9E燃機(jī)壓氣機(jī)防喘設(shè)備及其故障檢修措施探析

蔡樂

摘? 要：只有全面保證設(shè)備性能穩(wěn)定，才能維護(hù)穩(wěn)定的生產(chǎn)運(yùn)行，在當(dāng)前自動(dòng)化、智能化條件下，設(shè)備精密程度越來越復(fù)雜，對(duì)環(huán)境、操作等的要求越來越高。文章主要結(jié)合機(jī)組運(yùn)行過程中產(chǎn)生的各類問題，對(duì)運(yùn)行中旋轉(zhuǎn)導(dǎo)葉滯緩、防喘放氣閥延遲等防喘設(shè)備故障原因做全面分析，由此，進(jìn)一步提出9E燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)喘振原理和防喘措施，有效保證設(shè)備良好運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：9E燃?xì)廨啓C(jī);防喘設(shè)備;故障處理

中圖分類號(hào)：TK477? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）36-0149-02

Abstract： Only by comprehensively ensuring the stable performance of the equipment， can we maintain a stable production and operation. Under the current conditions of automation and intelligence， the precision of the equipment is becoming more and more complex， and the requirements for the environment and operation are getting higher and higher. Combined with all kinds of problems in the operation of the unit， this paper makes a comprehensive analysis on the causes of the faults of the anti-asthma equipment， such as the stagnation of rotating guide vane and the delay of anti-surge and releasing valve. Furthermore， the surge principle and anti-surge measures of 9E gas turbine compressor are put forward to ensure the good operation of the equipment.

Keywords： 9E gas turbine; anti-surge equipment; fault treatment

隨著社會(huì)化大生產(chǎn)的加快，對(duì)能源需求量不斷增長(zhǎng)，為了有效解決生產(chǎn)矛盾，則需要穩(wěn)定的設(shè)備性能，有力的保證了生產(chǎn)的連續(xù)性。9E型燃?xì)廨啓C(jī)主要是由美國(guó)GE公司制造生產(chǎn)的設(shè)備，是重載、單軸、快裝式的整體機(jī)組設(shè)備。運(yùn)行過程中，主要是由軸流壓氣機(jī)自外界吸入空氣，使設(shè)備不斷進(jìn)行增壓，此時(shí)空氣溫度上升，達(dá)到運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)需要時(shí)，再壓送到燃燒室空氣與燃油噴嘴噴入霧化燃油形成混合性的燃燒，這樣就會(huì)在空間中呈現(xiàn)高溫、高壓燃?xì)鉅顟B(tài)，再利用渦輪機(jī)進(jìn)行膨脹做功，全面輸出能量。整體機(jī)組運(yùn)行過程中，往往會(huì)因?yàn)楦鞣N原因出現(xiàn)問題，而防喘系統(tǒng)設(shè)備則能夠有效保證燃機(jī)正常運(yùn)行，避免出現(xiàn)喘振的問題，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的能量輸出。

1 壓氣機(jī)喘振

1.1 壓氣機(jī)喘振概述

壓氣機(jī)喘振會(huì)影響到機(jī)組的性能，如果處理不當(dāng)，則會(huì)損壞設(shè)備，造成機(jī)組停止運(yùn)行。出現(xiàn)問題主要是壓氣機(jī)運(yùn)行過程中，進(jìn)入壓氣機(jī)內(nèi)部的空氣容積流量不足，當(dāng)?shù)竭_(dá)底線值的時(shí)候，壓氣機(jī)就會(huì)呈現(xiàn)不能穩(wěn)定的狀態(tài)，嚴(yán)重影響到正常的運(yùn)行，設(shè)備就會(huì)不工作。此時(shí)，壓氣機(jī)空氣會(huì)強(qiáng)烈脈動(dòng)，壓比電會(huì)隨之上下波動(dòng);低頻、狂風(fēng)吼聲，也是壓氣機(jī)劇烈振動(dòng)的表象，當(dāng)出現(xiàn)這樣的情況時(shí)，就表明是喘振問題。

