GE公司9FA燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行維護(hù)分析

劉向東，蘇玉

（1.深圳深南電燃機(jī)工程技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518053；2.北京黎明航發(fā)動(dòng)力科技有限公司，遼寧 沈陽 110041）

GE公司9FA燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行維護(hù)分析

劉向東1，蘇玉2

（1.深圳深南電燃機(jī)工程技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518053；2.北京黎明航發(fā)動(dòng)力科技有限公司，遼寧 沈陽 110041）

美國GE公司的9FA燃?xì)廨啓C(jī)是當(dāng)今世界上正式投入商業(yè)運(yùn)行且技術(shù)成熟度最高的燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組之一。本文對其維修特點(diǎn)以及燃?xì)廨啓C(jī)的維修檢查過程進(jìn)行分析敘述。

燃?xì)廨啓C(jī)；維修；GE公司

20世紀(jì)80年代，位于美國的GE公司開始花費(fèi)巨資來研制F型燃?xì)廨啓C(jī)。GE公司在燃?xì)廨啓C(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)中引進(jìn)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的功能，使航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的性能優(yōu)越的冷卻技術(shù)以及高質(zhì)量的材料用于所研制的重型燃?xì)廨啓C(jī)的結(jié)構(gòu)中，這樣改造提升了透平進(jìn)氣溫度約167℃，使得改造后的燃?xì)廨啓C(jī)的性能得到了大幅度提高，同時(shí)也為F型大型燃?xì)廨啓C(jī)的研發(fā)提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。20世紀(jì)90年代初期，GE公司對先期研發(fā)的PG9281(F)型燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行了升級改造，制造出了PG9301(F)型燃?xì)廨啓C(jī)。1年后，GE公司又在PG9301(F)型燃?xì)廨啓C(jī)的基礎(chǔ)上，于1992年將其升級改造為PG9331(FA)（簡稱9FA）型燃?xì)廨啓C(jī)。

1 9FA燃?xì)廨啓C(jī)的維護(hù)特點(diǎn)

GE重型燃機(jī)被設(shè)計(jì)成可承受嚴(yán)酷的工作狀態(tài)并能進(jìn)行現(xiàn)場維護(hù)，只有特定的燃燒部件、熱通道部件及轉(zhuǎn)子部件需要專門的車間維修。下面是燃機(jī)便于現(xiàn)場維打的特點(diǎn)。

（1）所有缸體、殼體沿水平中分線剖分，上半部均可單獨(dú)起吊以便于進(jìn)入內(nèi)部。進(jìn)氣缸上半移走后，VIGV可沿徑向拆卸，不移動(dòng)轉(zhuǎn)子來檢查或替換，壓氣機(jī)上半部分缸體被移走后，所有定子葉片可沿周邊滑出缸體。

（2）透平缸上半起吊后，無需移走轉(zhuǎn)子，第一級噴嘴裝置可拆卸以便檢查、修理或替換。有些機(jī)組，后面級的噴嘴組件可以與透平缸體一起吊卸，從而能進(jìn)行透平動(dòng)葉的檢查和域拆卸。

（3）所有輪機(jī)動(dòng)葉片均經(jīng)過力矩稱量并由電腦按轉(zhuǎn)子部套編號成組，這樣，不需要拆卸或?qū)D(zhuǎn)子重新找平衡就可以替換葉片。

（4）所有軸承座和軸瓦均沿水平中心線剖分，必要時(shí)它們可進(jìn)行檢查并替換。不需要移動(dòng)轉(zhuǎn)子，軸瓦的下半部就可以移出。

（5）所有氣封、軸封與主軸承座和缸體結(jié)構(gòu)分開，這樣容易拆卸或替換。

（6）在大多設(shè)計(jì)中，為了檢查、維護(hù)和替換，燃料噴嘴、火焰筒和導(dǎo)流襯套能拆卸而無需起吊任何缸體，包括過濾器、冷卻器的所有主要輔助設(shè)備，均是分立組件，便于檢查或維打。必要時(shí)可以個(gè)別替換。

GE重型燃?xì)廨啓C(jī)的檢查輔助接口便于進(jìn)行幾個(gè)特殊檢查程序。不需要移動(dòng)燃機(jī)外缸及殼體，這些特殊程序提供目測和一些關(guān)鍵的內(nèi)部氣通道結(jié)構(gòu)的間隙測量。這些程序包括氣流通道孔探儀檢查和輪機(jī)噴嘴軸向間隙測量。一臺(tái)GE燃機(jī)完整的設(shè)計(jì)包括靜止、旋轉(zhuǎn)、機(jī)械、流體、熱和電的系統(tǒng)。透平的性能和透平內(nèi)部各部件的性能一樣，都依靠內(nèi)部部件之間的運(yùn)行關(guān)系。GE的工程程序評估了設(shè)計(jì)改變和修改的影響。這個(gè)設(shè)計(jì)、評估、測試和認(rèn)可過程是為了安全可行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，能保證合適的平衡和所有部件與系統(tǒng)之間的相互作用。

