燃机运行的可靠性因素与对策分析

发表时间:2021/7/12   来源:《科学与技术》2021年第29卷8期   作者:王座龙
[导读] 现如今,我国经济发展迅速,工业发展为我国经济做出了很大贡献。
        王座龙
        大唐万宁天然气发点有限责任公司,海南 万宁 571500
        摘要:现如今,我国经济发展迅速,工业发展为我国经济做出了很大贡献。随着燃机的广泛应用,燃机的定期维修也越来越受到人们的普遍关注,尽管燃机的工作压力不很高,但是其工质的温度很高,并且是高速转动机械,在此条件下除了必须对其加强日常的运行维护外,还必须定期进行检修以确保机组的安全运行。重点分析了燃机检修准备工作、设备检修过程中发生技术问题的原因、处理方法以及防范对策,为其他燃机电厂检修提供了依据和参考。
        关键词:燃机运行;可靠性;因素;对策分析
        引言
        燃机机械应用领域较为宽广,燃机能实现发电的目标。这是因为燃机发电组是一种用燃机驱动发电供电的设备,燃机机械应用于交通运输、生产制造的多个领域之中。针对燃机的使用以及维修,要高度关注工作要点。在不断增加大功率燃机使用量的情形之下,对燃机检修的标准要求逐渐提升,需要有科学控制燃机机械维修期间可能会出现的问题的控制方案,对此笔者将结合实践开展分析探讨如下:
        1 燃机机械维修的重要性概述
        现阶段,燃机在多个领域范围内均实现了广泛应用,为人们的工作及生活带来了极大的便利,燃机一旦出现故障问题,将会严重影响正常运行,因此必须要高度重视燃机检修工作,及时的发现并修复故障问题,恢复正常的运行状态。众所周知,燃机内部构造复杂,工作环境复杂,极大的增加了故障问题的发生几率,积极做好燃机检修工作,及时更换损坏零部件,更快恢复正常的运行状态,有助于提升燃机工作效率,减少机械损耗,延长燃机使用寿命,确保燃机在应用期间处于安全稳定的运行状态,达到最佳的工作性能。由此我们不难看出,加强燃机机械维修工作具有重要的现实意义。
        2 燃机主要故障
        2.1 燃机的噪声故障
        燃机的噪声主要由三部分组成:气动噪声、机械噪声、燃烧噪声。我国的燃机主要以航改型燃机为主,航改型燃机是指将涡喷、涡扇等成熟的航空发动机进行改造,并配装动力涡轮用于带动发电机,使其成为发电用燃机。航改型燃机噪声源主要压气机、燃烧室和动力涡轮,其中由于燃料燃烧后产生的高速气流推动动力涡轮的高速旋转产生噪声,并且夹杂着燃烧室等前端部件传播过来的噪声,动力涡轮的噪声最大,不仅中高频噪声值高,低频噪声也很高。航改型燃机的外壁很薄,隔声性能差,因此,除了压气机进气口噪声高、动力涡轮排气口噪声高以外,其机体外的噪声也非常高。
        2.2 高温部件的故障
        当高温部件中发生危险故障时,高温环境下仅可正常工作一段时间,在此过程中不会有损坏或破裂,之后这些故障将迅速扩展,导致高温部件断裂和损坏,从而导致更严重的故障。过渡破坏在初次出现时发展缓慢,但一旦发展到一定时期,上述破坏将更加严重,对高温组件及系统设备造成不同程度的破坏甚至断裂。
        3 燃机运行对策分析
        3.1 定期小修
        燃机燃烧室和燃机透平叶片之间高温烟气通道中的部件必须定期检查。燃机在火焰筒一端金属衬板和火焰筒圆柱段内的陶瓷内衬范围使用气膜冷却,并以相对低的燃烧压力下运行。因此不需要定期更换高温烟气通道的零件,但是对高温烟气通道部件的检查、尺寸累计磨损的测量记录尤其重要,通过数据记录、对比,预判缺陷的发展趋势,及早制定检修计划。
        由于被冷却后的外缸包围,火焰筒和透平之间的高温内部零件会相对移动,其滑动接头由内向外缸移动。而通过设计的手段不可能达到内部部件达到完全一致的热膨胀。因此,内部部件一定会受到由磨擦力和疲劳引起的磨损。这些检查旨在定期地记录这个磨损现象,并通过适当的补救措施防止其进一步发展。
        与内窥镜检查或拆卸火焰筒比较,依靠设计的可快速开启的人孔这种简单的方式,可快速地进行这种检查作业。直接目视检查所有的燃烧室、高温烟气通道的内壁和第1级透平的动叶和静叶,测量尺寸间隙。


