西門子SGT5-4000F型燃機國內首次大修概述

鄭州燃氣發電有限公司 趙剛

0　引言

鄭州燃氣發電有限公司#1機組于2007年1月4日通過168小時試運行，2007年9月1日正式投入商業化運行，累計運行已超過9年。期間歷經了10次燃燒室檢查，并于2011年7月份進行了首次B級檢修，對燃機熱通道部件進行了檢查與更換。

至2016年9月份，燃機當量運行小時數預計達到50000EOH，需對燃氣輪機進行大修，更換燃機熱通道部件。本次大修是國內同類型燃氣機組的首次大修。

根據《發電企業設備檢修導則》、《中國電力投資集團公司發電設備檢修管理制度》要求及公司2016年年度檢修計劃安排， #1機組A級檢修時間為2016年9月22日～11月29日，總工期為69天。實際檢修時間為2016年9月30日～12月10日，實際工期為71天。

1　大修準備工作

1.1　大修前期的準備

2015年元月份開始與德國西門子密切溝通，西門子不間斷派專業人員與我公司溝通大修準備工作。共發起30多次協調會議，涵蓋了：首次實施國內西門子F級燃機轉子解體檢修和垂直拆卸及安裝；細化工期、項目確定、備品備件、工具及人員安排、專業技術培訓、檢修策劃書、檢修文件包的編制等專項會議，同時兼顧外委項目、技術監督項目、重大非標項目，停機前進行修前性能試驗。

1.2　修前設備存在的主要問題

最高負荷時氮氧化物排放值約50毫克/立方米，高于國標要求的50毫克/立方米的標準。

燃機24支燃燒器固定支架存在固定不牢固振動情況，導致點火電極和陶瓷套管多次運行中斷裂。

#1燃機#1軸瓦內油擋自機組2007年投運時，就存在運行中漏油結焦情況，內油擋結焦后造成油擋下部疏油孔干結堵死，往復惡性循環，最終使轉子與油擋內部形成焦塊碰磨，導致轉子運行中振動較大，機組在啟動時瓦振值達到了10mm/s，接近機組跳閘規定值，嚴重影響機組安全運行。

#1軸瓦在燃機點火啟動時振動（瓦振）較大。

1.3　大修項目的制定

大修項目的制定以西門子為主，我公司燃機專業根據設備維護狀態進行增益。

一是根據西門子提供的燃機檢修項目來設置標準項目。

二是結合燃機重大技改項目、非標項目制定詳細的項目計劃。

三是根據修前診斷結果檢修中需要消除的設備存在的缺陷、隱患來增減項目。

為徹底消除設備隱患，提升機組性能，通過修前診斷深入分析機組設備狀況，確定檢修標準項目94個、非標項目32個、技改項目16個、技術監督項目21個、其它項目22項。

重大技改項目有：新型CAR燃燒室改造、壓氣機涂層改造、燃燒動態自動調整改造ASMC、燃燒器低NOx排放改造、壓氣機進口可轉導葉升級等16項改造項目，實施后大幅提升了機組性能，經濟運行水平顯著提升。

大修項目分類、細化。大修項目一般分為標準項目、非標項目、重大非標項目、技術改造項目、技術監督項目等，將大修所有工作列入項目計劃不能出現漏項，而且項目計劃必須完整，包括項目名稱、數量、工時、需要的備件數量、是否三級驗收、負責人等都要列入計劃，使各級檢修人員一目了然。

1.4　根據項目確定需要的備件

大修備件分為西門子LTP合同范圍內備件和我公司自行購買兩大類。檢修項目確定后，西門子長維合同內部分由西門子準備，合同外的根據項目內的具體檢修設備狀況，我公司確定需要的備品提前3個月以上時間采購，以免因為備件到貨延遲而耽誤工期。

1.5　質量監督計劃

根據制定的檢修項目確定如何保證保質保量完成的監督計劃。通過招標確立監理隊伍，將檢修質量管理、技術監督、25項重點要求融入整個檢修過程。

1.6　確立工程進度

燃機大修工期進度以西門子的編制為主，由西門子給出具體的檢修項目工期、進度，鍋爐、汽輪機、電氣、熱工專業根據燃機的檢修工期進度進行安排，避免與燃機起吊項目沖突，引起行車使用問題。根據燃機檢修主網絡圖制定出其他專業進度網絡圖，在最后階段安排冷態、熱態、整套啟動試驗時間。

