9E型燃機(jī)透平輪間溫度高故障分析及處理

朱國(guó)強(qiáng)

（東莞虎門電廠，廣東東莞 523899）

0 引言

某電廠PG9171E燃?xì)廨啓C(jī)于2003年投入商業(yè)運(yùn)行，至2013年共運(yùn)行了2萬多小時(shí)。2013年某月按計(jì)劃對(duì)3#機(jī)完成檢修后，啟動(dòng)帶負(fù)荷運(yùn)行過程中出現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)透平一級(jí)后輪間溫度高報(bào)警的異常情況。在介紹透平一級(jí)后輪間溫度的熱電偶結(jié)構(gòu)和透平冷卻過程的基礎(chǔ)上，進(jìn)行故障分析，并采取相應(yīng)措施。

1 故障現(xiàn)象

2013年某月，3#燃?xì)廨啓C(jī)檢修完畢啟動(dòng)運(yùn)行，在進(jìn)氣溫度31℃，基本負(fù)荷95 MW下透平一級(jí)后及二級(jí)前的輪間溫度高報(bào)警，達(dá)到了590℃，機(jī)組無法安全運(yùn)行。運(yùn)行數(shù)據(jù)見表1。

表1 機(jī)組檢修前后輪間溫度對(duì)比

2 故障分析

2.1 透平輪間最高溫度值和溫差報(bào)警值

透平輪間溫度取自徑向?qū)ΨQ位置上2支熱電偶讀數(shù)的平均值，2支熱電偶讀數(shù)之差稱為兩點(diǎn)溫差。機(jī)組在啟動(dòng)過程以及正常運(yùn)行時(shí)，必須監(jiān)測(cè)輪間溫度和兩點(diǎn)溫差。為確保透平各部件不因超溫而損壞，在機(jī)組中布置了12支熱電偶用來監(jiān)測(cè)透平的輪間溫度。機(jī)組運(yùn)行時(shí)所允許的最高透平輪間溫度值和溫差值見表2。

2.2 透平輪間熱電偶分布

透平間有三級(jí)噴嘴，每一級(jí)噴嘴前后兩端各有2支熱電偶監(jiān)測(cè)每一級(jí)的輪間溫度，圖1為二級(jí)噴嘴的一支熱電偶布置圖。

2.3 透平高溫部分的冷卻

透平的高溫部分主要包括動(dòng)葉、噴嘴、復(fù)環(huán)和透平排氣缸等，動(dòng)葉的冷卻風(fēng)主要是由壓氣機(jī)的16級(jí)出氣經(jīng)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部通道引來，分別冷卻一級(jí)動(dòng)葉和二級(jí)動(dòng)葉；同時(shí)對(duì)二級(jí)葉輪和三級(jí)葉輪進(jìn)行冷卻。壓氣機(jī)的出氣分為兩部分，一部分冷卻一級(jí)噴嘴；另一部分經(jīng)過一級(jí)復(fù)環(huán)的冷卻孔冷卻二級(jí)噴嘴，同時(shí)對(duì)一級(jí)葉輪和二級(jí)葉輪進(jìn)行冷卻。透平的排氣缸由2臺(tái)功率45 kW風(fēng)機(jī)冷卻，同時(shí)冷卻三級(jí)葉輪。

表2 最高透平輪間溫度值和溫差值

圖 1 二級(jí)噴嘴熱電偶布置圖

2.4 透平一級(jí)后輪間溫度高原因分析

（1）二級(jí)噴嘴的熱電偶安裝位置?，F(xiàn)場(chǎng)檢查熱電偶護(hù)套管，用一根細(xì)鐵絲插入熱電偶套管，對(duì)比插入的深度與熱電偶的插入深度是一致的，長(zhǎng)度也符合GE規(guī)范要求，說明熱電偶安裝到位。

（2）二級(jí)噴嘴扇段之間的密封性能。二級(jí)噴嘴扇段間的密封性能不好，熱空氣進(jìn)入二級(jí)噴嘴內(nèi)部，造成噴嘴內(nèi)部冷卻效果不好，是輪間溫度升高的原因之一?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)二級(jí)噴嘴扇段間的密封插片有變形和磨損（圖2）。

圖2 二級(jí)噴嘴扇段間密封插片變形磨損

（3）一級(jí)復(fù)環(huán)冷卻風(fēng)進(jìn)出口直徑?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到：所有一級(jí)復(fù)環(huán)的冷卻風(fēng)進(jìn)氣口直徑是16.5 mm；所有一級(jí)復(fù)環(huán)的冷卻風(fēng)出氣口直徑是14.0 mm，均符合GE規(guī)范要求。

