撰文/葉仁杰方國民

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GE9E系列燃氣輪機透平一級動葉銷槽磨損處理方案

撰文/葉仁杰1方國民2

■1.318000 臺州發(fā)電廠 浙江 臺州
■2.318000 浙江頭門港投資開發(fā)有限公司 浙江 臺州

摘要：上世紀90年代末期燃氣輪機發(fā)電機組在我們國家特別是東南沿海得到快速發(fā)展，為東南沿海的經(jīng)濟騰飛插上了翅膀，這些燃用重油的機組在運行10多年后出現(xiàn)了一系列故障。本文主要針對GE 9E型燃氣輪機在轉(zhuǎn)子上出現(xiàn)的問題，采取了合適的現(xiàn)場處理方式，節(jié)約了大量的維修費用，對其他機組類似的故障有一定的借鑒意義。關(guān)鍵詞：定位銷；轉(zhuǎn)子

概況

某廠#2燃機為美國通用電器公司（GE）生產(chǎn)的MS-9001E型燃氣輪機，額定功率為109.67MW，出廠編號為296888。1998年6月投運。投產(chǎn)設(shè)計使用硫花油為燃料，2006年底改用重油。

機組從1998年開始商業(yè)運行，至今共運行55515小時，啟動次數(shù)1969次。共經(jīng)過三次大修和二次中修，此前更換過2次一級動葉。

2014年機組進行油改氣改造，同時對通流部分進行第四次大修。目前拆下的一級動葉（圖號為103E5522P011 KV3）是2008年大修更換的返修件，由GE公司供貨EGTH公司生產(chǎn)，換上至今運行3631小時，該套一級動葉共運行25951小時，經(jīng)過1次返修。每次更換動葉，都全部更換定位的馬蹄銷。

檢修發(fā)現(xiàn)的問題

#2燃機解體檢查時發(fā)現(xiàn)透平一級動葉整體朝氣流方向移位，輪盤上的92個動葉榫槽被定位銷壓出痕跡。如圖1所示

圖1

復(fù)查2008年大修檢查記錄，2008年更換了一級動葉，檢查輪盤頂部定位銷槽沒發(fā)現(xiàn)磨損情況。

原因分析

燃汽輪機一級動葉的工作溫度高達1000度，常溫下與轉(zhuǎn)子輪盤留有相當?shù)呐蛎涢g隙。

a由于長期使用重油對葉片輪盤腐蝕

該機組自1998年至2014年中燃用原油，特別后期改用重油。原油和重油中含有多種元素成分對燃機的腐蝕是非常嚴重的。例如鈉Na、鉀K、釩V。鈉、鉀和釩會形成低熔點的共熔化合物，還會產(chǎn)生硫酸鹽，以熔融狀態(tài)積存在透平轉(zhuǎn)子上，從而腐蝕金屬。雖然燃油都在進入機組燃燒之前都進行除鹽和抑釩處理，但是還是有一定程度的影響。

b盤車時間過長

2004年后機組發(fā)電小時連年下降，機組備用時間長，為應(yīng)付快速啟動需要，備用期間機組處于盤車狀態(tài)。6rpm的低速盤車狀態(tài)下，燃氣輪機透平的動葉片由于旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力無法克服葉片本身的重力，每個葉片每分鐘會進行6次的自由下落過程，雖然距離只有動葉和輪盤的間隙，在透平排氣框架能夠非常清晰聽到葉片下落的“叮叮”聲。如此常年累月的沖擊導(dǎo)致間隙會不斷增大。

一級動葉在機組運行中的工況是最為惡劣的，高溫的燃氣直接沖刷到動葉上，而且一級動葉與輪盤的軸向定位有別于二三級動葉，采用了一個馬蹄形的鍵來定位。在長時間的運行和盤車的過程中由于動摩擦和靜摩擦的作用，使該銷槽局部（擠壓部分）間隙逐漸增大。

現(xiàn)場處理意見

主要有三種方案供選擇：激光熔覆修復(fù)；微弧脈沖修復(fù)；異形銷。

a前兩種方案屬于復(fù)原性修復(fù)，但是需要在轉(zhuǎn)子輪盤上進行冶金焊接。2014 年5月7日，對沈陽大陸激光技術(shù)有限公司（激光熔覆修復(fù)）和沈陽金研激光再制造技術(shù)開發(fā)有限公司（微弧脈沖修復(fù)）進行現(xiàn)場調(diào)研。從廠家分析介紹來看，兩種方案都能夠?qū)崿F(xiàn)壓氣機一級動葉銷槽的修復(fù)，但是都存在一定的風(fēng)險，如：cmd焊接會導(dǎo)致氧氮含量升高，會影響焊縫性能；而激光熔覆焊在對位置的適應(yīng)性以及在送粉方面可能會出現(xiàn)問題。

b GE公司認為輪盤屬于高應(yīng)力部件，不運行焊接處理。建議采用其他方式來處理。

c異形銷處理過程

相關(guān)技術(shù)人員多次分析榫槽結(jié)構(gòu)和GE原配的半圓銷的受力情況，創(chuàng)造性的提出異形銷的結(jié)構(gòu)，將銷的受力范圍擴大到整個榫槽。

異形銷實現(xiàn)葉片和輪盤連接如圖2所示。拓寬馬蹄銷與輪盤連接側(cè)的尺寸，增加馬蹄銷與輪盤的接觸面，達到透平一級動葉在轉(zhuǎn)子輪盤上的定位。

異形銷制作完成后，進行安裝試驗。各部位配合良好，間隙合適，與輪盤接觸面較大，一級動葉安裝順暢，無卡澀，如圖2所示。光譜顯示的各元素含量和原半圓銷材質(zhì)相近。

圖2

結(jié)束語

和GE原配的半圓銷相比，此次采用的異形銷由于擴大了受力范圍，徹底消除了葉片的軸向移動，保護了輪盤。和返廠修理相比，節(jié)約了巨額的檢修費用。同時運行也采取了相應(yīng)措施，只要氣缸溫度符合要求，采用定期盤車的概念，減少了異形銷的磨損。

參考：

［1］GE MS9001.維護手冊第二卷.

［2］《燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)裝置》姚秀平著，中國電力出版社.

作者簡介：

葉仁杰，男，浙江建德人，工程師，從事聯(lián)合循環(huán)運行和管理工作。