1.7　組織編寫檢修策劃書、文件包

首先編制燃機檢修總體策劃書將專業策劃章節細化，將概述、標準項目、非標項目、重大非標項目、技改項目、轉子解體、葉片檢修、冷熱態調整、整體啟動、重大試驗分章節編制，責任細化到人。

1.8　人員組織安排

由于轉子解體、燃燒室檢修需要在場外進行，因此做好場內外技術人員的分工格外重要。西門子為了保證工期整個檢修工作分為兩班制（白班、夜班）。

2　大修過程管理

2.1　工作票的辦理

工作開始前必須辦理工作票，做好安全技術措施方可開工。每個公司大修開始前都有約定成熟的開票方式，有的采用整個專業開一張大票，有的采用按照設備所屬系統開票，我公司根據項目來開票，西門子專家和本地參加檢修人員根據非標項目、重大非標、技改項目單獨開具工作票，試運工作票分系統開具、冷熱態調試單獨一張、燃機燃燒調整和性能試驗單獨開具。

2.2　重點檢修項目

2.2.1　此次大修進行的主要檢修工作內容

對燃機轉子解體檢修，第一至第15級壓氣機動、靜葉片進行噴涂新的涂層，并對壓氣機第六級動葉片全部進行更換新件；

燃機透平第一、第二、第三級、第四級動葉更換，第一、第二、第三級靜葉更換工作；

燃燒室全部進行新型陶瓷隔熱瓦更換工作，是隔熱瓦加厚，并在隔熱瓦的卡箍處增加冷卻風孔，使陶瓷隔熱瓦的卡箍冷卻更加良好，以適應第二個大修期內燃燒室小修周期8300EOH的要求(第一個大修期燃燒室小修周期4000EOH)。

2.2.2　對燃機進行技術改造工作

一是燃燒系統改造及燃機24支燃燒器固定支架加固更換。通過加固點火電極和陶瓷套管，配備新型燃燒器支架，優化支撐方式。另外，還對燃燒室區域內外缸進行機加工，增加并改善冷卻氣體通道，對燃燒室內缸減小冷卻孔直徑，使用于燃燒室的冷卻氣流量較小，從而增加參與燃燒的空氣量相對增加，重新分布冷卻氣流，對燃燒室輪緣和法蘭改造。

二是壓氣機隔板封槽道及靜葉持環改造。

通過對壓氣機部分隔板風槽和靜葉持環根部固定環進行改造，減少其振動，延長壓氣機各部件的壽命，使壓氣機1-5級封隔板槽裝配間隙減小，減小壓氣機10-15級隔板封槽裝配間隙；加固壓氣機7-9級靜葉持環根部固定環等措施，減小壓氣機的封嚴隔板槽的裝配間隙，從而防止振動；降低壓氣機靜葉持環在運行中的的軸向壓力，延長壓氣機設備的使用壽命。

三是對壓機機IGV調節部件改造。

通過更換新型的壓氣機進氣導葉（IGV）調節加強導軌和推力軸承，并增加一套熱控IGV傳感器測量裝置，使壓機機IGV信號來源取樣變為三取二邏輯，提高IGV控制的準確性和可靠性，使得壓氣機IGV調節機構各部套進行優化，使壓氣機進氣導葉在運行中能夠精確調整，增加設備部件使用壽命，防止壓氣機安全事件的發生。

另外，新型的IGV調節裝置從結構方面進行了加強，從材料方面使用了最新的研究材料，因而在耐磨、強度上都得到了很大改善，保證了壓氣機長久可靠并安全的運行。

四是壓機機端支持軸承改造。

通過對軸承烏金面的厚度減薄，和增加下瓦鎢金面的寬度，使新的軸承下瓦軸向寬度比原來的增加了20mm，并且對軸承內殼上半部分也進行改進，增加了油楔槽，使潤滑油形成一個冷卻通道進行一定程度的冷卻，降低了壓氣機支持軸承回油溫度，機組啟動后驗證，該軸瓦回油溫度降低約10℃。

燃機動平衡工作先后共進行了10天6次配重工作，分別在壓氣機透平入口、壓氣機透平第10級、燃機透平第4級透平動葉后以及壓氣機短軸處進行了配重工作。此次配重重量較多，但最終配重后，壓氣機軸承的軸振值在機組啟動時最大仍達130μm，計劃繼續進行動平衡配重工作。

