9E型燃机透平轮间温度高故障分析及处理

2018-06-02朱国强

设备管理与维修 2018年4期

朱国强

（东莞虎门电厂，广东东莞 523899）

0 引言

某电厂PG9171E燃气轮机于2003年投入商业运行，至2013年共运行了2万多小时。2013年某月按计划对3#机完成检修后，启动带负荷运行过程中出现燃气轮机透平一级后轮间温度高报警的异常情况。在介绍透平一级后轮间温度的热电偶结构和透平冷却过程的基础上，进行故障分析，并采取相应措施。

1 故障现象

2013年某月，3#燃气轮机检修完毕启动运行，在进气温度31℃，基本负荷95 MW下透平一级后及二级前的轮间温度高报警，达到了590℃，机组无法安全运行。运行数据见表1。

表1 机组检修前后轮间温度对比

2 故障分析

2.1 透平轮间最高温度值和温差报警值

透平轮间温度取自径向对称位置上2支热电偶读数的平均值，2支热电偶读数之差称为两点温差。机组在启动过程以及正常运行时，必须监测轮间温度和两点温差。为确保透平各部件不因超温而损坏，在机组中布置了12支热电偶用来监测透平的轮间温度。机组运行时所允许的最高透平轮间温度值和温差值见表2。

2.2 透平轮间热电偶分布

透平间有三级喷嘴，每一级喷嘴前后两端各有2支热电偶监测每一级的轮间温度，图1为二级喷嘴的一支热电偶布置图。

2.3 透平高温部分的冷却

透平的高温部分主要包括动叶、喷嘴、复环和透平排气缸等，动叶的冷却风主要是由压气机的16级出气经转子的内部通道引来，分别冷却一级动叶和二级动叶；同时对二级叶轮和三级叶轮进行冷却。压气机的出气分为两部分，一部分冷却一级喷嘴；另一部分经过一级复环的冷却孔冷却二级喷嘴，同时对一级叶轮和二级叶轮进行冷却。透平的排气缸由2台功率45 kW风机冷却，同时冷却三级叶轮。

表2 最高透平轮间温度值和温差值

图 1 二级喷嘴热电偶布置图

2.4 透平一级后轮间温度高原因分析

（1）二级喷嘴的热电偶安装位置。现场检查热电偶护套管，用一根细铁丝插入热电偶套管，对比插入的深度与热电偶的插入深度是一致的，长度也符合GE规范要求，说明热电偶安装到位。

（2）二级喷嘴扇段之间的密封性能。二级喷嘴扇段间的密封性能不好，热空气进入二级喷嘴内部，造成喷嘴内部冷却效果不好，是轮间温度升高的原因之一。现场检查发现二级喷嘴扇段间的密封插片有变形和磨损（图2）。

图2 二级喷嘴扇段间密封插片变形磨损

（3）一级复环冷却风进出口直径。现场检测到：所有一级复环的冷却风进气口直径是16.5 mm；所有一级复环的冷却风出气口直径是14.0 mm，均符合GE规范要求。

（4）一级复环的间隙。现场在先期加装复环时，预留出缸面要求的设计间隙后对总间隙进行平均分配再定位销孔中心，但在实际钻孔过程中，会因钻头跑偏造成实际间隙的偏差，这也是容易造成轮间温度偏高的原因之一，一级复环实际安装间隙见表3。

表3 一级复环实际安装间隙

（5）一级复环至二级喷嘴的冷却通道部分堵塞。在同一级喷嘴扇段内部的其他2支热电偶，即透平二级前的左右2支轮间热电偶所测温度显示正常，只有一级后的轮间热电偶所测温度显示异常，所以推测从一级复环过来至二级喷嘴的冷却通道部分堵塞，冷却空气不够导致一级后轮温升高。GE公司对二级喷嘴维修检测报告显示，发现非GE件在二级喷嘴喉部到隔板空气盒之间多了块截流板，挡住了1/3的冷却空气量，造成进入一级后的冷却空气量不够，致使一级后的轮间温度升高。