修和透平維修，將易損高溫部件及時(shí)更換，但壓氣機(jī)部位及排氣缸部位從未做過(guò)全面維修。此次大修以整個(gè)燃機(jī)本體為布局，重點(diǎn)講解了壓氣機(jī)部位的維修，逐條處理大修過(guò)程中遇到的問(wèn)題，對(duì)大修的重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)和討論。

1 M701F型燃機(jī)大修介紹

1.1燃機(jī)本體結(jié)構(gòu)

M701F型燃機(jī)的壓比為17，透平進(jìn)氣初溫為1400℃，功率為270MW。燃機(jī)本體主要包括進(jìn)氣部分、壓氣機(jī)部分、燃燒室部分、透平部分以及排氣部分(見(jiàn)圖1)。

轉(zhuǎn)子的兩個(gè)支持軸承分別安裝在進(jìn)氣缸和排氣缸內(nèi)，這種缸箱一體的結(jié)構(gòu)能有效保證了機(jī)組冷熱狀態(tài)切換時(shí)中心不變。燃機(jī)本體的支撐由壓氣機(jī)缸下面的剛性支撐和透平缸下面的撓性支撐組成，有效保證了機(jī)組整體向排氣端的熱膨脹性能[1]。該結(jié)構(gòu)也有利于維護(hù)和大修，即只要下半氣缸殼體與兩支撐保持原位不動(dòng)，機(jī)組中心就不會(huì)發(fā)生較大偏移，通過(guò)微調(diào)可修復(fù)對(duì)輪中心。

1.2燃機(jī)本體大修部位

根據(jù)F級(jí)燃機(jī)運(yùn)行及維修手冊(cè)，等效運(yùn)行時(shí)間達(dá)到48000h或啟動(dòng)次數(shù)達(dá)到1800次，就要對(duì)機(jī)組進(jìn)行大修[2]。該機(jī)組在進(jìn)行大修之前已經(jīng)歷過(guò)3次燃燒室維修和2次透平維修，此次大修對(duì)機(jī)組本體所有零部件進(jìn)行了開(kāi)缸檢查與修復(fù)，除下半氣缸殼體與兩個(gè)支撐保持原位不動(dòng)外，包括轉(zhuǎn)子在內(nèi)的其余零部件均被吊至檢修平臺(tái)進(jìn)行相應(yīng)檢修。具體檢修部位及檢修要求見(jiàn)表1。

表1 M701F型燃機(jī)大修關(guān)鍵部位及無(wú)損檢測(cè)要求

大修是燃機(jī)工作壽命周期內(nèi)的重大工程，檢修工作量大且檢修零部件繁多，每一項(xiàng)檢修工作都會(huì)對(duì)機(jī)組以后的正?？煽窟\(yùn)行產(chǎn)生重要影響。所以在檢修施工開(kāi)始前，應(yīng)詳細(xì)列出需要檢修的部位以及每項(xiàng)零部件的檢修標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，對(duì)照機(jī)組剖面圖，將每個(gè)部位的檢修內(nèi)容和檢查要求詳細(xì)地列在表1中。另外還要制作專業(yè)記錄卡，記錄每項(xiàng)工作的完工情況，以防檢修項(xiàng)目遺漏。

2 本體大修施工流程及施工計(jì)劃

電網(wǎng)宏觀調(diào)控對(duì)機(jī)組停機(jī)檢修時(shí)間有嚴(yán)格規(guī)定，所以保證檢修工期顯得尤為重要；另外大修工程的工作量巨大，為保證檢修順利進(jìn)行，必須編制完整的檢修流程卡及檢修計(jì)劃時(shí)間表。借鑒此前燃燒室維修和透平維修的經(jīng)驗(yàn)，確定各部套檢修所需具體時(shí)間以及拆裝順序，編制了檢修流程卡(見(jiàn)圖2)和檢修計(jì)劃時(shí)間表，并配合檢修操作指導(dǎo)書(shū)，對(duì)檢修步驟以及每一步驟的注意事項(xiàng)、操作規(guī)范都進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。

檢修計(jì)劃的實(shí)施是對(duì)檢修工藝的一次實(shí)踐檢驗(yàn)，如果本體檢修工藝中存在不完善的地方，極有可能使得檢修計(jì)劃不能正常進(jìn)行。如果檢修期間突發(fā)重大問(wèn)題，必須及時(shí)調(diào)整檢修計(jì)劃，使整個(gè)工程宏觀可控。此次檢修計(jì)劃共計(jì)59天，實(shí)際施工58天完成全部檢修內(nèi)容。實(shí)踐證明：該計(jì)劃精確合理，能準(zhǔn)確體現(xiàn)出檢修的步驟以及每一步驟需要的時(shí)間，為以后同一類型的機(jī)組大修作業(yè)提供了經(jīng)驗(yàn)參考。

