淺談提高F級燃機壓氣機可靠性運行的措施

潘翔豪

摘 要： 自F級燃氣輪機引入國內(nèi)以來，對該機型已經(jīng)積累豐富的運行經(jīng)驗。但燃氣輪機中壓氣機部分仍然存在一些問題，對燃氣輪機的運行安全造成了極大的威脅。針對這種情況，本文總結(jié)了燃氣輪機壓氣機運行中的問題，剖析問題出現(xiàn)的背后原理，并提出相應(yīng)的解決措施，提高F級燃氣輪機整體機組的可靠運行。

關(guān)鍵詞： F級燃機壓氣機；可靠運行；措施

隨著環(huán)境問題日益凸顯，發(fā)展清潔能源取代傳統(tǒng)高污染、低效率的能源利用形式成為未來的必然趨勢。燃氣發(fā)電系統(tǒng)作為一種高效、環(huán)保和先進的發(fā)電設(shè)備，在我國東南沿海的多個大型發(fā)電公司得到了應(yīng)用。2005年我國組裝制造的首臺F級重型燃氣輪機點火成功。重型燃氣輪機制造技術(shù)國產(chǎn)化率己經(jīng)逐漸提高，但時至今日仍有諸多制造關(guān)鍵技術(shù)尚未解決，其中F級燃機壓氣機運行的可靠性就是其中之一。

1壓氣機運行中存在的問題及原因分析

某電廠的F級燃機輸出功率為320MW，熱效率為39.7%，進氣流量為703kg/s，壓比為18，透平轉(zhuǎn)子進口溫度為1427℃；其壓氣機型式為軸流式，帶1級可調(diào)進口導(dǎo)葉，共18級（分別稱為0級和1-17級），后面有兩級排氣導(dǎo)葉。

1.1靜葉葉根間隙增大

該F級燃機在運行1500h后，對機組進行常規(guī)孔探檢測時，多級靜葉葉根之間出現(xiàn)了縫隙增大的情況，壓氣機靜葉落差已超出正常值，嚴重影響機組的安全運行。究其原因，因大部分的燃機基本都是作為調(diào)峰使用，機組不免的頻繁啟停，啟停過程中的壓氣機葉片是處于一個高頻振動狀態(tài)[1]。而壓氣機靜葉根部的幾何形狀為矩形，在整級葉片全部安裝到氣缸上的凹槽內(nèi)形成一個圓后，相鄰兩葉片根部只有內(nèi)側(cè)接觸，外側(cè)不接觸，接觸方式為線接觸而非面接觸，接觸面積小，這加快了相鄰兩葉片根部接觸部位的磨損速度。當磨損出現(xiàn)后，相鄰葉片會靠攏，在整個圓周位置上便產(chǎn)生了較大縫隙，使靜葉的落差超出標準許多。

1.2葉片斷裂

第一、第二批打捆招標機組在運行小時數(shù)超過10000h后，有四臺機組發(fā)生了壓氣機動靜葉片斷裂事故。通過后續(xù)的檢查，又有個別機組的壓氣機葉片出現(xiàn)裂紋。而壓氣機葉片斷裂的原因，葉片產(chǎn)生共振，造成葉片高周疲勞。國內(nèi)專業(yè)研究機構(gòu)對斷裂葉片的斷口分析后認為葉片斷裂的根本原因是共振引起的。

1.3 F級燃機壓氣機葉片污垢

F級燃機壓氣機在長期超負荷工作后，在其內(nèi)部葉片表面會附著大量的灰塵，而隨著時間的流逝，灰塵會形成污垢，繼而導(dǎo)致葉片的工作效率極大的降低，無法有效的工作。同時，在F級燃機壓氣機葉片工作時，由于葉片接觸的主要物質(zhì)為空氣，因此，懸浮在空氣中的雜質(zhì)以及污染物也會隨著F級燃機壓氣機的快速運動粘附于壓氣機的葉片中，繼而導(dǎo)致葉片的工作效率極大降低。而F級燃機壓氣機葉片的工作效率與燃機的運行情況有很大的關(guān)系，因此，F(xiàn)級燃機壓氣機葉片污垢問題需要重視，采取有效的措施加以解決，只有這樣，才可以提高F級燃機壓氣機 運行穩(wěn)定性 。

2提高F級燃機壓氣機可靠運行的措施

2.1靜葉葉根間隙增大的應(yīng)對措施

針對S14、S15、S16級靜葉葉根間隙增大的情況，對此提出的具體應(yīng)對措施是兩根直徑為8mm的空心銷將靜葉穿在一起，中間有探孔的葉片，只用一根空心銷連接。而S5級靜葉根部間隙增大的情況，其解決方案與S14、S15、S16級靜葉改造方案基本類似，區(qū)別在于S5級靜葉根部較大，三片連在一起打孔較困難，所以S5級靜葉改造試講兩片靜葉用兩根空心銷連在一起。

