淺談冶金企業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的維護(hù)檢修

劉廣于，劉鐵柱，代曉光

（北京首鋼股份有限公司，河北唐山 064404）

0 引言

近年來，燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組在鋼鐵冶金企業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。在減少煤氣的放散的同時，也提高發(fā)電量增加經(jīng)濟(jì)效益，既降低排放又減少環(huán)境污染取得良好的社會效益。某公司150 MW 燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組于2009 年開工建設(shè)，其主體設(shè)備燃?xì)廨啓C(jī)為三菱公司制造，機(jī)組于2011 年1 月并網(wǎng)發(fā)電。年發(fā)電量11 億kW·h，按照電價0.5 元/kW·h 計算，每年可為公司創(chuàng)造效益5.5 億元。燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組的核心設(shè)備是燃?xì)廨啓C(jī)，如何保證燃?xì)廨啓C(jī)的正常運(yùn)行，定期對燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行維護(hù)檢修是燃機(jī)設(shè)備管理的首要任務(wù)。

1 燃?xì)廨啓C(jī)的工作狀態(tài)

燃?xì)廨啓C(jī)在啟動過程中，升速非常快，升溫也很快，這會造成燃機(jī)熱部件承受較高的熱應(yīng)力。而在燃?xì)廨啓C(jī)的整個運(yùn)行期間，燃?xì)廨啓C(jī)承受加熱、升速、降溫及減速所產(chǎn)生的周期性突變應(yīng)力，在反復(fù)的承受交變應(yīng)力過程中，燃機(jī)的熱部件材料的會引起壽命損耗。

除上述影響外，燃?xì)廨啓C(jī)隨著運(yùn)行時間的增加，各部件還受到摩檫、腐蝕、磨損、振動、沖擊、碰撞及事故等諸多因素的影響，部件壽命降低、技術(shù)性能逐漸下降。

因此，為確保燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行正常，處于良好技術(shù)狀態(tài)，需要定期對整個燃?xì)廨啓C(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)部分設(shè)備進(jìn)行檢修維護(hù)。

2 影響燃?xì)廨啓C(jī)檢修的主要因素

燃料種類、啟動次數(shù)、運(yùn)行時間等都是影響燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行的主要因素，原設(shè)備制造廠（以下簡稱OEM）引入等效運(yùn)行小時（EOH）來建立燃?xì)廨啓C(jī)的檢修和維護(hù)體系。

2.1 等效運(yùn)行小時（EOH）

式中 AOH——燃?xì)廨啓C(jī)實際運(yùn)行時間，h

EOH——燃?xì)廨啓C(jī)等效運(yùn)行時間，h

A——正常停機(jī)、甩負(fù)荷、跳機(jī)和快速負(fù)荷變化情況等效運(yùn)行小時的修正因數(shù)，20

E——正常停機(jī)、甩負(fù)荷、跳機(jī)和快速負(fù)荷變化情況的等效次數(shù)，見公式2

F——燃料因數(shù)

式中 N——正常停機(jī)次數(shù)

B——甩負(fù)荷次數(shù)

LRi——甩負(fù)荷修正系數(shù)

C——跳機(jī)次數(shù)

Ti——跳機(jī)次數(shù)的修正系數(shù)

D——快速負(fù)荷變化次數(shù)

LCi——快速負(fù)荷變化的修正系數(shù)

2.2 修正系數(shù)的確定

修正系數(shù)A

把機(jī)組啟動次數(shù)轉(zhuǎn)換為等效小時數(shù)，一次正常的機(jī)組停機(jī)消耗的壽命為20 h。

修正系數(shù)LRi

把機(jī)組甩負(fù)荷次數(shù)轉(zhuǎn)換為等效啟動次數(shù)。由下圖可以看出，燃機(jī)滿負(fù)荷時甩負(fù)荷的情況，甩負(fù)荷1 次相當(dāng)于正常停機(jī)6 次的壽命消耗。

