燃機高溫部件故障及運行維護技術分析

李鈺

摘 要：在我國經濟快速發展過程中，能源緊缺問題日益嚴重，因此國家提倡節能減排，由此來實現能源的節約，降低環境的污染。燃機作為新型的動力設備，在當前電廠發電和供熱過程中應用十分廣泛，而且取得了良好的效果。但在日常應用過程中，燃燒運行過程中受到的影響因素較多，特別是燃機高溫部件極易發生故障，因此需要加強燃機運行維護工作，確保燃機安全、穩定的運行。文中分析了高溫部件損傷機理及其故障類型，并進一步對燃機高溫部件的運行維護技術進行了具體闡述。

關鍵詞：燃機；高溫部件；故障；運行維護技術

前言

由于燃氣輪機自身能夠產生較高的熱效率，而且對環境帶來的污染較少，實際操作較為安全，這也使其在多個領域進行應用，有效的促進國民經濟的健康發展。燃氣輪機作為一種新型動力能源設備，其內部結構十分復雜，而且在使用過程中需要投入大量的人力、物力和財力，而且需要專業技術人員對其進行操作，以此來提高燃機運行的可靠性。燃機部分高溫部件在運行過程中容易出現故障，因此需要采用適宜的運行維護技術，確保燃機高溫部件能夠可靠運用，為電廠的安全、穩定運行奠定良好的基礎。

1 高溫部件損傷機理及其故障類型

1.1 損傷機理

作為燃機高溫部件，其本基體材料多為鎳基奧氏體合金鋼和鈷基奧氏體合金鋼，而且在火焰筒內壁、過渡段內壁、動葉片和靜葉片表面都具有高溫抗氧化和熱障涂層，在熱疲勞、蠕變、氧化和腐蝕等作用下，燃機高溫部件容易發生損傷。

1.1.1 熱疲勞

燃機中部件在熱應力作用下，零件材料極易受到不同程度的破壞，導致熱疲勞現象發生。導致這種現象出現的主要原因與燃機運行程序具有一定的關系。因此在燃機啟動、加速、長負荷、降負荷及停機等運行過程中，溫度會發生較大的變化，從而對零件帶來不同程度的損壞，特別是高溫部件更容易在溫度變化過程中產生更大的損壞。燃機中的燃氣透平葉片，其運行時必然會經過高溫的重要區域，而且在點火和升負荷過程中，葉處會出現快速升溫，極易導致葉片出現不同程度的壓縮應變。在停機時，進氣側的冷卻降溫會使葉片溫度驟然下降，這樣在葉片連緣則會有不同程度的拉伸應變力產生，透平葉處容易出現裂紋，在不斷累積下，裂紋面積會不斷加大，從而導致葉片出現斷裂。

1.1.2 蠕變

由于燃機運行過程中，高溫部件長期處于高溫環境下，避免不了會發生蠕變。特別是長期工作在高溫環境下的部件基體材料，其金相組織會發生變化，晶界弱化，材料持久強度和抗蠕變性能會出現較為明顯的下降，從而導致塑性變形發生。

1.1.3 氧化和腐蝕

對于燃機高溫部件來講，即使其有涂層，但由于需要長時間的處于高溫環境中，因此涂層必然會出現氧化、侵蝕、裂紋和剝落等情況，從而使部件基體材料暴露出來，出現氧化、燒蝕和腐蝕等現象。

1.2 高溫部件的故障類型

1.2.1 危險性故障

當高溫部件出現危險性故障時，故障會迅速發展，在較短時間內高溫部件則會出現損壞或是斷裂，從而導致嚴重事故發生。

1.2.2 穩定性故障

穩定性故障發生后，故障不會繼續擴大，發展較為緩慢。而且部分穩定性故障即使在高溫部件中長期存在，也不會有造成損壞或是斷裂的事故發生。

1.2.3 過渡性故障

過渡性故障剛開始出現后，發展十分緩慢，但當達到一定階段后，當累計運行達到一定時間后，裂紋則會呈現出快速發展態勢，導致高溫部件發生破壞及斷裂事故。

2 燃機高溫部件的運行維護技術

對于燃機高溫部件的狀態監測，可以采用內窺鏡檢查，通過運行參數來進行診斷，同時也可以利用金屬監督等手段來對燃機高溫部件進行有效監測，及時對運行中出現的異常情況進行評估，并以此來對檢修計劃進行完善，提高高溫部件運行的可靠性。

2.1 內窺鏡檢查

利用內窺鏡定期檢查燃機高溫部件，這樣可以隨時對燃機高溫部件的狀態變化情況進行跟蹤，同時還要重點檢查高溫部件是否出現燒蝕、裂縫和涂層剝落等情況，并根據實際情況來對檢修計劃進行修改，并及時對破毀部件進行更換。這樣不僅可以在部件定購時更具有針對性，同時還能夠進一步確定檢修的類型和范圍。當利用內窺鏡進行檢查時，則能夠做到需要檢修時再進行檢修，需要對零件進行更換時再進行更換，不僅能夠確保燃機運行的安全，而且對降低燃機檢修費用也具有積極的意義。

2.2 在線運行參數監測

相較于其他監測技術，在線監測技術更具先進性，能夠及時對燃機運行狀態進行掌握，及時發現燃機存在的故障。在線監測技術應用時，其運行參數具有多樣性，通過對監測數據進行獲取，并將采集的數據一一和基準數據進行比對，一旦發現二者之間存在較大的差異，則可以判定部件存在異常問題，需要進一步對故障進行深入排查和診斷。另外，還需要重點監測燃機的排氣溫度和分散度，一旦發現對比數據存在較大變動時，則說明燃機運行異常，需要及時采取有效措施加以檢修和處理。

2.3 金屬監督

在金屬監測中主要以非破壞性監測和破壞性監測為主，在非破壞性監測中，通過采用目測、磁粉、熒光、超聲、X射線及電渦流等方法進行，而在破壞性監測過程中，需要從受檢高溫部件上進行取樣，并通過金相分析、材料力學性能試驗和熱處理性能試驗等來實現。通過對燃機高溫部件進行金屬監督，以此來構建高溫部件技術檔案，并對所選用的材料性能進行熟悉，掌握部件組織性能在運行中的變化情況，以高溫部件的控制標準作為依據，利用專業金屬監督技術人員來開展金屬監督工作。也可以利用無損檢測來對高溫部件缺陷發展規律進行掌握，對高溫部件損傷原因進行分析，利用跟蹤監測來獲得高溫部件的有效數據，從而為檢修工作提供重要的依據。

3 結束語

燃機能夠正常運行直接關系到電廠的順利生產，而且還會對電廠經濟效益帶來較大的影響。因此在日常工作中，需要重視燃機故障的檢測和維修工作，有效的降低故障發生率，確保燃機運行效率的全面提升。電廠在日常運營過程中，還需要建立健全故障維修體系，提前做好檢修計劃，全面提升故障檢修人員的專業技能和綜合技術，并充分利用智能診斷系統，使其在部件發生異常運行時及時報警，有效的降低故障發生率。并快速定位故障部件，不僅有效的減少維修時間，提高燃機運行效率，而且對提高電廠經濟效益也具有非常重要的意義。

參考文獻

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