3　檢修過程中發現的主要問題及解決方法

大修中對壓氣機和透平側全部動、靜葉根部均進行了磁粉和著色探傷檢查，透平側未發現問題，壓氣機測發現第四級、第六級葉根槽部位有較小的裂紋存在，西門子通過對葉根槽裂紋進行打磨，消除了缺陷。

對#1軸瓦進行解體檢查發現下面2塊軸瓦磨損嚴重，需要更換新的瓦塊，由于我公司正好儲備有軸瓦備件，直接進行了更換工作。經濟組啟動后，軸瓦運行效果良好。

此次大修中，燃機透平側由于多個部件因運行中振動磨損嚴重，無法通過檢修進行修復，通過與西門子簽訂變更訂單更換了新的部件。

#1燃機HUB輪轂”L”環更換：發現燃氣輪機燃燒室輪轂配合的“L”型環出現振動磨損損壞，無法繼續使用，購買新的燃燒室輪轂“L”型環進行替換，確保了輪轂根部密封嚴。

#1燃機透平阻環磨損更換：在#1燃機A修對轉子解體過程中，發現透平端第四級和壓氣機端第八級、第十級共3個阻尼環和透平端第一級根部的配合部件出現磨損情況，配合公差超過標準要求，無法繼續使用。更換了以上部位阻尼環，按照現場測量的尺寸值進行配套加工，確保了燃機轉子運行安全。

#1燃機燃燒室輪轂磨損補焊車修加工：發現燃氣輪機燃燒室輪轂出口邊緣出現磨損，使與L形環配合密封損壞，如果不進行補焊、車修，無法形成良好密封，造成更嚴重的損壞，使配套的密封環也損壞。將燃燒室輪轂磨損部位進行補焊，然后就地車修處理，達到要求的尺寸配合公差按要求，確保了燃燒室安全運行。

損探傷發現8個燃機一級靜葉進氣濾網出現有裂紋情況，無法繼續使用。全部更換確保一級靜葉進氣的潔凈度，避免了堵塞冷卻氣孔，防止免燃機熱部件過熱情況發生。

如燃機轉子阻尼環磨損尺寸超標更換，燃燒室輪轂“L”型環和燃燒室外殼“L”型環磨損嚴重更換，透平側第三級、第四級靜葉葉頂環因振動磨損嚴重更換新件，還有7個壓氣機靜葉片由于與葉根固定槽磨損嚴重超標進行了根換工作。以上重要備件的更換，確保了第二個大修期內燃機安全穩定運行。

4　冷熱態調試、設備試運、整套啟動、燃燒調整

根據檢修進度，壓氣機靜葉等轉子下部分完成檢修后及時回裝。轉子解體檢修完成后立即運回廠內安裝，轉子吊裝完成后進行外缸扣缸工作，然后開始分系統調試。

每個系統具備試運條件后，由發電部通知儀控、機務、電氣等專業現場聯合檢查無缺項后方可開始試運行。

分部試運包含各個子系統，如轉動系統、盤車系統、液壓油系統、潤滑油系統、燃機天然氣系統、燃料閥系統、燃機點火系統、放喘放氣系統、電加熱系統等等，分系統試運順控完畢后開始整套啟動試驗。

燃機點火啟動后開始燃燒調整。大修后的燃機必須燃燒調整方能達到出力最佳狀態，經過燃燒調整修后機組額定出力達到405MW，比大修前出力比高35MW，各項運行安全技術指標達到或超過預期目標。

5　修后性能試驗

為了檢驗燃機、汽輪機、余熱鍋爐等重大設備大修的效果，必須進行修后性能試驗，修后性能試驗是為了計算出在燃機大修后燃機、汽輪機、余熱鍋爐主設備性能、熱耗等指標。燃機聯合循環的毛出力、熱耗等性能參數，修正到保證條件；燃機單循環方式下計算機組聯合循環的熱力性能。

儀控專業主要負責加裝試驗所需表計，DCS系統數據收集、SIS系統數據收集，保證天然氣壓力天然氣溫度、天然氣流量、高壓給水流量、汽包水位、主汽溫度、主汽流量等主要儀表準確可靠。

參考文獻：

[1]《西門子V94.3A型燃機安裝調試手冊》

[2]《西門子燃機維護手冊》