9E燃?xì)廨啓C(jī)運行故障的分析與處理

摘要：隨著國家對環(huán)境問題的重視和中國能源結(jié)構(gòu)的改變，高效率，排放環(huán)保的燃?xì)廨啓C(jī)天然氣發(fā)電，逐漸成為主流的發(fā)電方式。燃?xì)廨啓C(jī)具有占地少，變負(fù)荷靈活，供電可靠性高等優(yōu)點。同時能利用其余熱進(jìn)行供熱，具有良好的能源效益，環(huán)境效益，社會效益。本文就9E燃機(jī)出現(xiàn)的一些運行故障，進(jìn)行詳細(xì)分析，提出相應(yīng)的處理方案。

關(guān)鍵詞：9E燃?xì)廨啓C(jī);運行故障;處理措施

0 ?引言

9E燃?xì)廨啓C(jī)是一種以空氣為和燃?xì)鉃榻橘|(zhì)，空氣通過壓氣機(jī)送往燃燒室和燃料噴嘴噴入的燃?xì)饣旌先紵?，形成高溫，高壓的燃?xì)狻Ｍㄟ^透平噴嘴和動葉膨脹做功，推動透平轉(zhuǎn)子帶動壓氣機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一起高速旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了氣體燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功，并輸出電功。做功后燃?xì)廨啓C(jī)排氣可以引入余熱鍋爐，由余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽帶動汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電和供熱，實現(xiàn)能源的高效、綜合利用。

本文就燃?xì)廨啓C(jī)運行中事故的處理原則、常見的運行故障，解決方案等進(jìn)行了闡述，為燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運行提供經(jīng)驗。

1 ?燃?xì)廨啓C(jī)故障及事故的處理原則

在燃?xì)廨啓C(jī)運行過程中，機(jī)組出現(xiàn)故障，運行人員應(yīng)該遵循以下處理原則：

首先，值班人員應(yīng)迅速定位異常發(fā)生位置，根據(jù)運行規(guī)程和相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)及時判斷和分析，迅速的找準(zhǔn)故障發(fā)生原因，并及時處理。如果判斷故障相對嚴(yán)重時，應(yīng)按規(guī)程及時停機(jī)，防止事故的進(jìn)一步發(fā)展和擴(kuò)大。

其次，在事故停機(jī)過程中，應(yīng)著重監(jiān)視燃機(jī)的排氣溫度，滑油油回油溫度，輪間溫度，以及各軸承振動是否在正常值，機(jī)組缸體有無摩擦聲等。

最后，在機(jī)組發(fā)生故障時，應(yīng)及時保存事故發(fā)生時，停機(jī)前后的運行數(shù)據(jù)，報警信息，運行曲線，記錄事故發(fā)生時的主要現(xiàn)象。并會同各專業(yè)進(jìn)行事故總結(jié)分析，避免將來出現(xiàn)同樣的問題。

2 ?燃?xì)廨啓C(jī)運行故障的分析與處理措施

2.1 壓氣機(jī)喘振現(xiàn)象

壓氣機(jī)是燃機(jī)重要部件，它的作用是在透平的拖動下高速旋轉(zhuǎn)，連續(xù)不斷的壓縮空氣，并將升壓和升溫的空氣送入燃燒室參與燃燒與冷卻。

由于葉輪的旋轉(zhuǎn)做功，使壓氣機(jī)后端流量容易堵塞，進(jìn)氣端進(jìn)氣量不夠?？諝饬髁砍霈F(xiàn)波動，氣流會沿壓氣機(jī)軸線方向產(chǎn)生低頻率和高振幅的振蕩，這種現(xiàn)象稱為喘振。

從壓氣機(jī)的特性曲線可以看出，當(dāng)進(jìn)壓氣機(jī)的空氣流量減小，運行工況點進(jìn)入了喘振邊界線的左側(cè)區(qū)，就會產(chǎn)生喘振。

喘振現(xiàn)象主要發(fā)生在機(jī)組啟動和停機(jī)過程中，其主要產(chǎn)生原因有：①偏離工況的設(shè)計。當(dāng)進(jìn)氣流量減少到一定數(shù)量時，壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)速度降低，喘振邊界線需計算準(zhǔn)確。②防喘閥出故障沒有打開。在機(jī)組啟機(jī)、停機(jī)過程中，壓氣機(jī)內(nèi)部的壓力和空氣流量波動比較大，防喘閥打開，調(diào)節(jié)壓氣進(jìn)出流量，可以防止出現(xiàn)喘振現(xiàn)象。③壓氣機(jī)進(jìn)內(nèi)部動靜葉結(jié)垢，異物堵塞氣體通道等，會使壓氣機(jī)通流氣體積減少，容易引起喘振。④進(jìn)氣IGV導(dǎo)葉不動作或動作角度和設(shè)定值偏差，就容易導(dǎo)致壓氣機(jī)進(jìn)氣流量減少，引起喘振。

