燃機(jī)高溫部件故障及運(yùn)行維護(hù)技術(shù)分析

李鈺

摘 要：在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過(guò)程中，能源緊缺問(wèn)題日益嚴(yán)重，因此國(guó)家提倡節(jié)能減排，由此來(lái)實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約，降低環(huán)境的污染。燃機(jī)作為新型的動(dòng)力設(shè)備，在當(dāng)前電廠發(fā)電和供熱過(guò)程中應(yīng)用十分廣泛，而且取得了良好的效果。但在日常應(yīng)用過(guò)程中，燃燒運(yùn)行過(guò)程中受到的影響因素較多，特別是燃機(jī)高溫部件極易發(fā)生故障，因此需要加強(qiáng)燃機(jī)運(yùn)行維護(hù)工作，確保燃機(jī)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。文中分析了高溫部件損傷機(jī)理及其故障類型，并進(jìn)一步對(duì)燃機(jī)高溫部件的運(yùn)行維護(hù)技術(shù)進(jìn)行了具體闡述。

關(guān)鍵詞：燃機(jī)；高溫部件；故障；運(yùn)行維護(hù)技術(shù)

前言

由于燃?xì)廨啓C(jī)自身能夠產(chǎn)生較高的熱效率，而且對(duì)環(huán)境帶來(lái)的污染較少，實(shí)際操作較為安全，這也使其在多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，有效的促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。燃?xì)廨啓C(jī)作為一種新型動(dòng)力能源設(shè)備，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，而且在使用過(guò)程中需要投入大量的人力、物力和財(cái)力，而且需要專業(yè)技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行操作，以此來(lái)提高燃機(jī)運(yùn)行的可靠性。燃機(jī)部分高溫部件在運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)故障，因此需要采用適宜的運(yùn)行維護(hù)技術(shù)，確保燃機(jī)高溫部件能夠可靠運(yùn)用，為電廠的安全、穩(wěn)定運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。

1 高溫部件損傷機(jī)理及其故障類型

1.1 損傷機(jī)理

作為燃機(jī)高溫部件，其本基體材料多為鎳基奧氏體合金鋼和鈷基奧氏體合金鋼，而且在火焰筒內(nèi)壁、過(guò)渡段內(nèi)壁、動(dòng)葉片和靜葉片表面都具有高溫抗氧化和熱障涂層，在熱疲勞、蠕變、氧化和腐蝕等作用下，燃機(jī)高溫部件容易發(fā)生損傷。

1.1.1 熱疲勞

燃機(jī)中部件在熱應(yīng)力作用下，零件材料極易受到不同程度的破壞，導(dǎo)致熱疲勞現(xiàn)象發(fā)生。導(dǎo)致這種現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因與燃機(jī)運(yùn)行程序具有一定的關(guān)系。因此在燃機(jī)啟動(dòng)、加速、長(zhǎng)負(fù)荷、降負(fù)荷及停機(jī)等運(yùn)行過(guò)程中，溫度會(huì)發(fā)生較大的變化，從而對(duì)零件帶來(lái)不同程度的損壞，特別是高溫部件更容易在溫度變化過(guò)程中產(chǎn)生更大的損壞。燃機(jī)中的燃?xì)馔钙饺~片，其運(yùn)行時(shí)必然會(huì)經(jīng)過(guò)高溫的重要區(qū)域，而且在點(diǎn)火和升負(fù)荷過(guò)程中，葉處會(huì)出現(xiàn)快速升溫，極易導(dǎo)致葉片出現(xiàn)不同程度的壓縮應(yīng)變。在停機(jī)時(shí)，進(jìn)氣側(cè)的冷卻降溫會(huì)使葉片溫度驟然下降，這樣在葉片連緣則會(huì)有不同程度的拉伸應(yīng)變力產(chǎn)生，透平葉處容易出現(xiàn)裂紋，在不斷累積下，裂紋面積會(huì)不斷加大，從而導(dǎo)致葉片出現(xiàn)斷裂。

