9E型燃機透平輪間溫度高故障分析及處理

朱國強

（東莞虎門電廠，廣東東莞 523899）

0 引言

某電廠PG9171E燃氣輪機于2003年投入商業運行，至2013年共運行了2萬多小時。2013年某月按計劃對3#機完成檢修后，啟動帶負荷運行過程中出現燃氣輪機透平一級后輪間溫度高報警的異常情況。在介紹透平一級后輪間溫度的熱電偶結構和透平冷卻過程的基礎上，進行故障分析，并采取相應措施。

1 故障現象

2013年某月，3#燃氣輪機檢修完畢啟動運行，在進氣溫度31℃，基本負荷95 MW下透平一級后及二級前的輪間溫度高報警，達到了590℃，機組無法安全運行。運行數據見表1。

表1 機組檢修前后輪間溫度對比

2 故障分析

2.1 透平輪間最高溫度值和溫差報警值

透平輪間溫度取自徑向對稱位置上2支熱電偶讀數的平均值，2支熱電偶讀數之差稱為兩點溫差。機組在啟動過程以及正常運行時，必須監測輪間溫度和兩點溫差。為確保透平各部件不因超溫而損壞，在機組中布置了12支熱電偶用來監測透平的輪間溫度。機組運行時所允許的最高透平輪間溫度值和溫差值見表2。

2.2 透平輪間熱電偶分布

透平間有三級噴嘴，每一級噴嘴前后兩端各有2支熱電偶監測每一級的輪間溫度，圖1為二級噴嘴的一支熱電偶布置圖。

2.3 透平高溫部分的冷卻

透平的高溫部分主要包括動葉、噴嘴、復環和透平排氣缸等，動葉的冷卻風主要是由壓氣機的16級出氣經轉子的內部通道引來，分別冷卻一級動葉和二級動葉；同時對二級葉輪和三級葉輪進行冷卻。壓氣機的出氣分為兩部分，一部分冷卻一級噴嘴；另一部分經過一級復環的冷卻孔冷卻二級噴嘴，同時對一級葉輪和二級葉輪進行冷卻。透平的排氣缸由2臺功率45 kW風機冷卻，同時冷卻三級葉輪。

表2 最高透平輪間溫度值和溫差值

圖 1 二級噴嘴熱電偶布置圖

2.4 透平一級后輪間溫度高原因分析

（1）二級噴嘴的熱電偶安裝位置?，F場檢查熱電偶護套管，用一根細鐵絲插入熱電偶套管，對比插入的深度與熱電偶的插入深度是一致的，長度也符合GE規范要求，說明熱電偶安裝到位。

（2）二級噴嘴扇段之間的密封性能。二級噴嘴扇段間的密封性能不好，熱空氣進入二級噴嘴內部，造成噴嘴內部冷卻效果不好，是輪間溫度升高的原因之一。現場檢查發現二級噴嘴扇段間的密封插片有變形和磨損（圖2）。

圖2 二級噴嘴扇段間密封插片變形磨損

（3）一級復環冷卻風進出口直徑。現場檢測到：所有一級復環的冷卻風進氣口直徑是16.5 mm；所有一級復環的冷卻風出氣口直徑是14.0 mm，均符合GE規范要求。

（4）一級復環的間隙?，F場在先期加裝復環時，預留出缸面要求的設計間隙后對總間隙進行平均分配再定位銷孔中心，但在實際鉆孔過程中，會因鉆頭跑偏造成實際間隙的偏差，這也是容易造成輪間溫度偏高的原因之一，一級復環實際安裝間隙見表3。

表3 一級復環實際安裝間隙

（5）一級復環至二級噴嘴的冷卻通道部分堵塞。在同一級噴嘴扇段內部的其他2支熱電偶，即透平二級前的左右2支輪間熱電偶所測溫度顯示正常，只有一級后的輪間熱電偶所測溫度顯示異常，所以推測從一級復環過來至二級噴嘴的冷卻通道部分堵塞，冷卻空氣不夠導致一級后輪溫升高。GE公司對二級噴嘴維修檢測報告顯示，發現非GE件在二級噴嘴喉部到隔板空氣盒之間多了塊截流板，擋住了1/3的冷卻空氣量，造成進入一級后的冷卻空氣量不夠，致使一級后的輪間溫度升高。

3 處理措施

（1）更換透平一級復環的限流銷，均勻分布更換后的一級復環的限流銷中的12只，這12只限流銷的長度由原來 的9.8 mm更換成稍短的8.5 mm，機組開機運行后，出力有所減少，但透平一級后和二級前的輪間 溫度都有下降的趨勢，說明更換限流銷有效果；

（2）更換透平一級復環的定位銷，均勻分布更換一級復環48只定位銷中的36只，這36只定位銷的長度尺寸比原來的短約 25.4 mm。最終將一級后的輪溫在基本負荷運行時降至536/513℃（表 4）。

表4 定位銷更換前后溫度對比

采取處理措施后，3#燃氣輪機一級后的輪溫雖大有改善，但還沒達到9E輪間溫度設定值的要求，當時因檢修時間和備件的限制，3#燃機只能先投入商業運行，要徹底解決這一問題，只能等到下次燃機檢修周期。

4 預防透平輪間溫度高的措施

（1）每次檢修更換下來的噴嘴部件送至專業單位維修，安裝前檢查維修件內部有無異物或內部結構有無變化。

（2）每次檢修更換熱電偶時，對熱電偶的插入深度逐一記錄，并與GE公司規范要求作對比，確保熱電偶的位置安裝正確，并確保熱電偶套管內無異物。

（3）每次燃機檢修要確?？鄹讜r密封插片安裝到位，防止密封插片磨損變形。

（4）一級復環打定位銷孔時，要送至專業單位用專業機械進行鉆孔，以減少誤差。

5 結束語

分析燃機大修后透平一級后輪間溫度高的原因，現場排查并采取相應措施，使透平一級后的輪間溫度大大降低，以達到機組安全運行的目的。同時提出燃氣輪機在以后檢修過程中預防透平輪間溫度高的一些建議和措施。

［1］焦樹建.燃氣輪機與燃氣—蒸汽聯合循環裝置［M］.北京：中國電力出版社，2007.

［2］GE秦皇島維修工廠.虎門電廠9E透平第二級噴嘴維修檢測報告［R］.2013.

［3］中航世新公司.虎門電廠9E一級后輪間溫度高現場檢測報告［R］.2013.