        在进入燃烧室之前必须让燃机大致冷却到室温,冷却时间取决于环境条件,可能需要长达数十小时。在冷却阶段禁止开启检查人孔。
        在关闭人孔之前重点检查燃机内部的清洁度,主要包含压气机进气风道和挡板、压气机进气缸静叶持环、燃烧室及火焰筒至透平内缸、透平排气缸和排气扩散段。检查完毕后,要立即关闭相关人孔盖,并做好记录。
        执行目视检查需要技术人员的广泛知识和经验,方可形成专项检查报告。通过对检查结果及所记录的数据需进行综合分析对比,结合制造商意见,得出评估结论,以供燃机的维护、检修参考。
        3.2 冷却系统改造
        常规燃机一般是通过水冷却的方式进行冷却,以保证系统处于安全温度范围。在燃机处于温度为80℃左右的工况时,其运行效率更高,而此时冷却系统进口水温一般也设定为80℃。燃机系统的运行,温度控制很重要,一般如果温度小于40℃,需要通过预热系统进行加热,在高温水从燃机系统流出之后,先进入1号温控阀,待水温小于70℃后,1号温控福阀门打开,让高温水进入水泵,再回到燃机系统。如果燃机系统温度超过80℃,开启2号温控阀,让高温水流入换热器,通过风冷系统进行冷却,再回流至2号温控阀。总体来讲,该优化方案的核心理念在于,通过冷却水在水泵和换热器之间的交换流动,结合风冷装置,可以在满足冷却功能的基础上,减少热损耗。
        3.3 降低燃机的本体噪声
        受用途的影响,航改型燃机的燃气发生器在原型机设计时并不把噪声控制放在重点,且其主要的结构、零部件都已经定型,可以考虑在改造时进行如下几个方面的优化:
        (1)在可替换的零部件的材料选取上,特别是固定材料的选择上,尽量选择那些质量好并且具有减震、隔振、防震功能的材料。
        (2)动力涡轮的壳体及排气蜗壳使用带有隔声层的结构,或者在壳体外二次包裹保温材料,并且用钢板做蒙皮。此结构在现有燃机的使用中效果很好,且起到的保温隔热作用。
        (3)装设防喘可转导叶,或在流道的某个位置或多个位置安装防喘放气阀等方式避免产生喘振噪声。
        (4)使用更加润滑的轴承、润滑剂。
        3.4 燃机透平轴承座端盖及扩散段内衬板无损检测
        燃机出口扩散段内衬板及透平轴承座端盖基材可选用高温蠕变奥氏体不锈钢X6CrNiTi18-10,此处高温烟气温度达500℃以上,机组启停过程,扩散段内衬板及透平轴承座端盖温度的急剧变化产生的热应力及安装内应力集中释放,导致金属板基材及拼接焊缝处开裂,随着燃机有效运行小时数的累积,扩散段内衬板及透平轴承座裂纹持续延伸,如未能及时发现、修补裂缝,会导致金属板材破口、缺失,随烟气高速流动至扩散段出口的余热锅炉炉膛,严重时造成锅炉过热器鳍片管破损、锅炉运行中的爆管事故。因此,在燃机停机、检修计划中,对扩散段内衬板及透平轴承座端盖的PT无损检测至关重要,通过对微裂纹、表面裂纹的预先检测、清理、补焊(针对基材,焊材推荐BOHLER的ER347或E308L-15),防止机组启停时温度急剧变化造成的裂纹延伸破坏。
        4 结束语
        综上所述,现阶段,我国科学技术水平日益提升,也使我国机械装备制造建设处于新高度水平,燃机维修引起社会大众的高度重视,文章通过分析燃机维修中的技术误区问题,将过去的误区合理指出,运用新颖的技术手段,弥补燃机维修技术的不足与缺陷,并对相应的技术误区问题,提出合理的解决方法,以期使燃机维修工作者的工作效率进一步提升,尽可能在燃机维修中降低对燃机自身的损害与影响,保障燃机的运作效果。
        参考文献:
        [1]后睿.对燃机热能动力优化与节能改造的探讨[J].机械管理开发,2020,35(1):226-227.
        [2]孙旭东.中车能源科技公司燃机节能减排项目商业计划书[D].甘肃:兰州理工大学,2019.
       
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