淺談提高F級燃機壓氣機可靠性運行的措施

潘翔豪

摘 要： 自F級燃氣輪機引入國內以來，對該機型已經積累豐富的運行經驗。但燃氣輪機中壓氣機部分仍然存在一些問題，對燃氣輪機的運行安全造成了極大的威脅。針對這種情況，本文總結了燃氣輪機壓氣機運行中的問題，剖析問題出現的背后原理，并提出相應的解決措施，提高F級燃氣輪機整體機組的可靠運行。

關鍵詞： F級燃機壓氣機；可靠運行；措施

隨著環境問題日益凸顯，發展清潔能源取代傳統高污染、低效率的能源利用形式成為未來的必然趨勢。燃氣發電系統作為一種高效、環保和先進的發電設備，在我國東南沿海的多個大型發電公司得到了應用。2005年我國組裝制造的首臺F級重型燃氣輪機點火成功。重型燃氣輪機制造技術國產化率己經逐漸提高，但時至今日仍有諸多制造關鍵技術尚未解決，其中F級燃機壓氣機運行的可靠性就是其中之一。

1壓氣機運行中存在的問題及原因分析

某電廠的F級燃機輸出功率為320MW，熱效率為39.7%，進氣流量為703kg/s，壓比為18，透平轉子進口溫度為1427℃；其壓氣機型式為軸流式，帶1級可調進口導葉，共18級（分別稱為0級和1-17級），后面有兩級排氣導葉。

1.1靜葉葉根間隙增大

該F級燃機在運行1500h后，對機組進行常規孔探檢測時，多級靜葉葉根之間出現了縫隙增大的情況，壓氣機靜葉落差已超出正常值，嚴重影響機組的安全運行。究其原因，因大部分的燃機基本都是作為調峰使用，機組不免的頻繁啟停，啟停過程中的壓氣機葉片是處于一個高頻振動狀態[1]。而壓氣機靜葉根部的幾何形狀為矩形，在整級葉片全部安裝到氣缸上的凹槽內形成一個圓后，相鄰兩葉片根部只有內側接觸，外側不接觸，接觸方式為線接觸而非面接觸，接觸面積小，這加快了相鄰兩葉片根部接觸部位的磨損速度。當磨損出現后，相鄰葉片會靠攏，在整個圓周位置上便產生了較大縫隙，使靜葉的落差超出標準許多。

1.2葉片斷裂

第一、第二批打捆招標機組在運行小時數超過10000h后，有四臺機組發生了壓氣機動靜葉片斷裂事故。通過后續的檢查，又有個別機組的壓氣機葉片出現裂紋。而壓氣機葉片斷裂的原因，葉片產生共振，造成葉片高周疲勞。國內專業研究機構對斷裂葉片的斷口分析后認為葉片斷裂的根本原因是共振引起的。

1.3 F級燃機壓氣機葉片污垢

F級燃機壓氣機在長期超負荷工作后，在其內部葉片表面會附著大量的灰塵，而隨著時間的流逝，灰塵會形成污垢，繼而導致葉片的工作效率極大的降低，無法有效的工作。同時，在F級燃機壓氣機葉片工作時，由于葉片接觸的主要物質為空氣，因此，懸浮在空氣中的雜質以及污染物也會隨著F級燃機壓氣機的快速運動粘附于壓氣機的葉片中，繼而導致葉片的工作效率極大降低。而F級燃機壓氣機葉片的工作效率與燃機的運行情況有很大的關系，因此，F級燃機壓氣機葉片污垢問題需要重視，采取有效的措施加以解決，只有這樣，才可以提高F級燃機壓氣機 運行穩定性 。

2提高F級燃機壓氣機可靠運行的措施

2.1靜葉葉根間隙增大的應對措施

針對S14、S15、S16級靜葉葉根間隙增大的情況，對此提出的具體應對措施是兩根直徑為8mm的空心銷將靜葉穿在一起，中間有探孔的葉片，只用一根空心銷連接。而S5級靜葉根部間隙增大的情況，其解決方案與S14、S15、S16級靜葉改造方案基本類似，區別在于S5級靜葉根部較大，三片連在一起打孔較困難，所以S5級靜葉改造試講兩片靜葉用兩根空心銷連在一起。

