熱電公司燃機燃燒室隔熱瓦脫落分析

唐恒達

摘 要：燃機因機動性能好且有極強的調峰能力在現代社會中扮演著重要角色，隨著我國經濟實力的日益增強，燃機在各行業中被廣泛應用，正是因為應用的廣泛性，燃機在運行過程中出現事故的原因也很多，本文簡要介紹燃機燃燒室隔熱瓦脫落導致機組跳閘，并結合某燃機電廠在實際處理過程中的技術調整和經驗總結進行分析介紹。

關鍵詞：燃燒室隔熱瓦;事故原因;問題措施

1 引言

燃氣輪機作為新型的動力設備，具有結構緊湊、運行平穩、安全可靠、可以快速啟動并帶動負載，具有較高的熱效率等優點，日益受到人們的重視，應用范圍也越來越廣。燃氣輪機在航空航天、航海和路上交通等領域占有越來越重要的地位，由于燃機有較高的熱效率和較小的污染物排放，在發電和能源部門也日益成為原動機的主流產品，它們一旦出現故障或發生事故就會給生產經營帶來嚴重的影響。因此維護燃氣輪機在正常狀態下運行，避免或及時處理燃氣輪機運行故障越來越重要。

2 事件描述

機組處于“二拖一”方式運行。#1燃機負荷248MW，#2燃機負荷248MW，#3汽機負荷208MW，機組總負荷705MW。熱網供水流量2700t/h，溫度100℃，機組各運行參數正常。

#1燃機#1瓦振動大保護動作跳閘，機組總負荷降至458MW。關#1燃機直通調壓撬進、出口手動門，關備用調壓單元至#1燃機手動門，停運#1余熱鍋爐脫硝系統及#1余熱鍋爐煙氣熱網循環泵。

3 初步原因分析

3.1 調取#1燃機各瓦瓦振曲線，如下圖：

#1燃機各瓦瓦振曲線

根據曲線可以看出：21：10：44.112 #1瓦振動測點1已超過測量量程的20mm/s，測點2達到17.8mm/s，均超過14.7mm/s跳機保護值，觸發瓦振二取二保護，動作跳閘。#1燃機在惰走過程中，21：11：20過第一臨界轉速時#1瓦振動再次超過20mm/s，比以往歷次停機惰走過程中的振動值明顯增大（一般在5～6mm/s）。21：12：20過第二臨界轉速時#1瓦振動9.2mm/s，比以往停機惰走過程中的振動值仍明顯增大（一般在4.3～5.3mm/s）。

3.2 調取#1燃機燃燒室振動加速度曲線，根據燃燒室振動加速度曲線可以看出：21：10：43.639，#1燃機燃燒室振動加速度測點1達到5.957g，測點2達到6.048g。振動加速度達2g時，如IGV開度95%以上，甩6MW負荷后，延時19s跳機;振動加速度達2.5g時，甩6MW負荷后，延時19s跳機;振動加速度達3g時，甩15MW負荷，延時13s跳機;振動加速度達8g時立即跳機。

3.3 初步結論：

根據上述曲線綜合分析，可以確定熱工各儀表指示正確、保護動作正常，本次跳閘事件由燃機本體設備故障引起。

#1燃氣輪發電機組跳閘后，該熱電公司及時將機組運行工況數據和上述曲線傳給燃機技術外方;同時燃機技術外方服務工程師團隊通過遠程調取相關數據進行診斷，初步分析為燃機本體故障。

4 檢查處理

從#1余熱鍋爐0米人孔進入燃機排氣擴散段，檢查排排氣擴散段內保溫情況時，發現余熱鍋爐內0米爐膛底部有較多金屬碎顆粒，同時發現燃機末級葉片有多處損傷痕跡。

同時檢查燃機壓氣機首級葉片，未見異常。

會同燃機制造廠、燃機技術外方長協服務工程師及保險公司共同見證，開啟#1燃機燃燒室人孔對燃燒室進行檢查，打開燃燒室上部人孔后檢查發現有碎裂的陶瓷瓦片脫落到透平第一級靜葉前，上部人孔附近有一隔熱陶瓷瓦塊脫落。

燃機技術外方公司派遣負責該熱電公司本次燃機修復工作的項目經理及現場負責人到達現場，會議確定由燃機技術外方公司負責組織此次燃機揭缸、修復及事件原因分析，揭缸工作人員隨同專用工器具陸續到位。該公司開始組織拆除#1燃機透平保溫、罩殼。

完成#1燃機透平靜葉持環拆卸吊裝;直接目視觀察到了#1燃機透平動、靜葉外觀情況。

5 最終原因分析

燃機技術外方認為#1燃機事件的發展經過是基本明確的，即：高溫煙氣從#1燃機燃燒室OT 17-3掛鉤位置的間隙侵入了OT 17陶瓷隔熱瓦下面，導致燃燒室外殼上的掛鉤槽氧化，掛鉤OT 17-1、OT 17-3、OT 18-2、OT 18-4局部過熱;OT 17-3因掛鉤及掛鉤端部過熱超過1000 OH失效、成為第一個脫落件，引起OT 17陶瓷隔熱瓦間隙進一步增大，剩下的OT 17陶瓷隔熱瓦掛鉤載荷增加，然后OT 17-4掛鉤因疲勞或蠕變作用失效，剩下的OT 17陶瓷隔熱瓦掛鉤載荷繼續增加，進而OT 17-1掛鉤因過載——緩慢“拉”斷失效，最終導致OT 17陶瓷隔熱瓦脫落;OT 17瓦塊脫落后堵塞在透平第一級靜葉流道前，透平第二級#14動葉片受氣流激振作用、在85分鐘后因高周疲勞失效斷裂，導致#1燃機動平衡失效，振動超限保護動作跳閘停運。

聯合調查組各方一致認為引起#1燃機本次事件的根本原因為燃燒室陶瓷隔熱瓦脫落。因此，對#1燃機燃燒室陶瓷隔熱瓦脫落的原因分析成為#1燃機事件的調查核心。

6 防范措施

6.1 合理安排機組運行方式，嚴格按規范組織策劃燃機的小修、中修、大修等計劃性檢修;

6.2 加強對燃機技術外方燃機技術和運行參數的學習、分析、理解、掌握，精細化燃機運行控制;

6.3 加強國內燃機技術外方燃機用戶間的日常聯系、交流，積極參加燃機技術外方燃機用戶交流會、燃機年會等專題性會議，保持信息暢通、資料共享。

7 結束語

燃氣輪機故障診斷及處理技術對于燃氣輪機運行經濟性具有重要的意義，近幾十年來國內外專家在這方面進行了卓有成效的研究，已經建立了一些燃氣輪機故障處理的診斷系統，但是燃氣輪機技術及智能控制診斷變化日新月異，涉及到諸多知識領域和理論知識，從而決定了燃氣輪機的故障診斷技術也是一個不斷更新、不斷變化的技術領域。

參考文獻

[1]焦樹建.燃氣輪機與燃氣-蒸汽聯合循環裝置[M]，中國電力出版社2007.8（2）