修正系數(shù)Ti

把機(jī)組跳閘次數(shù)轉(zhuǎn)換為等效啟動次數(shù)，由下圖可以看出，燃機(jī)滿負(fù)荷跳閘熱部件的壽命消耗是正常停機(jī)壽命消耗的10 倍。

修正系數(shù)LCi

機(jī)組正常運(yùn)行時，負(fù)荷是變化的，正常的負(fù)荷波動不會影響到熱部件的壽命。當(dāng)負(fù)荷變化很大時對熱部件的壽命是有影響的。

3 確定檢修計劃

根據(jù)影響燃?xì)廨啓C(jī)等效運(yùn)行小時（EOH），能夠得出理論狀態(tài)下的燃?xì)廨啓C(jī)檢修間隔。當(dāng)然，實際制定檢修計劃時需要結(jié)合燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組的運(yùn)行方式，同時也要考慮影響燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行壽命的其他因素。

3.1 燃?xì)廨啓C(jī)檢修類型

燃?xì)廨啓C(jī)的檢修按照檢查的范圍不同分為幾種類型（表1），燃燒室檢修（CI）、透平檢修（TI）和大修檢查（MI）。

3.2 燃機(jī)的檢修間隔

為了檢查燃?xì)廨啓C(jī)初始的運(yùn)行狀態(tài)，OEM 廠家推薦機(jī)組投產(chǎn)后前三次檢修為大修，后續(xù)的檢修再固定。

表1 燃?xì)廨啓C(jī)檢修類型

表2 OEM 廠家推薦燃?xì)廨啓C(jī)檢修間隔

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組投產(chǎn)后，如果按照OEM 廠家的檢修模式，即機(jī)組投產(chǎn)前3 年每年進(jìn)行一次機(jī)組大修（表2），且每年必須進(jìn)行燃燒室檢修，2 年進(jìn)行透平檢修這將會增加大量維修成本，同時會造成大量煤氣放散，造成不必要的浪費(fèi)。提出按照狀態(tài)檢修來進(jìn)行燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的檢修管理，即根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)、煤氣品質(zhì)、內(nèi)窺鏡檢測或上一次檢修報告，綜合考慮判斷下一次機(jī)組的檢修時間[1]。根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并吸取同行業(yè)同型號機(jī)組的經(jīng)驗，將檢修間隔進(jìn)行調(diào)整。

主要從以下2 個方面進(jìn)行調(diào)整：

（1）由于機(jī)組運(yùn)行比較穩(wěn)定，將等效運(yùn)行小時計算檢修間隔改為實際時間以月為單位計算。

（2）經(jīng)過前2 次檢修，檢查燃燒室部件狀況良好，因此考慮取消燃燒室檢查，將OEM 廠家檢修順序調(diào)整為中修與大修交替進(jìn)行，其中根據(jù)具體運(yùn)行情況穿插內(nèi)窺鏡檢查作為補(bǔ)充手段。燃?xì)廨啓C(jī)實際檢修間隔見圖1。

圖1 燃?xì)廨啓C(jī)實際檢修間隔

4 歷次檢修情況

2012 年2 月13 日，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行第一次大修，本次檢修主要檢查發(fā)現(xiàn)：①燃機(jī)透平動葉片有部分涂層脫落；②燃機(jī)透平靜葉片有部分涂層脫落；③燃燒筒有裂紋及涂層脫落；④過渡段有部分涂層脫落等情況。分析認(rèn)為雖然有部分熱部件有涂層脫落甚至裂紋的情況出現(xiàn)，但從整體上看熱部件的運(yùn)行情況良好。

2013 年11 月12 日，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行第二次大修，本次檢修過程中發(fā)現(xiàn)：①燃機(jī)透平動、靜葉片有部分涂層脫落；②燃燒筒有裂紋及涂層脫落；③過渡段有部分涂層脫落等情況。分析認(rèn)為雖然檢修間隔有所延長，但是從整體上看熱部件的運(yùn)行情況仍然良好。