3 檢修重點(diǎn)以及突發(fā)問(wèn)題的處理

3.1檢修重點(diǎn)

由于該機(jī)組在大修之前已經(jīng)進(jìn)行過(guò)2次透平維修和3次燃燒室維修，這些局部維修均會(huì)對(duì)燒損的熱部件進(jìn)行更換，例如燃燒室維修時(shí)會(huì)將火焰筒、過(guò)渡段進(jìn)行更換，透平維修時(shí)會(huì)在燃燒室維修的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步更換透平前兩級(jí)的動(dòng)葉、靜葉。但是該機(jī)組運(yùn)行近十年來(lái)，壓氣機(jī)部分和排氣部分一直未進(jìn)行過(guò)開(kāi)缸檢查，即使機(jī)組運(yùn)行記錄良好，也不能保證這些部位上的零部件完好無(wú)損。所以此次大修在常規(guī)透平維修的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)進(jìn)行壓氣機(jī)部分的檢修和排氣缸部位檢修，同時(shí)兼顧燃燒室和透平的維修。

針對(duì)重點(diǎn)檢修部位，制訂了關(guān)鍵部位檢修記錄卡，記錄每個(gè)零部件的受損情況及回用率，如對(duì)17級(jí)壓氣機(jī)共1346片動(dòng)葉，全部進(jìn)行VT+MT檢查，葉身表面彎曲變形大于5mm、葉身MT檢查出裂紋、葉身擠壓凹陷大于0.2mm、葉根端面MT檢查出裂紋、葉片涂層脫落30%等，滿足以上任意一條則不得回用。此次大修對(duì)損壞的壓氣機(jī)葉片進(jìn)行更換，對(duì)壓氣機(jī)持環(huán)的磨損部位也進(jìn)行焊接補(bǔ)肉處理。

3.2通流間隙變化

燃機(jī)經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行發(fā)電后，缸體已經(jīng)發(fā)生塑性橢圓變形，與設(shè)計(jì)圖紙尺寸存在明顯偏差，若按照新機(jī)安裝要求，靜子部件和轉(zhuǎn)動(dòng)部件之間的間隙多數(shù)不滿足設(shè)計(jì)要求，但是機(jī)組仍在正常運(yùn)行，各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。雖然間隙變大，但機(jī)組并未出現(xiàn)效率降低、壓比減小等不良影響。故結(jié)合機(jī)組運(yùn)行特殊性，全新編制了一套大修通流間隙尺寸標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表2)，即通流間隙下差基本不變，而一定量地提高通流間隙上差，如此既保證了運(yùn)行安全性，又改善了氣缸變形對(duì)通流間隙的不良影響。

表2 葉頂通流間隙 mm

國(guó)外公司對(duì)機(jī)組大修后葉頂徑向間隙變大問(wèn)題已有成功檢修經(jīng)驗(yàn)，此次M701F機(jī)組大修的尺寸與國(guó)外機(jī)組大修的參考尺寸基本吻合。

3.3壓氣機(jī)葉片損壞

大修開(kāi)缸后發(fā)現(xiàn)壓氣機(jī)第15級(jí)靜葉柵上有一片葉片的邊緣存在開(kāi)裂缺陷，由于僅有一片且葉片位置不具特殊性，排除材料原因和機(jī)組運(yùn)行原因造成此裂紋。經(jīng)仔細(xì)勘查后發(fā)現(xiàn)葉片上附著細(xì)如頭發(fā)的鐵絲類物體，長(zhǎng)度及形狀與葉片裂紋基本吻合，經(jīng)專家查看后確定為壓氣機(jī)氣封齒碰摩后脫落的絲狀氣封齒尖，在壓氣機(jī)通道氣流推動(dòng)下，緊貼在靜葉片上將靜葉片割裂(見(jiàn)圖3)。

燃機(jī)具有快速啟停的優(yōu)點(diǎn)，用于電網(wǎng)調(diào)峰十分方便。也正是此特性，使燃機(jī)在啟停過(guò)程中暖機(jī)時(shí)間較短，機(jī)組內(nèi)部件溫差較大，氣封齒的齒根和齒尖部位都有明顯的溫度梯度變化，發(fā)生輕微動(dòng)靜碰摩時(shí)易使齒尖彎曲，并引起絲狀斷裂脫落。此次大修將損傷的靜葉柵進(jìn)行了更換，對(duì)磨損的氣封齒進(jìn)行了光滑修整，去除已彎曲齒尖，減小了齒尖脫落的風(fēng)險(xiǎn)；并對(duì)機(jī)組啟動(dòng)程序再次進(jìn)行校正，確保暖機(jī)時(shí)間充分且運(yùn)行安全。