1.2 壓氣機(jī)喘振成因

如果出現(xiàn)壓氣機(jī)喘振的問題，則需要對(duì)壓氣機(jī)整體工況進(jìn)行綜合性的分析。當(dāng)發(fā)現(xiàn)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速始終處于標(biāo)準(zhǔn)值，而相對(duì)流量呈現(xiàn)下降的情況，就表明氣流速度也隨之減少，呈現(xiàn)下滑的態(tài)勢(shì)，此時(shí)的沖角則不斷增加，形成一個(gè)正沖角，在速度不變的情況下，正沖角會(huì)越來越大，那么，在葉背就會(huì)出現(xiàn)氣流分離的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象理論上稱為失速。接下來，就會(huì)隨著氣流轉(zhuǎn)折角增加產(chǎn)生扭速變化，相應(yīng)的會(huì)加快轉(zhuǎn)速，葉柵通道沿氣流方向壓力梯度也會(huì)有所增長(zhǎng)，實(shí)際操作過程中，氣流運(yùn)行呈現(xiàn)拐點(diǎn)，形成一定的彎度流動(dòng)，這樣產(chǎn)生的離心力會(huì)造成葉背氣流分離速度更快，越是在失速狀態(tài)下，喘振越嚴(yán)重。

2 壓氣機(jī)防喘振措施

2.1 設(shè)置IGV

壓氣機(jī)IGV在設(shè)計(jì)過程中，充分考慮到了葉片角度改變的情況，這里需要對(duì)IGV角度進(jìn)行基本的分析，根據(jù)速度三角形的改變情況我們看到。如果處于低轉(zhuǎn)速，那么，在最前面的幾級(jí)就出現(xiàn)了正沖角，導(dǎo)葉角度不斷變小的情況下，葉柵進(jìn)口速度流入角也就會(huì)相應(yīng)的縮小，這個(gè)時(shí)候，可以有效消除掉偏離設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的正沖角，使壓氣機(jī)低速區(qū)能夠產(chǎn)生更加穩(wěn)定的范圍值。在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，轉(zhuǎn)速工況壓氣機(jī)前幾級(jí)是非常容易喘振的，為了保證穩(wěn)定運(yùn)行，把壓氣機(jī)的第1級(jí)進(jìn)口導(dǎo)葉設(shè)計(jì)成可旋轉(zhuǎn)的形狀，保證了工況的穩(wěn)定可靠。

為了增加設(shè)備的穩(wěn)定性，需要每隔1個(gè)可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉根部安裝1個(gè)小齒輪，這樣小齒輪不論如何轉(zhuǎn)運(yùn)，都能夠改變進(jìn)口導(dǎo)葉的切角，而導(dǎo)葉驅(qū)動(dòng)則要由液壓控制油動(dòng)機(jī)進(jìn)行全面的控制。如果運(yùn)行過程 ，燃機(jī)轉(zhuǎn)速不斷升高，到達(dá)額定轉(zhuǎn)速95%，第1級(jí)進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉角度始終維持34°上，如果機(jī)組轉(zhuǎn)速升高到95%時(shí)，可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉角度就會(huì)呈現(xiàn)開大狀態(tài)到達(dá)57°。如果負(fù)荷為33%，IGV能繼續(xù)打開到相關(guān)位置，負(fù)荷55%的時(shí)候，IGV則會(huì)全部打開直到84°。通過這種處理方法，能夠有效減少喘振工況，確保了后級(jí)空氣快速流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)行。

2.2 中間放氣

放氣也能夠有效解決故障問題，通過放氣，全面實(shí)現(xiàn)流動(dòng)效應(yīng)，由多級(jí)軸流式壓氣機(jī)中間1個(gè)或幾個(gè)截面把空氣排放引流，使空氣能夠快速向大氣排放。如果壓氣機(jī)進(jìn)入到不穩(wěn)定邊界，那么，就會(huì)打開放氣系統(tǒng)，前幾級(jí)容積流量加快流動(dòng)，增加排放的速率，此時(shí)的軸向速度以及流量系數(shù)則會(huì)緩慢增長(zhǎng)，使沖角過大造成的失速或喘振得到妥善解決，提升了設(shè)備性能。

