引言

9FA燃?xì)廨啓C(jī)由哈動(dòng)力公司引進(jìn)美國GE技術(shù)生產(chǎn),型號為PG9351FA。燃?xì)廨啓C(jī)由一臺18級的軸流式壓氣機(jī)、一個(gè)由18個(gè)低N0X燃燒器組成的燃燒系統(tǒng)、一臺3級透平和有關(guān)輔助系統(tǒng)組成,原設(shè)計(jì)為長周期運(yùn)行機(jī)組,實(shí)際運(yùn)行中在電網(wǎng)承擔(dān)日啟夜停的調(diào)峰任務(wù)。

1壓氣機(jī)簡介

某電廠1~4號機(jī)組壓氣機(jī)采用軸流式,共有18級,壓比為15.4。設(shè)有可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉(IGV),用于調(diào)節(jié)透平排氣溫度和防止壓氣機(jī)喘振。壓氣機(jī)進(jìn)氣帶有過濾及反吹系統(tǒng),并設(shè)置進(jìn)口抽氣加熱(IBH)系統(tǒng)。每兩臺燃?xì)廨啓C(jī)公用一套水洗系統(tǒng),用于去除堆積在壓氣機(jī)葉片上的污垢沉淀物。

2壓氣機(jī)葉片斷裂事件經(jīng)過

2012-01-03T18:45:30,某電廠集控室聽到兩聲巨響并伴隨有較強(qiáng)的震動(dòng),MarkV控制系統(tǒng)發(fā)"C0MPDIsCHARGExDUCERDIFFFAULTIGH""L0ss0FC0MPRDIsCHARGEPREssBIAs"報(bào)警,壓氣機(jī)排氣壓力低至4.13kg/cm2,機(jī)組跳閘,負(fù)荷由370Mw甩到0。按緊急事故停機(jī)處理,盤車投入正常,盤車電流55A,惰走時(shí)間26min。

事故發(fā)生前,啟動(dòng)點(diǎn)火次數(shù)為579次,跳機(jī)次數(shù)為28次,點(diǎn)火運(yùn)行時(shí)間為10372.5h。

3壓氣機(jī)葉片斷裂處理過程

1月4日,打開壓氣機(jī)排氣缸人孔門檢查,發(fā)現(xiàn)有大量葉片碎屑,初步判斷壓氣機(jī)已嚴(yán)重?fù)p毀,如圖1所示。

1月5日,在放喘放氣閥出口及附近煙道底部發(fā)現(xiàn)大量葉片碎屑,檢查透平第三級護(hù)環(huán)底部有碎屑,下游有殘留葉片,如圖2所示。

圖2煙道內(nèi)部殘留葉片

1月6日,再次檢查壓氣機(jī)進(jìn)氣渦殼,發(fā)現(xiàn)IGV軸套有刮擦,其他無異常,檢查圖片如圖3所示。

圖3lGV軸套刮擦

1月8日,對壓氣機(jī)、透平進(jìn)行孔探檢查,發(fā)現(xiàn)壓氣機(jī)s3下半有兩片葉片根部斷裂,其后葉片損毀嚴(yán)重,透平部件未見損傷,二級護(hù)環(huán)底部有大量金屬粉塵,如圖4所示。

圖4壓氣機(jī)第三級s3葉片根部斷裂

1月13日,拆除壓氣機(jī)中缸確認(rèn)壓氣機(jī)第三級s3葉片根部斷裂為初始斷裂點(diǎn),全部檢修工作于3月31日完工。

4壓氣機(jī)葉片斷裂原因分析及預(yù)防

4.1壓氣機(jī)葉片斷裂原因分析

壓氣機(jī)葉片斷裂常見原因主要有:(1)疲勞:(2)流量變化引起的振動(dòng)一喘振:(3)旋轉(zhuǎn)失速:(4)葉片設(shè)計(jì)及制造影響:(5)葉片腐蝕。

經(jīng)查詢投產(chǎn)以來的檢修及運(yùn)行記錄,壓氣機(jī)未發(fā)生喘振、旋轉(zhuǎn)失速及葉片腐蝕,因此葉片疲勞及設(shè)計(jì)制造缺陷是重點(diǎn)懷疑對象。文獻(xiàn)[2]對某電廠壓氣機(jī)s1級葉片的斷裂原因進(jìn)行了分析:(1)壓氣機(jī)s1級葉片斷裂的性質(zhì)為高周疲勞斷裂:(2)導(dǎo)致s1級葉片高周疲勞斷裂的根本原因是zn共振,運(yùn)行時(shí)葉片第7階固有頻率落入1600Hz附近的zn共振,與設(shè)計(jì)、制造、安裝因素有關(guān),即與設(shè)備本身的質(zhì)量有關(guān)。

正常啟動(dòng)時(shí)IGV在最小的位置直至機(jī)組并網(wǎng),當(dāng)機(jī)組負(fù)荷升至滿負(fù)荷的80%~85%時(shí)IGV全開,若繼續(xù)升負(fù)荷,控制系統(tǒng)切換至溫度控制模式,IGV保持全開狀態(tài),IGV無法改變空氣流量。但是在部分電廠,雖然燃機(jī)在滿負(fù)荷的溫度控制模式,IGV仍然隨著電網(wǎng)頻率進(jìn)行調(diào)整,IGV參與深度調(diào)峰,頻繁調(diào)整IGV會導(dǎo)致空氣流量波動(dòng),引起自激振動(dòng),從而導(dǎo)致壓氣機(jī)葉片斷裂。

4.2壓氣機(jī)葉片斷裂防范措施

結(jié)合國內(nèi)壓氣機(jī)靜葉、動(dòng)葉斷裂事故教訓(xùn)及近幾年運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn),對F級壓氣機(jī)提出如下維護(hù)建議:

(1)每三個(gè)月至少進(jìn)行一次燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣濾芯目視檢查、壓氣機(jī)葉片整圈孔探檢查、透平三級動(dòng)葉目視檢查和無損檢測,重點(diǎn)關(guān)注進(jìn)氣濾芯是否堵塞和破損、壓氣機(jī)葉片根部潛在裂紋、透平三級動(dòng)葉出氣邊潛在裂紋等。

(2)結(jié)合機(jī)組檢修,解決燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)腐蝕問題。

(3)按規(guī)范執(zhí)行壓氣機(jī)離線、在線水洗周期,同時(shí)做好水洗前后水質(zhì)監(jiān)測。

(4)避免參與電網(wǎng)的深度AGC調(diào)峰,減少AGC投入時(shí)長,盡可能穩(wěn)定在某段負(fù)荷區(qū)域運(yùn)行。

(5)機(jī)組每年至少進(jìn)行一次壓氣機(jī)R0、R1葉片無損檢測。

(6)有條件的電廠可以考慮將壓氣機(jī)升級為P4、P5包,降低風(fēng)險(xiǎn)等級。

5結(jié)語

本文對F級壓氣機(jī)葉片斷裂故障實(shí)例進(jìn)行了分析,分析表明,F級壓氣機(jī)葉片存在原設(shè)計(jì)缺陷,機(jī)組在日常的運(yùn)行維護(hù)中應(yīng)嚴(yán)格遵守原廠家的維護(hù)建議。針對近年來壓氣機(jī)R1葉片斷裂的幾起案例,應(yīng)特別注意:機(jī)組負(fù)荷大于230Mw時(shí),要避免IGV頻繁動(dòng)作。希望本文能為同類型機(jī)組的運(yùn)維提供借鑒。

20220822_6303087fac45a__F級壓氣機(jī)安全運(yùn)行研究與實(shí)踐