2 9FA燃?xì)廨啓C(jī)的維護(hù)檢查內(nèi)容分析

維護(hù)檢查類型大致分為停機(jī)、在線檢查和解體檢查。停機(jī)檢查在機(jī)組不運(yùn)行、非調(diào)峰時(shí)段進(jìn)行，包括輔助系統(tǒng)和設(shè)備校準(zhǔn)的常規(guī)維修。在線檢查在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，通過注意關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)實(shí)行。解體檢查要求，打開機(jī)組來檢查內(nèi)部零件并且有不同的檢查程度。

2.1 備用停機(jī)檢查

停機(jī)檢查在所有燃機(jī)都進(jìn)行，但是特別適合用于調(diào)峰和間歇性負(fù)載工作的燃機(jī)，對這類機(jī)組啟動(dòng)安全可靠是首要的。這種檢查包括常規(guī)的電池系統(tǒng)維修、更換過濾器、檢查油位和水位、清潔繼電器和校準(zhǔn)檢查設(shè)備。維修在非調(diào)峰時(shí)段進(jìn)行，不干擾透平的可用率。定期的啟動(dòng)試運(yùn)行是停機(jī)檢查的要點(diǎn)。

運(yùn)行和維護(hù)手冊與服務(wù)手冊，包含了必要定期檢查的信息和圖紙。維修手冊中有關(guān)停機(jī)維護(hù)最有用的圖紙是控制系統(tǒng)、管路示意圖和電氣元件圖。這些圖表提供了所有控制元件的校準(zhǔn)值、運(yùn)行極限值、運(yùn)行特性和操作順序。運(yùn)行和維護(hù)人員應(yīng)該規(guī)范使用這些信息。堅(jiān)持必要的停機(jī)檢查維護(hù)，可降低全面的維護(hù)費(fèi)用并保持機(jī)組的可靠性。所有檢查應(yīng)進(jìn)行很好地記錄，并可確保建立一個(gè)良好的維護(hù)程序進(jìn)行維護(hù)工作。

2.2 在線檢查

在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，在線檢查由一般和連續(xù)的觀測組成。它是從一臺(tái)新機(jī)組最初的啟動(dòng)中和機(jī)組重大的拆裝工作后，通過確立原始性能數(shù)據(jù)開始。原始性能數(shù)據(jù)可以做為參照來度量以后機(jī)組性能變化的程度。

記錄數(shù)據(jù)可以來確立正常的設(shè)備啟動(dòng)參數(shù)和關(guān)鍵穩(wěn)態(tài)運(yùn)行參數(shù)。穩(wěn)態(tài)定義為輪間溫度在15min內(nèi)變化不超過5℉/30℃。必須定期記錄數(shù)據(jù)，以方便評估透平性能及確定運(yùn)行期間內(nèi)的維護(hù)需求。包括:負(fù)荷與排氣溫度的關(guān)系、振動(dòng)、燃料流量和壓力、軸承金屬溫度、潤滑油壓力、出口煙氣溫度、出口溫度變化幅度和啟動(dòng)時(shí)間等。檢查時(shí)，手冊給出最低程度的數(shù)據(jù)，其它參數(shù)必要時(shí)也應(yīng)使用。與正常狀態(tài)的偏差幫助查明可能發(fā)生的問題、校準(zhǔn)值偏移或部件損壞。

2.2.1 負(fù)荷和排氣溫度的關(guān)系

應(yīng)該觀察負(fù)荷和排氣溫度的關(guān)系，并與早先的數(shù)據(jù)對比。環(huán)境溫度和大氣壓力將影響絕對溫度。高的出口溫度可能與內(nèi)部零件損壞、過多的漏氣或空氣壓縮機(jī)結(jié)垢相關(guān)。做為機(jī)械驅(qū)動(dòng)時(shí)，它也可能與驅(qū)動(dòng)設(shè)備要求增加功率相關(guān)。

2.2.2 振動(dòng)水平

應(yīng)該觀察并記錄機(jī)組的振動(dòng)信號，運(yùn)行狀態(tài)變化將產(chǎn)生微小的變化，但是，大變化或連續(xù)的增加趨勢則顯示有必要應(yīng)用糾正措施。

2.2.3 燃料流量和壓力

觀察燃料系統(tǒng)一般的燃料流量相對負(fù)荷的關(guān)系，觀察系統(tǒng)的燃料壓力，燃料壓力的變化可能顯示燃料噴嘴通道阻塞，或燃料流量測量裝置損壞或出現(xiàn)校準(zhǔn)值偏移。