（4）一級(jí)復(fù)環(huán)的間隙?，F(xiàn)場(chǎng)在先期加裝復(fù)環(huán)時(shí)，預(yù)留出缸面要求的設(shè)計(jì)間隙后對(duì)總間隙進(jìn)行平均分配再定位銷孔中心，但在實(shí)際鉆孔過程中，會(huì)因鉆頭跑偏造成實(shí)際間隙的偏差，這也是容易造成輪間溫度偏高的原因之一，一級(jí)復(fù)環(huán)實(shí)際安裝間隙見表3。

表3 一級(jí)復(fù)環(huán)實(shí)際安裝間隙

（5）一級(jí)復(fù)環(huán)至二級(jí)噴嘴的冷卻通道部分堵塞。在同一級(jí)噴嘴扇段內(nèi)部的其他2支熱電偶，即透平二級(jí)前的左右2支輪間熱電偶所測(cè)溫度顯示正常，只有一級(jí)后的輪間熱電偶所測(cè)溫度顯示異常，所以推測(cè)從一級(jí)復(fù)環(huán)過來至二級(jí)噴嘴的冷卻通道部分堵塞，冷卻空氣不夠?qū)е乱患?jí)后輪溫升高。GE公司對(duì)二級(jí)噴嘴維修檢測(cè)報(bào)告顯示，發(fā)現(xiàn)非GE件在二級(jí)噴嘴喉部到隔板空氣盒之間多了塊截流板，擋住了1/3的冷卻空氣量，造成進(jìn)入一級(jí)后的冷卻空氣量不夠，致使一級(jí)后的輪間溫度升高。

3 處理措施

（1）更換透平一級(jí)復(fù)環(huán)的限流銷，均勻分布更換后的一級(jí)復(fù)環(huán)的限流銷中的12只，這12只限流銷的長(zhǎng)度由原來 的9.8 mm更換成稍短的8.5 mm，機(jī)組開機(jī)運(yùn)行后，出力有所減少，但透平一級(jí)后和二級(jí)前的輪間 溫度都有下降的趨勢(shì)，說明更換限流銷有效果；

（2）更換透平一級(jí)復(fù)環(huán)的定位銷，均勻分布更換一級(jí)復(fù)環(huán)48只定位銷中的36只，這36只定位銷的長(zhǎng)度尺寸比原來的短約 25.4 mm。最終將一級(jí)后的輪溫在基本負(fù)荷運(yùn)行時(shí)降至536/513℃（表 4）。

表4 定位銷更換前后溫度對(duì)比

采取處理措施后，3#燃?xì)廨啓C(jī)一級(jí)后的輪溫雖大有改善，但還沒達(dá)到9E輪間溫度設(shè)定值的要求，當(dāng)時(shí)因檢修時(shí)間和備件的限制，3#燃機(jī)只能先投入商業(yè)運(yùn)行，要徹底解決這一問題，只能等到下次燃機(jī)檢修周期。

4 預(yù)防透平輪間溫度高的措施

（1）每次檢修更換下來的噴嘴部件送至專業(yè)單位維修，安裝前檢查維修件內(nèi)部有無異物或內(nèi)部結(jié)構(gòu)有無變化。

（2）每次檢修更換熱電偶時(shí)，對(duì)熱電偶的插入深度逐一記錄，并與GE公司規(guī)范要求作對(duì)比，確保熱電偶的位置安裝正確，并確保熱電偶套管內(nèi)無異物。

（3）每次燃機(jī)檢修要確?？鄹讜r(shí)密封插片安裝到位，防止密封插片磨損變形。

（4）一級(jí)復(fù)環(huán)打定位銷孔時(shí)，要送至專業(yè)單位用專業(yè)機(jī)械進(jìn)行鉆孔，以減少誤差。

5 結(jié)束語(yǔ)

分析燃機(jī)大修后透平一級(jí)后輪間溫度高的原因，現(xiàn)場(chǎng)排查并采取相應(yīng)措施，使透平一級(jí)后的輪間溫度大大降低，以達(dá)到機(jī)組安全運(yùn)行的目的。同時(shí)提出燃?xì)廨啓C(jī)在以后檢修過程中預(yù)防透平輪間溫度高的一些建議和措施。

［1］焦樹建.燃?xì)廨啓C(jī)與燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)裝置［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2007.

［2］GE秦皇島維修工廠.虎門電廠9E透平第二級(jí)噴嘴維修檢測(cè)報(bào)告［R］.2013.

［3］中航世新公司.虎門電廠9E一級(jí)后輪間溫度高現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)報(bào)告［R］.2013.