在實(shí)際操作中，機(jī)組啟動(dòng)很容易出現(xiàn)喘振，那么，9E型燃機(jī)壓氣機(jī)采用可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉進(jìn)行處理，另外，利用排氣系統(tǒng)在壓氣機(jī)10級(jí)后布置4個(gè)防喘放氣閥。當(dāng)機(jī)組啟動(dòng)后，機(jī)組轉(zhuǎn)速就會(huì)不斷提升，到達(dá)設(shè)計(jì)的95%額定轉(zhuǎn)速前，4個(gè)防喘放氣閥始終處于開啟的基本狀態(tài)，而當(dāng)轉(zhuǎn)速超過額定95%后，那么，放氣閥就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，有效擴(kuò)大機(jī)組穩(wěn)定范圍值，全面保證了生產(chǎn)的安全。

3 防喘設(shè)備的常見故障分析及處理

3.1 IGV動(dòng)作延遲

9E燃機(jī)MKV控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是遵循一定的邏輯關(guān)系的。通過設(shè)計(jì)一個(gè)基準(zhǔn)開度為57°，保證啟動(dòng)后轉(zhuǎn)速（TNH）≥95%額定轉(zhuǎn)速，那么，當(dāng)IGV開度低于52°時(shí)，就會(huì)對(duì)燃機(jī)產(chǎn)生影響，出現(xiàn)立即跳閘的情況，有效保證了設(shè)備的安全，維護(hù)性能穩(wěn)定;如果IGV開度低于基準(zhǔn)7.5°，就會(huì)出現(xiàn)一定的延時(shí) S IGV產(chǎn)生報(bào)警，全面保證了機(jī)組安全。如果IGV實(shí)際開度大于基準(zhǔn)開度差值7.5°，則會(huì)延時(shí)5s跳閘，同時(shí)，發(fā)出故障報(bào)警信息，利于快速搶修，確保運(yùn)行安全可靠。

IGV動(dòng)作延遲時(shí)，需要及時(shí)對(duì)泄放閥、液壓油和油壓力、液壓濾網(wǎng)和開度反饋進(jìn)行全面的檢查，確保各部分運(yùn)行正常?？梢赃M(jìn)行手動(dòng)試驗(yàn)，通過手動(dòng)操作，啟停IGV，進(jìn)一步查看液壓缸內(nèi)是否存在特別喘流聲，而對(duì)油動(dòng)機(jī)液壓缸進(jìn)行更換以后，IGV導(dǎo)葉就會(huì)穩(wěn)定運(yùn)行，造成這種情況的主要原因是液壓缸故障。

進(jìn)行大面積檢修時(shí)，可以對(duì)油缸做一個(gè)全面的解體處置，對(duì)更換的一部分零件進(jìn)行仔細(xì)的分析，重點(diǎn)看部件問題的部位，如果發(fā)現(xiàn)液壓缸上下兩端積油是黑色的情況，而金屬顆粒增多，同時(shí)，還要觀察活塞表面，是否存在垂直溝痕，如果深度超過了0.2mm，單邊受力拉缸，出現(xiàn)這種現(xiàn)象，就表明是活塞的移動(dòng)偏心問題。如果活塞缸體和活塞桿磨損過于嚴(yán)重，而一些金屬顆粒也少量的介入滑動(dòng)間隙，顯現(xiàn)出活塞缸體摩擦力增加，則表明高壓液壓油泄漏低壓增加，直接會(huì)造成液壓作用力降低。通過手動(dòng)進(jìn)行設(shè)備的試驗(yàn)，查看IGV導(dǎo)葉是否存在一確定的阻力，一般情況下，液壓缸阻力來自于設(shè)備間摩擦和重力的結(jié)果，無法查看具體的情況，一些故障問題得不到查明。如果發(fā)現(xiàn)燃機(jī)液壓油系統(tǒng)油料由潤(rùn)滑油系統(tǒng)來的，那么，也可能是在實(shí)際運(yùn)行中，液壓油濾網(wǎng)連續(xù)壓差高，此時(shí)，就需要查明油質(zhì)情況，是否存在油質(zhì)不潔凈的問題。為了有效保證油質(zhì)潔凈，可以通過外接濾油系統(tǒng)對(duì)油質(zhì)進(jìn)行定期濾油，確保潤(rùn)滑油油質(zhì)為NAS7級(jí)以下，保證設(shè)備良好運(yùn)行。液壓缸附加負(fù)荷也非常重要，只有全面減少這種負(fù)荷，才能維護(hù)機(jī)組安全，日常檢測(cè)時(shí)，一定要對(duì)潤(rùn)滑液壓缸到可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉間各連接桿、齒輪進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)嚴(yán)重磨損的需要及時(shí)更換。