2015 年12 月12 日燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行第三次檢修，本次檢修為透平檢查。檢修過程中發(fā)現(xiàn)：①燃燒筒有涂層脫落及母材磨損情況；②透平靜葉涂層脫落情況相比前2 次要嚴(yán)重；③透平動葉片及過渡段涂層脫落情況與前2 次基本一致。

5 關(guān)于燃?xì)廨啓C(jī)維護(hù)相關(guān)的問題討論

經(jīng)過幾年的燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行和檢修得知，燃?xì)廨啓C(jī)的檢修和維護(hù)并非僅與燃?xì)廨啓C(jī)專業(yè)技術(shù)人員相關(guān)，他涉及到多個專業(yè)和部門。也需要多專業(yè)多部門共同協(xié)作，才能夠充分發(fā)揮燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電的效益。優(yōu)秀的檢修和維護(hù)計劃在保障機(jī)組可靠和安全運(yùn)行的同時，也減少非計劃停機(jī)的時間，降低備件的消耗，提高效益[2]。

5.1 燃?xì)廨啓C(jī)空氣過濾器

燃?xì)廨啓C(jī)對進(jìn)氣中所含污染物的濃度和顆粒物大小有嚴(yán)格要求，燃?xì)廨啓C(jī)空氣過濾器是控制進(jìn)氣中所含顆粒大小和含量的關(guān)鍵設(shè)備，如果過濾性能達(dá)不到，造成進(jìn)氣中含大量塵土或其它污染物，將對燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)葉片、推力軸承、熱部件、轉(zhuǎn)子等的運(yùn)行帶來很大影響。另外，如果空氣過濾器濾芯的壓差持續(xù)較高的狀態(tài)，會導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣量不足，影響機(jī)組效率的同時，也會對燃燒造成影響。因此要定期分析進(jìn)氣情況，確定更換空氣過濾器濾芯的最佳周期。

5.2 燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行條件

燃?xì)廨啓C(jī)在啟停過程中盡量按照標(biāo)準(zhǔn)的啟停曲線進(jìn)行啟停操作，避免過大的負(fù)荷變化率；同時在運(yùn)行中應(yīng)盡量控制負(fù)荷波動的頻率和幅度。快速的負(fù)荷變化將加大機(jī)組的等效運(yùn)行時間，還將增加葉片危險部位的應(yīng)力水平，增加葉片的熱疲勞壽命損傷，縮短機(jī)組的檢修周期。

要做好燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組煤氣動態(tài)平衡工作，做到合理調(diào)度，運(yùn)行中減少煤氣量的波動調(diào)整，力爭保證燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷穩(wěn)定。同時，對高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣的質(zhì)品質(zhì)加強(qiáng)監(jiān)督和控制，在運(yùn)行中建立工序監(jiān)督機(jī)制，保證煤氣品質(zhì)合格，為機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造條件。

5.3 燃?xì)廨啓C(jī)的控制油

實踐表明，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組相當(dāng)一部分故障是由于控制油系統(tǒng)引起的，因此必須對控制油系統(tǒng)引起足夠的重視[3]。

在燃?xì)廨啓C(jī)的液壓控制系統(tǒng)中，液壓控制閥采用精密元器件，對油品的質(zhì)量要求非常高。油中若含有雜質(zhì)超標(biāo)會造成元器件磨損、堵塞等最終導(dǎo)致控制閥卡澀故障，引起燃機(jī)跳機(jī)。

6 結(jié)束語

在討論燃?xì)廨啓C(jī)的檢修問題時，應(yīng)該把燃?xì)廨啓C(jī)放在整個運(yùn)行中去考慮。分析燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行中的影響因素問題，有助于提高燃?xì)廨啓C(jī)的檢修水平。因此，要多方面、多部門、多專業(yè)共同協(xié)作，才能更好地做好燃?xì)廨啓C(jī)的檢修工作，保證燃?xì)廨啓C(jī)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。