3.4排氣擴(kuò)壓缸裂縫處理

排氣缸VT檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)排氣擴(kuò)壓缸中分面存在裂紋，有一處已經(jīng)貫穿中分面螺栓孔。分析認(rèn)為排氣擴(kuò)壓缸處溫度較高，達(dá)到550℃以上[1]，且缸壁很薄，氣缸受熱膨脹后容易在應(yīng)力集中處發(fā)生擠壓和剪切，使缸壁產(chǎn)生裂紋。中分面螺栓把緊力矩不均勻也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力分布不均勻的結(jié)果。

此次大修對(duì)以上裂紋進(jìn)行了補(bǔ)焊消缺處理，并在排氣擴(kuò)壓缸中分面應(yīng)力集中的拐角處增加工藝性缺口，消除集中應(yīng)力，以防再次出現(xiàn)裂紋(見(jiàn)圖4)。對(duì)螺栓的把緊力矩也進(jìn)行了重新確認(rèn)，要求順著氣流方向依次均勻把緊。

3.5大修與新機(jī)安裝存在差別情況

對(duì)于大修作業(yè)和新機(jī)安裝作業(yè)有差別的地方，必須在施工時(shí)特別注意。例如：在新機(jī)安裝過(guò)程中壓氣機(jī)第3級(jí)持環(huán)下半為垂直吊至缸內(nèi)，而在大修中為了保持壓氣機(jī)擴(kuò)壓器的完整性，更新了裝配工藝，改為將壓氣機(jī)第3級(jí)持環(huán)沿缸壁滑至缸內(nèi)(見(jiàn)圖5)。新版工藝的技術(shù)方案更加完善，能更好地保證工程施工周期，但在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)第3級(jí)持環(huán)正下方一處吊耳與氣缸壁干涉，導(dǎo)致持環(huán)不能順利地滑入氣缸。

經(jīng)測(cè)量尺寸后發(fā)現(xiàn)持環(huán)上吊耳毛坯肥大，超過(guò)了圖紙?jiān)O(shè)計(jì)尺寸，所以才導(dǎo)致與氣缸干涉。此次大修將吊耳毛坯肥大處進(jìn)行了打磨處理，確認(rèn)尺寸合格后再進(jìn)行持環(huán)裝配。

4 結(jié)語(yǔ)

燃機(jī)本體大修于2015年3月12日開(kāi)始，2015年5月9日完成施工作業(yè)，順利啟動(dòng)且運(yùn)行平穩(wěn)。此次工藝方案得到了現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)踐論證，結(jié)果表明：大修工藝方案正確，所編制的施工計(jì)劃表和檢修工藝能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)的施工需求。該方案也可以在同類型機(jī)組中推廣，為有關(guān)機(jī)組的檢修提供作參考。

致謝

本文在撰寫(xiě)期間，得到廣州JV公司人員的大力支持，特此感謝！

[1] 王強(qiáng). M701F燃?xì)廨啓C(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[J]. 東方電氣評(píng)論, 2003, 17(4): 179-186.

[2] 衛(wèi)志道, 李紅明. 三菱M701F型燃?xì)廨啓C(jī)的檢修管理介紹[J]. 電力安全技術(shù), 2008, 10(4): 52-53.

Overhaul and Inspection of a M701F Gas Turbine

Bai Long, Sun Qiang

(Dongfang Turbine Co., Ltd., Deyang 618000, Sichuan Province, China)

Process analysis was conducted to the first overhaul of a M701F gas turbine, including the main procedure and construction items. Corresponding countermeasures were proposed for problems found in the overhaul, such as radial clearance out of tolerance, damage of compressor stator blade and cracking of exhaust diffuser, etc. Results show that the overhaul process analysis is reasonable and the treatment measures are effective, which may serve as a reference for overhaul of similar projects.

gas turbine; compressor; exhaust diffuser; process analysis; overhaul

2016-04-08

白 龍(1988—)，男，工程師，從事燃?xì)廨啓C(jī)及蒸汽輪機(jī)制造、安裝工藝工作。

E-mail: bailong@mail.dfstw.com

TK478

A

1671-086X(2016)06-0417-04