當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)喘振現(xiàn)象時，如果防喘閥不能及時打開，應(yīng)緊急停機(jī)，避免壓氣機(jī)葉片等燃機(jī)部件造成重大損傷。平時運行維護(hù)時，可對防喘閥進(jìn)行氣動校驗，定期對壓氣機(jī)進(jìn)行水洗等工作。

2.2 燃?xì)廨啓C(jī)在啟動時出現(xiàn)“熱懸掛”現(xiàn)象

燃機(jī)的燃料控制包括啟動控制、加速控制，溫度控制，轉(zhuǎn)速控制等，每種控制方式有其對應(yīng)的燃料行程基準(zhǔn)FSR。燃機(jī)啟動時FSRSU是最小值，并以0.05%FSR/S速率增加，燃機(jī)轉(zhuǎn)速上升，排氣溫度不斷上升，達(dá)到560℃左右時，燃機(jī)進(jìn)入溫度控制。為了減少燃機(jī)在高溫下運行，此時燃料行程基準(zhǔn)FSR會降低燃料供應(yīng)，F(xiàn)SR不斷降低，這樣燃機(jī)就沒有足夠的燃料來滿足燃機(jī)升速。在排氣溫度居高不下，而燃機(jī)轉(zhuǎn)速停止升速，就會出現(xiàn)熱懸掛現(xiàn)象，導(dǎo)致啟機(jī)不成功。

“熱懸掛”出現(xiàn)的原因及處理措施有：

①燃機(jī)啟動設(shè)備問題：

1）啟動電機(jī)出力不夠、無法達(dá)到燃機(jī)設(shè)定轉(zhuǎn)速。2）液力變扭器出現(xiàn)故障，無法將啟動電機(jī)的力矩傳給燃機(jī)轉(zhuǎn)子、導(dǎo)致燃機(jī)無法升速。3）啟動離合器故障，在燃機(jī)沒有達(dá)到自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速時，離合器就提前脫扣，燃機(jī)轉(zhuǎn)速提升緩慢。4）輔助齒輪箱故障，傳動效率低。這些設(shè)備的故障都可能導(dǎo)致燃機(jī)轉(zhuǎn)速上不去，在溫控狀態(tài)下出現(xiàn)啟動失敗。平時運行時可通過MARK盤觀察各設(shè)備的運行參數(shù)的變化，定期進(jìn)行設(shè)備維護(hù)，提前發(fā)現(xiàn)問題。

②燃機(jī)通流系統(tǒng)問題：

透平和壓氣機(jī)效率降低的影響，隨著機(jī)組運行時間增加，通流部分，如壓氣機(jī)葉片的積垢、腐蝕，磨損等，使壓氣機(jī)的做功能力下降，同樣的燃料FSR控制下，轉(zhuǎn)速升不上去。必要時進(jìn)行水洗，不定期的對通流系統(tǒng)葉片進(jìn)行孔探，發(fā)現(xiàn)問題時需及時處理。

③燃機(jī)MARK盤控制系統(tǒng)問題：

MARK盤控制邏輯出現(xiàn)問題時，會導(dǎo)致燃料供給與轉(zhuǎn)速不符，燃料供給系統(tǒng)出現(xiàn)異常，以及各控制系統(tǒng)沒有按邏輯進(jìn)行燃機(jī)啟動，導(dǎo)致啟動失敗。

平時需要對控制系統(tǒng)進(jìn)行安全維護(hù)，不能隨意改動相關(guān)邏輯。

2.3 燃機(jī)擦缸現(xiàn)象

在燃機(jī)高負(fù)荷運行停機(jī)盤車過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)擦缸現(xiàn)象，主要是因為燃?xì)廨啓C(jī)為了追求壓氣機(jī)較高的性能，動靜葉頂部的間隙設(shè)計盡可能的小，以及輪機(jī)艙室溫度場不均勻，熱應(yīng)力不均勻，氣缸形變不對稱等，導(dǎo)致壓氣機(jī)動葉片與氣缸之間摩擦，甚至還會出現(xiàn)刮停盤車故障。

