9E燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行故障的分析與處理

靳士振 于榕榕

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對節(jié)能減排的重視程度也越來越深化，高效率、低排放的燃?xì)廨啓C(jī)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，負(fù)荷調(diào)峰快，供電可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)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(yùn)行故障進(jìn)行詳細(xì)分析，希望帶給大家參考意義。

關(guān)鍵詞：9E燃?xì)廨啓C(jī);運(yùn)行故障

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)?。通過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(shí)現(xiàn)了氣體燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并輸出電能。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(shí)現(xiàn)能源的高效、綜合利用。

1燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行簡介

1燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行原理

最簡單的燃?xì)廨啓C(jī)裝置包括三個(gè)主要部件：壓氣機(jī)、透平和燃燒室。燃?xì)廨啓C(jī)的工作過程是，壓氣機(jī)（即壓縮機(jī)）連續(xù)地從大氣中吸入空氣并將其壓縮;壓縮后的空氣進(jìn)入燃燒室，與噴入的燃料混合后燃燒，成為高溫燃?xì)?，隨即流入燃?xì)鉁u輪中膨脹做功，推動渦輪葉輪帶著壓氣機(jī)葉輪一起旋轉(zhuǎn);加熱后的高溫燃?xì)獾淖龉δ芰︼@著提高，因而燃?xì)鉁u輪在帶動壓氣機(jī)的同時(shí)，尚有余功作為燃?xì)廨啓C(jī)的輸出機(jī)械功。燃?xì)廨啓C(jī)由靜止起動時(shí)，需用起動電機(jī)帶著旋轉(zhuǎn)，待加速到能獨(dú)立運(yùn)行后，起動電機(jī)才脫開。 [1] 。

2燃?xì)廨啓C(jī)故障及事故的處理原則

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

2.1在運(yùn)行過程出現(xiàn)異常時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)迅速定位異常發(fā)生位置，根據(jù)運(yùn)行規(guī)程和相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)及時(shí)判斷和分析，迅速的找準(zhǔn)故障發(fā)生原因，并及時(shí)處理。如果判斷故障相對嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)按規(guī)程及時(shí)停機(jī)，防止事故的進(jìn)一步發(fā)展和擴(kuò)大。

2.2在由于事故造成停機(jī)事件后，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)組缸體有無摩擦異響等。

2.3在機(jī)組發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)及時(shí)保存事故發(fā)生時(shí)，停機(jī)前后的運(yùn)行數(shù)據(jù)，報(bào)警信息，運(yùn)行曲線，記錄事故發(fā)生時(shí)的主要現(xiàn)象，并會同各專業(yè)進(jìn)行事故分析總結(jié)，避免將來出現(xiàn)同樣的問題。

2燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)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)不斷地壓縮空氣，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(yùn)行工況點(diǎn)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(jì)。當(dāng)進(jìn)氣流量減少到一定數(shù)量時(shí)，壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)速度降低，喘振邊界線需計(jì)算準(zhǔn)確。②防喘閥故障沒有打開。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)空氣進(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，引起喘振。④ IGV進(jìn)氣導(dǎo)葉不動作或動作角度和設(shè)定值存在偏差，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(shí)，如果防喘閥不能及時(shí)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(shí)運(yùn)行維護(hù)時(shí)，可對防喘閥進(jìn)行氣動校驗(yàn)，定期對壓氣機(jī)進(jìn)行水洗等工作。

2.2 質(zhì)量不平衡故障

由于材料質(zhì)量、制造加工及裝配等因素的影響，質(zhì)量不平衡是燃?xì)廨啓C(jī)最常見的轉(zhuǎn)子故障，轉(zhuǎn)子質(zhì)量中心（質(zhì)心）與旋轉(zhuǎn)中心存在偏心距，從而產(chǎn)生周期性的離心力，其主要表現(xiàn)特征為1倍頻振動過大，長時(shí)間運(yùn)行會導(dǎo)致零部件疲勞，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)T發(fā)軸承磨損破壞以及內(nèi)部轉(zhuǎn)子與靜子碰摩等故障現(xiàn)象.

2.3 熱彎曲故障

燃?xì)廨啓C(jī)處于高溫高壓等復(fù)雜工況下，內(nèi)部最高溫度可達(dá)到上千攝氏度，在停機(jī)冷卻過程中，都會經(jīng)歷溫度驟變，發(fā)生對流換熱現(xiàn)象，使燃機(jī)轉(zhuǎn)子上下表面形成溫度梯度，熱膨脹受熱不均勻，從而產(chǎn)生熱彎曲變形，并隨著停機(jī)時(shí)間的累積，熱彎曲形變量達(dá)到最大值，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布特征發(fā)生變化;而燃機(jī)再起動后，勢必會導(dǎo)致振動響應(yīng)特性變化，影響燃機(jī)運(yùn)行的安全性與可靠性。