2.2對壓氣機葉片進行定期檢測與維護

當F級燃機壓氣機經過一定的工作周期之后，其內部結構會由于疲勞或者受損，導致工作效率降低，而最直接的原因很大程度在于葉片產生斷裂或者磨損，F級 燃機壓氣機的故障很大程度在于其葉片出現斷裂，因此，為了提高F級 燃機壓氣機可靠運行，切實需要做好穩定性工作。預防葉片斷裂的最直接、最有效的方式就是在F級 燃機壓氣機停止工作時，對壓氣機的孔探進行全方位細致的檢查，對出現裂痕或者問題的進行及時有效的改造，避免葉片發生斷裂。當F級 燃機壓氣機工作周期超過一定時長時，需要做好葉片替換工作，及時將舊的葉片替換 ，同時加強葉片檢查工作，確保F級 燃機壓氣機能夠可靠運行[2]。

2.3 F級燃機壓氣機的清潔工作

當F級燃機壓氣機工作一段時間之后，懸浮在空氣中顆粒物以及一些污染物質會經過葉片的旋轉，附著于葉片上，造成F級燃機壓氣機工作效率降低。為了提高工作效率，需要及時的做好清潔工作。

（1）在線清洗

在線清洗是指在F級燃機壓氣機工作的時候進行清洗工作，此時機組在基本的負荷階段（50%基本的負荷階段）時進行。具體的方式為向F級燃機壓氣機噴水，對葉片進行快速有效的清洗，這種方式的優點在于提高工作效率，可以保證不停機的情況下進行清洗工作，降低污染物附著比。

（2）離線清洗

離線清洗主要指當F級燃機壓氣機處于停止工作狀態下，利用清潔劑以及清洗工具對壓氣機進行全方位的操作，全方位的檢查壓氣機清潔度，確保F級燃機壓氣機可以得到徹底的清洗。這種方式的最大優勢就是可以徹底性的清洗壓氣機，提高清洗力度，更好的解決污垢問題，優勢較為明顯。需要注意的是：燃機長時間停機后，進行離線水洗前，數次帶負荷運行是必要的，以防止冷卻空氣管道中的鐵銹進入燃氣輪機。

2.4 做好運行調峰工作與運行周期調整工作

通過對F級燃機壓氣機運行問題的分析可知，機組頻繁啟停、運行負荷過高是導致壓氣機出現故障的重要原因，盡可能使機組保持基本負荷狀態，減少啟停次數，能有效減小對壓氣機的損耗，提高其運行可靠性。對此，做好運行調峰工作以及科學的制定運行周期，是提高壓氣機可靠運行的重要途徑[3]。

（1）做好運行調峰工作

我國很多機組采用F級燃機壓氣機，這種壓氣機在正常運行時不會出現太多問題，而當其超負荷時，無法有效的提高空氣氣壓。因此，為了提高F 燃機壓氣機可靠性，保證其保持在基本負荷狀態，盡量避免超負荷，同時，做好調峰運行工作，減少工作時長。長期的運行，很容易導致F級燃機壓氣機靜葉片出現搖晃、磨損，嚴重時會導致葉片凸起，特別是第l5級以及第l6級葉片。因此，做好運行調峰工作，當F級燃機壓氣機的葉片出現晃動，根槽發生變化時，需要及時做好調整。

（2） 做好運行周期調整工作

當F級燃機壓氣機工作時長較多時，會出現壓氣機工作不穩定現象，一般規律是在達到4900h 小時之后，極易出現壓氣機葉片凸起等現象，而在運行周期達到1.5萬小時之后，燃機壓氣機的穩定性會進一步降低，對于這種現象，解決的辦法主要是調整運行時長，當運行時長達到一定值時，進行間歇性工作，做好周期調整工作，這樣才可以更好的保證F燃機壓氣機正常工作。

3結論

本文總結了F級燃機壓氣機運行中的問題，并剖析了問題出現的原理，針對靜葉葉根間隙增大、葉片斷裂、葉片結垢等問題提出了解決措施，適當改造壓氣機葉片、定期檢測與維護壓氣機、定期清洗壓氣機、做好運行調峰工作與運行周期調整工作能夠有效提高F級燃機壓氣機運行可靠性?！?/p>

參考文獻

[1]盂廣太.F級級燃機壓氣機靜葉片晃動及填隙片移位的自主檢修[J].燃氣輪機發電技術，2009，11（2）：18—22.

[2]肖陽. 燃氣輪機發電技術[M]. 深圳：中國燃機專業委員會， 2012.

[3]劉惠明.提高單軸聯合循環發電機組運行可靠性的探索[J].燃氣輪機發電技術， 2010（4）.