2.2對壓氣機葉片進行定期檢測與維護

當F級燃機壓氣機經(jīng)過一定的工作周期之后，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)會由于疲勞或者受損，導(dǎo)致工作效率降低，而最直接的原因很大程度在于葉片產(chǎn)生斷裂或者磨損，F(xiàn)級 燃機壓氣機的故障很大程度在于其葉片出現(xiàn)斷裂，因此，為了提高F級 燃機壓氣機可靠運行，切實需要做好穩(wěn)定性工作。預(yù)防葉片斷裂的最直接、最有效的方式就是在F級 燃機壓氣機停止工作時，對壓氣機的孔探進行全方位細致的檢查，對出現(xiàn)裂痕或者問題的進行及時有效的改造，避免葉片發(fā)生斷裂。當F級 燃機壓氣機工作周期超過一定時長時，需要做好葉片替換工作，及時將舊的葉片替換 ，同時加強葉片檢查工作，確保F級 燃機壓氣機能夠可靠運行[2]。

2.3 F級燃機壓氣機的清潔工作

當F級燃機壓氣機工作一段時間之后，懸浮在空氣中顆粒物以及一些污染物質(zhì)會經(jīng)過葉片的旋轉(zhuǎn)，附著于葉片上，造成F級燃機壓氣機工作效率降低。為了提高工作效率，需要及時的做好清潔工作。

（1）在線清洗

在線清洗是指在F級燃機壓氣機工作的時候進行清洗工作，此時機組在基本的負荷階段（50%基本的負荷階段）時進行。具體的方式為向F級燃機壓氣機噴水，對葉片進行快速有效的清洗，這種方式的優(yōu)點在于提高工作效率，可以保證不停機的情況下進行清洗工作，降低污染物附著比。

（2）離線清洗

離線清洗主要指當F級燃機壓氣機處于停止工作狀態(tài)下，利用清潔劑以及清洗工具對壓氣機進行全方位的操作，全方位的檢查壓氣機清潔度，確保F級燃機壓氣機可以得到徹底的清洗。這種方式的最大優(yōu)勢就是可以徹底性的清洗壓氣機，提高清洗力度，更好的解決污垢問題，優(yōu)勢較為明顯。需要注意的是：燃機長時間停機后，進行離線水洗前，數(shù)次帶負荷運行是必要的，以防止冷卻空氣管道中的鐵銹進入燃氣輪機。

2.4 做好運行調(diào)峰工作與運行周期調(diào)整工作

通過對F級燃機壓氣機運行問題的分析可知，機組頻繁啟停、運行負荷過高是導(dǎo)致壓氣機出現(xiàn)故障的重要原因，盡可能使機組保持基本負荷狀態(tài)，減少啟停次數(shù)，能有效減小對壓氣機的損耗，提高其運行可靠性。對此，做好運行調(diào)峰工作以及科學的制定運行周期，是提高壓氣機可靠運行的重要途徑[3]。

（1）做好運行調(diào)峰工作

我國很多機組采用F級燃機壓氣機，這種壓氣機在正常運行時不會出現(xiàn)太多問題，而當其超負荷時，無法有效的提高空氣氣壓。因此，為了提高F 燃機壓氣機可靠性，保證其保持在基本負荷狀態(tài)，盡量避免超負荷，同時，做好調(diào)峰運行工作，減少工作時長。長期的運行，很容易導(dǎo)致F級燃機壓氣機靜葉片出現(xiàn)搖晃、磨損，嚴重時會導(dǎo)致葉片凸起，特別是第l5級以及第l6級葉片。因此，做好運行調(diào)峰工作，當F級燃機壓氣機的葉片出現(xiàn)晃動，根槽發(fā)生變化時，需要及時做好調(diào)整。

（2） 做好運行周期調(diào)整工作

當F級燃機壓氣機工作時長較多時，會出現(xiàn)壓氣機工作不穩(wěn)定現(xiàn)象，一般規(guī)律是在達到4900h 小時之后，極易出現(xiàn)壓氣機葉片凸起等現(xiàn)象，而在運行周期達到1.5萬小時之后，燃機壓氣機的穩(wěn)定性會進一步降低，對于這種現(xiàn)象，解決的辦法主要是調(diào)整運行時長，當運行時長達到一定值時，進行間歇性工作，做好周期調(diào)整工作，這樣才可以更好的保證F燃機壓氣機正常工作。

3結(jié)論

本文總結(jié)了F級燃機壓氣機運行中的問題，并剖析了問題出現(xiàn)的原理，針對靜葉葉根間隙增大、葉片斷裂、葉片結(jié)垢等問題提出了解決措施，適當改造壓氣機葉片、定期檢測與維護壓氣機、定期清洗壓氣機、做好運行調(diào)峰工作與運行周期調(diào)整工作能夠有效提高F級燃機壓氣機運行可靠性。■

參考文獻

[1]盂廣太.F級級燃機壓氣機靜葉片晃動及填隙片移位的自主檢修[J].燃氣輪機發(fā)電技術(shù)，2009，11（2）：18—22.

[2]肖陽. 燃氣輪機發(fā)電技術(shù)[M]. 深圳：中國燃機專業(yè)委員會， 2012.

[3]劉惠明.提高單軸聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組運行可靠性的探索[J].燃氣輪機發(fā)電技術(shù)， 2010（4）.