2.2.4 排氣溫度及分散度變化

應(yīng)監(jiān)視的最重要的控制系統(tǒng)是燃料及排氣溫度伺服系統(tǒng)和備用高溫剮晰系統(tǒng)。運(yùn)行的常規(guī)檢驗(yàn)和這些功能的校準(zhǔn)，將使熱通道部件的磨損最小化。應(yīng)定期測量和監(jiān)控透平出口溫度的分散度變化，出口溫度的分散度大變化或連續(xù)增加趨勢可能顯示了燃燒系統(tǒng)的損壞或燃料分配的問題。如果這問題不解決，將降低下游熱通道部件的壽命。

2.2.5 啟動(dòng)時(shí)間與惰走時(shí)間

啟動(dòng)時(shí)間是很好的參考數(shù)據(jù)，能與隨后的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行比較。從啟動(dòng)信號開始速度、燃料信號、排氣溫度、相對時(shí)間的臨界順序等啟動(dòng)參數(shù)的特性曲線上能提供判斷控制系統(tǒng)狀態(tài)的信息。與正常狀態(tài)的背離能幫助查明可能發(fā)生的問題、校準(zhǔn)值偏移或部件損壞。

惰走時(shí)間可顯示軸承對中和狀態(tài)?？杀容^及評估在正常關(guān)機(jī)下，切斷燃料直到轉(zhuǎn)子到盤車裝置速度的時(shí)間。密切觀察和監(jiān)控這些運(yùn)行參數(shù)是制定其后停機(jī)期間有效的維護(hù)工作計(jì)劃和部件維修要求的根據(jù)。

2.3 解體檢查

2.3.1 決速冷卻

在檢查之前，強(qiáng)迫冷卻機(jī)組加速冷卻過程并縮短損耗時(shí)間是必要的。強(qiáng)迫冷卻是在冷拖速度下，連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)組，長期持續(xù)的讓環(huán)境空氣流過機(jī)組，盡管因?yàn)檎ＭC(jī)冷機(jī)過程時(shí)間較長，盤車裝置或棘齒盤動(dòng)的自然冷卻循環(huán)被優(yōu)先推薦。但快速冷卻是允許的，可是在任何冷卻過程中打開門是禁止的，除非緊急情況要求立即檢查。不能通過開門或拆下隔熱板來加速冷卻時(shí)間，因?yàn)槠撞痪鶆虻睦鋮s，可能引起附加的汽缸變形和葉片摩擦，如果摩擦嚴(yán)重可能引起潛在的葉頂損傷。

2.3.2 燃燒系統(tǒng)余熱通道檢查維護(hù)

燃燒室檢查是有關(guān)燃料噴嘴、火焰筒、過渡段、聯(lián)焰管和固定座、火花塞組件、火焰探測器與燃燒室導(dǎo)流襯套的小范圍拆卸停機(jī)檢查。其檢查重點(diǎn)是燃燒火焰筒、過渡段、燃料噴嘴和端蓋，這些都是認(rèn)為是在一個(gè)好的維護(hù)計(jì)劃中首先要求替換或維修的內(nèi)容。對這些項(xiàng)目的適當(dāng)檢查、維護(hù)和維修，將可能給予下游的部件較長的壽命，例如透平噴嘴和葉片。火焰筒、過渡段和燃料噴嘴，應(yīng)該被替換成新的或經(jīng)過維修的來縮短停機(jī)時(shí)間。然后在機(jī)組恢復(fù)運(yùn)行后，將被替換下的火焰筒、過渡段和噴嘴進(jìn)行清潔和修理，以供下次檢修時(shí)使用。

2.3.3 熱通道檢查

熱通道檢查的目的是檢查那些受燃燒過程中燃?xì)忉尫诺母邷氐牟考?。熱通道檢查既要包括對燃燒室的檢查，還有對透平噴嘴、定子護(hù)環(huán)和透平葉片進(jìn)行詳細(xì)檢查。為了實(shí)施這些檢查，透平的上缸必須移開，在殼體移開前，使用機(jī)械式千斤頂支撐機(jī)組中心線適當(dāng)位置來保證轉(zhuǎn)子和定子的定位，保持正確的頂部間隙并防止缸體扭曲變形。

3 結(jié)語

GE公司9FA燃機(jī)是目前市場上最為廣泛使用的燃?xì)廨啓C(jī)，經(jīng)過不斷地升級演化，其技術(shù)成熟度不斷提高。其維護(hù)維修過程，也需要特別注意，其維修過程具有很多復(fù)雜性，但燃機(jī)在設(shè)計(jì)當(dāng)初就設(shè)想了現(xiàn)場維修的特殊之處，所以很多設(shè)計(jì)都為維修提供便捷之處。9FA燃機(jī)在維護(hù)維修方面分為備用停機(jī)檢查、在線檢查及解體檢查，這3種檢查有著不同的檢查內(nèi)容及使用情況。

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