某臺燃氣發生器故障分析報告

摘 要：針對某臺已交付使用的燃氣發生器，在外場運行時出現的故障進行分析。通過對故障現象的描述，故障機理的判斷以及發生故障時的數據進行分析，給出了故障結論，并提出改進措施。以便于燃氣發生器的故障排除，以及后續裝配試車交付工作的實施。

關鍵詞：燃氣發生器；故障；分析；改進措施

1 概述

某臺燃氣發生器在廠內檢驗試車時，轉差、振動值、功率等各項試車參數均正常，而在電廠機組運行過程中，當負荷加載到7MW時，共發出三次氣動爆破音。停機后進行燃氣發生器通道孔探儀檢查，未發現壓氣機、燃燒室等部件故障，但在高壓渦輪導向器葉片前端發現有帶狀金屬物，現場無法取出，故返廠進行分解檢查、排故。

2 廠內分解故檢情況

燃氣發生器返廠后進行大組件分解檢查。分解檢查發現裝配在高渦軸上的調整墊圈未與高渦軸上凸臺緊密貼合，有0.4mm間隙，外定位環上外封嚴圈從定位槽內脫落，4道外封嚴圈中1道從外定位環中脫出，并扭曲變形，部分內芯燒蝕消失（即通過孔探儀檢查出的帶狀金屬物）。

3 故檢結果分析及改進措施

3.1 封嚴圈脫落

3.1.1 調整墊圈與高渦軸上凸臺間隙

燃氣發生器大組件分解過程中，發現高渦軸上的調整墊圈未與高渦軸上凸臺緊密貼合，有0.4mm間隙。用鐵錘敲擊后錐體，間隙排除。分解檢查錐體、調整墊圈及高渦軸上凸臺配合表面光滑無異常，調整墊圈裝配方向正確。由于裝配過程中，高壓轉子與高渦轉子須經15t壓力壓緊，調整墊圈、后錐體、高渦軸之間應處于壓緊狀態，此時無間隙存在（為驗證此結論，已用原臺機件在轉子工段進行高渦、高壓15t壓力壓緊前，將調整墊圈與高渦軸上凸臺處留有0.41mm間隙，在進行15t壓力壓緊過程中，此處間隙排除）。造成該問題的原因應為分下前中介軸承（NO.2支點），在分解時，直接分下壓緊高渦與高壓的軸頸錐體螺母，此時高壓渦輪垂直向下，松開螺母后，高壓渦輪受重力影響下沉，后錐體因15t壓力與高壓轉子后軸頸錐面輕微粘連，導致后錐體與高渦軸上凸臺之間產生間隙。

3.1.2 外封嚴圈脫出

燃氣發生器分解過程中發現一道外封嚴圈從外定位環中脫出，并扭曲變形。故障外封嚴圈有一處與高導擠壓過痕跡，分析認為是操作者實際裝配時，發現高導未裝配到位，抬起高導重新進行裝配，在抬起高導過程中，外封嚴圈脫出外定位環，而在重新裝配高導時未檢查外封嚴圈裝配情況所致。為避免以后出現類似問題，裝配廠今后將細化裝配要求：

（1）裝前檢查外封嚴圈機件質量，保證外封嚴圈外表面無裂紋。

（2）在高導未裝配到位后，應完全抬起高導，檢查外封嚴圈裝配情況無問題后重新裝配高導。

（3）在高導裝配結束后，用孔探儀檢查外封嚴圈應裝配到位，無脫出外定位環情況。

3.2 外廠機組發生氣動爆破音原因分析

3.2.1 廠內試車情況

燃氣發生器在廠內共進行三次試車：包括工廠試車（本次工作時間：406min）、檢驗試車和按照工藝卡片“關于燃氣輪機機載燃油泵和燃油調節系統試車臺試驗的工作指令的相關規定”進行試車（本次工作時間：536min；總工作時間：942min）。

3.2.2 試車參數分析對比

復查三臺燃氣發生器各技術條件下的試車數據，并按技術條件分類進行對比，數據對比見表1。

對比三臺燃氣發生器的數據，本臺燃氣發生器在3個技術條件下的轉差均與其他兩臺相近，無異常；在第3個技術條件下的振動值與其他兩臺相近，且低于振動限制值，無異常；本臺燃氣發生器在3個技術條件下的功率與其它兩臺相近，無異常。

綜上所述，本臺燃氣發生器在廠內試車過程中，轉差、振動、功率等相關試車參數均正常。

3.3 發生氣動爆破音前后時刻相關數據對比

（1）異常聲響均發生在功率為7MW以上狀態，此時N1、N2換算轉速分別在9380r/min～9460r/min和11560r/min～11600r/min之間，具有重復性且可多次再現，說明在該狀態發生異常聲響存在必然性。

（2）伴隨異常聲響存在著負荷突升現象（第三次故障時的數據不太明顯，可能與歷史記錄的密度不足有關，估計在兩個7.44之間存在一個明顯的突升），而整個過程中并不存在增加燃料的動作，相反，前兩次發生異常聲響的過程中，因功率突升控制系統發出過減少燃料的指令，所以負荷突升只與異常聲響存在必然關系。假定異常聲響是一種爆燃現象，且發生在動力渦輪前后，很可能導致負荷突升。

（3）異常聲響發生期間，燃氣發生器的高低壓轉子轉速、P2壓力均有明顯下降和恢復過程，而根據渦輪噴氣發動機壓氣機喘振的理論和經驗，一旦渦輪噴氣發動機發生喘振則無法退出并恢復至正常運行狀態，說明異常聲響發生期間，燃氣發生器的壓氣機并未發生喘振甚至失速。由于前兩次發生異常聲響的過程中，存在減少燃料動作，故難以確定其原因；但第三次發生異響時的數據（無燃料調節動作）表明轉速、P2壓力的下降與異常聲響存在必然聯系。

（4）如果假定該異常聲響為流道內發生爆燃，則發生在動力渦輪后的可能性較大，進一步分析還需相應理論的支持。

（5）本臺份燃氣發生器與之前在潞安長期運行過的燃氣發生器相比，燃料噴嘴頭部的噴射孔徑由ф3.7減小到ф3.5，孔的數量無變化，是否與這一更改有關，須進一步驗證。

4 結束語

文章對燃氣發生器發生的故障通過故障現象，數據比較進行了分析，找出了故障原因，并提出后續改進措施。

本臺燃氣發生器封嚴條脫落應為裝配完成后未進行詳細檢查導致，后續裝配過程中落實改進措施，完善工藝文件，增加必要的檢查項目。

本臺燃氣發生器發生氣動爆破音，分析應為燃氣發生器運行過程中排氣煙道內可燃氣體發生爆燃，為驗證爆燃現象是否與燃料噴嘴頭部的噴射孔徑變化有關，后續燃氣發生器運行時更換原來結構的燃料噴嘴頭部。

作者簡介：馬玉龍，男，2011年本科畢業于大連理工大學，助理工程師，現任沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司燃機分公司總體結構設計員。