轉(zhuǎn)子的熱彎曲形變改變了轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布，相當(dāng)于形成了轉(zhuǎn)子額外不平衡量，所以這與轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡故障表象特征相似，但是存在著本質(zhì)的內(nèi)在機(jī)理差別。

2.4燃機(jī)部件的氧化和腐蝕

作為燃?xì)廨啓C(jī)最重要的一個(gè)部分，內(nèi)燃機(jī)的高溫零部件在使用前都會涂抹保護(hù)涂層，為的就是防止零部件在高溫高壓的環(huán)境下出現(xiàn)變形、氧化和腐蝕。但是由于燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行時(shí)間比較長，保護(hù)涂層會隨著使用時(shí)間慢慢蒸發(fā)，高溫零部件漸漸暴露出來，與燃料發(fā)生反應(yīng)，從而影響燃?xì)廨啓C(jī)的穩(wěn)定安全運(yùn)行。

3如何對燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化

3.1提高燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)吸入空氣的質(zhì)量和流量

一般來講，如果燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)吸入的空氣雜質(zhì)過多，就會對燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪葉片造成嚴(yán)重的磨損和腐蝕。所以為了確?？諝獾馁|(zhì)量，采用粗慮和精濾的組合方式，對空氣進(jìn)行過濾，保證壓氣機(jī)吸入的空氣為優(yōu)質(zhì)空氣。但是需要注意的是要定期更換過濾芯，否則安裝空氣過濾器就失去了意義。另外，空氣流量如果過低，燃?xì)廨啓C(jī)就會出現(xiàn)壓氣機(jī)喘振的狀況，所以要保證氣體入口的流量，避免由于壓力問題引發(fā)故障。

3.2備品備件優(yōu)化配置

燃?xì)廨啓C(jī)熱通道部件在檢修之前通常會準(zhǔn)備一套備品備件，用于檢修過程中對相應(yīng)的部件進(jìn)行輪換，輪換下來的部件會先返回制造廠，經(jīng)壽命評估及修復(fù)后再運(yùn)至電廠。備件不足將影響檢修進(jìn)程，降低發(fā)電收入;備件過剩又會增加庫存成本，占用電廠資金。因此合理的備品備件計(jì)劃對于電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性十分重要。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，9E 燃機(jī)一整套熱端部件的價(jià)格就接近整機(jī)價(jià)格的40%;而三菱 F 級燃機(jī)的熱通道部件的備件價(jià)格也高達(dá)上億元。

3.3提高檢修質(zhì)量

想要保證燃?xì)廨啓C(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，必須強(qiáng)化對檢修標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量的管理。嚴(yán)格按照燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行小時(shí)數(shù)執(zhí)行檢修計(jì)劃，必要時(shí)根據(jù)實(shí)際情況開展有針對性的檢修工作。認(rèn)真開展隱患排查，有計(jì)劃地提報(bào)檢修項(xiàng)目，對于燃?xì)廨啓C(jī)的核心部件壓氣機(jī)、透平以及燃燒部件等，利用停機(jī)檢修機(jī)會要重點(diǎn)進(jìn)行檢查，嚴(yán)格把控檢修質(zhì)量關(guān);對于熱工和電氣的相關(guān)設(shè)備和定值，必須進(jìn)行校驗(yàn)和傳動試驗(yàn)，確保機(jī)組能安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4運(yùn)維發(fā)展思考

及時(shí)總結(jié)燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)維過程中的檢修工藝和方法，逐步建立檢修標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，形成檢修成果科學(xué)考核管理機(jī)制。同時(shí)加強(qiáng)對檢修隊(duì)伍專業(yè)技能的培養(yǎng)，形成一套完善的技能鑒定模式，培養(yǎng)一支高素質(zhì)的燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)維團(tuán)隊(duì)。

結(jié)束語

綜上所述，燃?xì)廨啓C(jī)是非常復(fù)雜的系統(tǒng)，機(jī)組運(yùn)行過程中可能會出現(xiàn)不同的燃?xì)廨啓C(jī)故障和事故。我們需全面了解燃?xì)廨啓C(jī)的結(jié)構(gòu)，掌握并積累運(yùn)行時(shí)處理故障的經(jīng)驗(yàn);做好日常的運(yùn)行維護(hù)工作，強(qiáng)化檢修及備件管理等工作，以此來提高燃?xì)廨啓C(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫侃.燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行與維修技術(shù)探討[J].數(shù)碼設(shè)計(jì)（下），2019（8）：206.

[2]應(yīng)雨龍，李靖超，龐景隆，等.基于熱力模型的燃?xì)廨啓C(jī)氣路故障預(yù)測診斷研究綜述[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2019，39（3）：731-743.

[3]陳兵，孫立娟.9E 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電工藝控制系統(tǒng)的綜合創(chuàng)新與能效優(yōu)化[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（15）：225-226.

[4]張吉龍，胡靜濤，郭越，等.燃?xì)廨啓C(jī)遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2007，23（25）：171-173.