3.2 防喘放氣閥打開延遲

3.2.1 控制閥故障

要想全面做好控制，則需要對(duì)控制防喘放氣閥進(jìn)行了解，解決好開關(guān)產(chǎn)生的一些問題，解決的時(shí)候，由一定壓力氣源作為動(dòng)力源，使空氣能夠在一定范圍內(nèi)快速的排放，保證快速排氣形成空間壓力，壓力氣源是受排氣缸底部影響，有時(shí)候?yàn)榱吮ＷC清潔，會(huì)通過水洗的方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行清潔，但是水洗又很容易導(dǎo)致水分流進(jìn)壓力氣管道，雖然在設(shè)計(jì)初期，做了一些防護(hù)處理，但長(zhǎng)期使用后，防護(hù)措施就會(huì)失去作用，隔離閥泄漏及閥前管路積水是無法排除掉的，當(dāng)沒吹干的水分順著氣源控制電磁閥20CB進(jìn)入到設(shè)備內(nèi)部，則會(huì)對(duì)設(shè)備運(yùn)行造成不良影響。而設(shè)備的閥芯和閥座套間隙小，如果接觸到水分，就會(huì)造成閥芯、彈簧銹蝕，整體設(shè)備運(yùn)行的動(dòng)作就不靈活，嚴(yán)重影響正常工作，時(shí)間長(zhǎng)了，還會(huì)對(duì)設(shè)備造成損壞。燃機(jī)運(yùn)行線將向壓氣機(jī)喘振邊界線靠近，這種不當(dāng)?shù)牟僮?，非常危險(xiǎn)。只有全面解決好控制系統(tǒng)，才能避免出現(xiàn)防喘放氣閥打開延遲的問題，全面保證機(jī)組能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

為了全面解決好排水問題，需要在20CB電磁閥壓力氣源進(jìn)口管底開1個(gè)放水口，隨時(shí)對(duì)水洗管內(nèi)積水排放，確保能夠一次性放盡，特別是能夠解決好檢修期間解體閥門清洗各部件的水分，保證了設(shè)備內(nèi)部的干燥。

3.2.2 閥體安裝位置影響

燃機(jī)是最主要的設(shè)備，更是整體設(shè)備中最為重要的機(jī)組，只有全面保證機(jī)組的穩(wěn)定，才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的生產(chǎn)運(yùn)行。機(jī)組啟停是相對(duì)頻繁的，有時(shí)候會(huì)1天1次啟停，這是機(jī)組設(shè)備的常態(tài)操作。如果閥門短時(shí)間內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)溫度差，就會(huì)導(dǎo)致閥門內(nèi)外溫差增加，為了保證設(shè)備快速冷卻，則需要加快冷卻的速度，而閥門間隙小、動(dòng)作慢，很容易在快速反應(yīng)中出現(xiàn)閥門卡死的現(xiàn)象，不利于設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。設(shè)備在廠區(qū)操作，整體工作的環(huán)境惡劣，很容易出現(xiàn)放氣閥彈簧不靈、氣缸活塞銹蝕等現(xiàn)象。搭設(shè)放氣閥專用保溫罩能夠有效解決這個(gè)問題，這樣，氣流直吹的情況就會(huì)減少，保證了內(nèi)外的溫差。

4 結(jié)束語(yǔ)

防喘設(shè)備是重要的設(shè)備部件，在燃機(jī)運(yùn)行中起到重要的作用，只有全面保持良好的狀態(tài)，才能有效避免故障發(fā)生，更好地維護(hù)設(shè)備穩(wěn)定，全面做好防潮，精心做好維護(hù)，做到及時(shí)更換，才能有效維護(hù)好設(shè)備，保證良好的工作狀態(tài)。

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