淺談燃氣輪機電廠的檢修管理

崔明旭

1 燃氣輪機概述

燃氣輪機是以連續(xù)流動的氣體為工質(zhì)帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn)，將燃料的能量轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ膬?nèi)燃式動力機械，是一種旋轉(zhuǎn)葉輪式熱力發(fā)動機。燃氣輪機的工作過程是，壓氣機連續(xù)從大氣中吸入空氣并將其壓縮；壓縮后的空氣進入燃燒室，與噴入的燃料混合后燃燒，成為高溫燃氣，隨即流入燃氣渦輪中膨脹做功，推動渦輪葉輪帶著壓氣機葉輪一起旋轉(zhuǎn)；加熱后的高溫燃氣的做功能力顯著提高，因而燃氣渦輪在帶動壓氣機的同時，尚有余功作為燃氣輪機的輸出機械功。燃氣輪機由靜止起動時，需用起動機帶著旋轉(zhuǎn)，待加速到能獨立運行后，起動機才脫開。

2 燃氣輪機的檢修特點

燃氣輪機的檢修主要分為小修、中修和大修三類維修形式，就我國目前大多數(shù)發(fā)電廠使用的燃氣輪機設(shè)備而言，基本上由GE、西門子和三菱重工廠商制造。我國大型燃氣輪機的設(shè)計和制造水平還不夠成熟，而且對燃氣輪機的檢修技術(shù)還存在許多薄弱環(huán)節(jié)，所以定期的檢修一般還得依靠制造過程中的技術(shù)人員來完成，所以必須嚴格規(guī)定和計算檢修計劃及周期。在大型燃氣輪機中，經(jīng)常采用通道部件輪換的方式，即更換部件必須經(jīng)過返廠——檢查——壽命評估——修復(fù)——發(fā)電廠等各種程序后才能實現(xiàn)修復(fù)，如此復(fù)雜的流程，不但嚴重浪費了時間，還存在諸多不確定因素，而且電力企業(yè)也需備份相應(yīng)的需要隨時更換的零部件。

3 燃氣輪機檢修周期的確定

各燃氣輪機廠家在技術(shù)文件中提供的檢修周期計算方法不盡相同，基本上，燃氣輪機的檢修規(guī)模和時間間隔由等效運行時間（EOH）或啟停次數(shù)決定。大型燃氣電廠的運行方式包括以基本負荷為主的長期運行方式和同時承擔調(diào)峰任務(wù)的兩班制運行方式。對于長期連續(xù)運行的燃氣輪機，其等效運行時間（EOH）比啟停次數(shù)先達到檢修周期；對于調(diào)峰方式下的燃氣輪機，其啟停次數(shù)在等效運行時間前達到檢修周期。幾種運行中的大型燃氣輪機檢修周期見表1。

表1 各種燃氣輪機的檢修周期對比

影響燃氣輪機機組檢修周期的因素較多，其關(guān)鍵因素是燃氣輪機機組的運行方式、燃燒溫度、燃料種類、運行時間、啟停次數(shù)和空氣質(zhì)量等，對于調(diào)峰負荷運行的機組，熱機械疲勞是影響機組壽命的主要因素。

4 燃氣輪機的檢修維護

4.1 日常維護和檢查

根據(jù)電廠燃機運行維護手冊，結(jié)合電廠自身運行方式及設(shè)備狀況，針對主要的主輔設(shè)備，制定檢查及維護計劃進行維護。自2005年至今，部分在運燃氣輪機機組已經(jīng)或已到大修周期，機組運行應(yīng)減少非電網(wǎng)調(diào)度引起的故障跳機或減負荷。實驗表明，80%以上符合跳機對燃機熱通道部件疲勞壽命的影響相當于正常情況下的8倍。機組頻繁的啟停也會增加對主輔設(shè)備的影響，例如：M701F4水平是我國高技術(shù)水平的燃氣輪機發(fā)電機組，具有效率高、排放低、供熱能力強的特點，在我國得到了廣泛的應(yīng)用，但在頻繁啟停狀況下，速比閥易引起閥門密封面磨損，造成閥門內(nèi)漏，導(dǎo)致閥門故障影響機組啟動。類似這樣的設(shè)備是有使用周期的，應(yīng)試驗閥門的開閉時間，以確保設(shè)備的完整性及可靠性。

4.2 燃機進氣系統(tǒng)定期檢查

燃機進氣系統(tǒng)的主要部件是壓氣機進氣濾芯，燃機進氣中所含污染物及顆粒大小有嚴格的要求，進氣濾芯過濾效果差會使進氣中的灰塵與污染物增多，它將對燃機壓氣機的可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉（IGV）、壓氣機的R0、S0級葉片、推力軸承、熱通道部件、燃機壓氣機轉(zhuǎn)子等部件的運行產(chǎn)生重大影響，定期對壓氣機進氣濾芯進行檢查，分析進氣的清潔度及檢測環(huán)境的質(zhì)量十分重要。

4.3 燃機定期孔探檢查

燃機定期檢查的主要手段是定期孔探檢查。根據(jù)燃氣輪機的性能，定期對燃氣輪機的燃燒部件、熱通道部件、壓氣機動靜態(tài)部件進行內(nèi)窺鏡直接檢查，孔探檢查能直觀檢查燃燒部件和熱通道部件的損壞程度及運行情況，檢查壓氣機動靜葉間間隙是否在規(guī)定范圍內(nèi)，通過孔探測檢查，可按計劃停機，提前計劃零件更換要求，以降低燃機維修成本，從而提高其利用率及可靠性。

4.4 加強我國此類設(shè)備的研發(fā)

由于國產(chǎn)設(shè)備的質(zhì)量、使用壽命和價格上的問題，國內(nèi)大型發(fā)電廠很少使用國產(chǎn)設(shè)備。為有效減緩這種局面，促進國內(nèi)企業(yè)發(fā)展，政府應(yīng)給予適當?shù)恼咧С旨岸愂諆?yōu)惠，幫助此類企業(yè)加大對此類設(shè)備的研發(fā)投入，促進國產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展，最終實現(xiàn)國產(chǎn)設(shè)備也能達到同類設(shè)備的性價比和功能。

4.5 優(yōu)化機組啟動吹掃時間

機組啟動時高盤吹掃的目的是防止燃機點火時發(fā)生爆燃。M701F4機組啟動時，吹掃的典型要求是保持機組轉(zhuǎn)速約700R/MIN，吹掃時間550S。若吹掃時間過長，SFC耗功會增加，從而增加廠用電，同時也可能加劇設(shè)備的金屬疲勞和熱部件的局部燒蝕等安全問題。另外，余熱鍋爐的保溫保壓能力降低，聯(lián)合循環(huán)機組的啟動時間延長，不利于調(diào)峰機組的快速響應(yīng)要求。