運行人員應(yīng)當(dāng)密切監(jiān)視，監(jiān)聽缸體內(nèi)是否異響。處理建議如下：

①檢查燃機(jī)罩殼各艙室密封情況，除了輔機(jī)端部的進(jìn)風(fēng)口，其它位置不應(yīng)該有冷風(fēng)進(jìn)入。

②在燃機(jī)停機(jī)盤車?yán)鋮s階段，不可以敞開各艙室的門，即使是巡視也要及時關(guān)門。

停機(jī)過程中，在發(fā)停機(jī)命令后，可以嘗試手動關(guān)閉88BT風(fēng)機(jī)，以減小溫度場不均勻。

③燃機(jī)停機(jī)后，可對壓氣機(jī)進(jìn)行孔探，排除葉片的損傷情況。

2.4 燃機(jī)熱通道部件的損傷現(xiàn)象

熱通道部件是燃機(jī)最核心的部分，主要包含燃燒室里的燃料噴嘴、火焰筒、過渡段、聯(lián)焰管和火花塞組件等，以及透平噴嘴、復(fù)環(huán)和透平葉片這些承接燃?xì)馔鞯母邷夭考＿@些部件在高溫高壓的環(huán)境下運行，經(jīng)常會出現(xiàn)損傷。

圖2為透平一級噴嘴貫穿裂紋和燃料一級、二級燃料噴嘴出現(xiàn)燒損現(xiàn)象。

根據(jù)圖2所示損傷情況，分析熱通道部件裂紋產(chǎn)生的原因：

①透平一級噴嘴工作在1000多攝氏度的環(huán)境中，承受熱應(yīng)力最大，容易產(chǎn)生熱疲勞，穩(wěn)態(tài)蠕變等而導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。需送生產(chǎn)廠家修理。

②燃料一級噴嘴燒損主要是因為，天然氣和一次空氣在火焰筒中混合燃燒產(chǎn)生高溫燃?xì)?，由于混合時間短，混合不充分，靠近燃燒室一側(cè)溫度場存在不均勻，而導(dǎo)致燃料一級噴嘴容易燒損。

③燃料二級噴嘴燒損，經(jīng)過對燒損金屬進(jìn)行金相分析，斷面金相沒有發(fā)現(xiàn)晶粒長大、晶界氧化和碳化物析出，也沒有觀察到蠕變特征。

經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)二級噴嘴的冷卻空氣孔出現(xiàn)堵塞，在冷卻不好的情況下，造成了高溫?zé)龘p。這種情況，需要對冷卻空氣系統(tǒng)進(jìn)行檢查，包括冷卻空氣壓力，以及管道內(nèi)部是否有異物等。

另外在沒有發(fā)現(xiàn)二級噴嘴冷卻空氣孔堵塞的情況出現(xiàn)燒損，有可能燃料燃燒不充分，高溫氣流過高導(dǎo)致的燒損。這種情況就需要對燃燒情況進(jìn)行分析，必要時需做燃燒調(diào)整。

熱通道部件檢查建議：

熱通道部件對燃機(jī)穩(wěn)定運行非常重要，因此需制定一定運行周期的檢修計劃，根據(jù)GE公司9E燃機(jī)的檢修建議如表1。

3 ?總結(jié)

在國家鼓勵發(fā)展燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)供機(jī)組的背景下，燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組的穩(wěn)定運行顯得尤為重要。本文講述了部分燃?xì)廨啓C(jī)運行的故障分析，而燃?xì)廨啓C(jī)是非常復(fù)雜的系統(tǒng)，平常機(jī)組運行中會出現(xiàn)不同的燃?xì)廨啓C(jī)故障和事故。我們需全面的了解燃?xì)廨啓C(jī)的結(jié)構(gòu)，運行原理，掌握并積累平時運行時處理故障的經(jīng)驗。做好機(jī)組日常的運行維護(hù)工作，做好檢修計劃，備件計劃等，為燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)機(jī)組的安全穩(wěn)定運行提供保障。

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作者簡介：殷高飛（1976-），男，貴州鎮(zhèn)遠(yuǎn)人，本科，技術(shù)人員，工程師，從事燃?xì)廨喓推啓C(jī)生產(chǎn)制造以及技術(shù)服務(wù)工作。