1.1.2 蠕變

由于燃機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，高溫部件長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境下，避免不了會(huì)發(fā)生蠕變。特別是長(zhǎng)期工作在高溫環(huán)境下的部件基體材料，其金相組織會(huì)發(fā)生變化，晶界弱化，材料持久強(qiáng)度和抗蠕變性能會(huì)出現(xiàn)較為明顯的下降，從而導(dǎo)致塑性變形發(fā)生。

1.1.3 氧化和腐蝕

對(duì)于燃機(jī)高溫部件來(lái)講，即使其有涂層，但由于需要長(zhǎng)時(shí)間的處于高溫環(huán)境中，因此涂層必然會(huì)出現(xiàn)氧化、侵蝕、裂紋和剝落等情況，從而使部件基體材料暴露出來(lái)，出現(xiàn)氧化、燒蝕和腐蝕等現(xiàn)象。

1.2 高溫部件的故障類型

1.2.1 危險(xiǎn)性故障

當(dāng)高溫部件出現(xiàn)危險(xiǎn)性故障時(shí)，故障會(huì)迅速發(fā)展，在較短時(shí)間內(nèi)高溫部件則會(huì)出現(xiàn)損壞或是斷裂，從而導(dǎo)致嚴(yán)重事故發(fā)生。

1.2.2 穩(wěn)定性故障

穩(wěn)定性故障發(fā)生后，故障不會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大，發(fā)展較為緩慢。而且部分穩(wěn)定性故障即使在高溫部件中長(zhǎng)期存在，也不會(huì)有造成損壞或是斷裂的事故發(fā)生。

1.2.3 過(guò)渡性故障

過(guò)渡性故障剛開始出現(xiàn)后，發(fā)展十分緩慢，但當(dāng)達(dá)到一定階段后，當(dāng)累計(jì)運(yùn)行達(dá)到一定時(shí)間后，裂紋則會(huì)呈現(xiàn)出快速發(fā)展態(tài)勢(shì)，導(dǎo)致高溫部件發(fā)生破壞及斷裂事故。

2 燃機(jī)高溫部件的運(yùn)行維護(hù)技術(shù)

對(duì)于燃機(jī)高溫部件的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，可以采用內(nèi)窺鏡檢查，通過(guò)運(yùn)行參數(shù)來(lái)進(jìn)行診斷，同時(shí)也可以利用金屬監(jiān)督等手段來(lái)對(duì)燃機(jī)高溫部件進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，及時(shí)對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行評(píng)估，并以此來(lái)對(duì)檢修計(jì)劃進(jìn)行完善，提高高溫部件運(yùn)行的可靠性。

2.1 內(nèi)窺鏡檢查

利用內(nèi)窺鏡定期檢查燃機(jī)高溫部件，這樣可以隨時(shí)對(duì)燃機(jī)高溫部件的狀態(tài)變化情況進(jìn)行跟蹤，同時(shí)還要重點(diǎn)檢查高溫部件是否出現(xiàn)燒蝕、裂縫和涂層剝落等情況，并根據(jù)實(shí)際情況來(lái)對(duì)檢修計(jì)劃進(jìn)行修改，并及時(shí)對(duì)破毀部件進(jìn)行更換。這樣不僅可以在部件定購(gòu)時(shí)更具有針對(duì)性，同時(shí)還能夠進(jìn)一步確定檢修的類型和范圍。當(dāng)利用內(nèi)窺鏡進(jìn)行檢查時(shí)，則能夠做到需要檢修時(shí)再進(jìn)行檢修，需要對(duì)零件進(jìn)行更換時(shí)再進(jìn)行更換，不僅能夠確保燃機(jī)運(yùn)行的安全，而且對(duì)降低燃機(jī)檢修費(fèi)用也具有積極的意義。

2.2 在線運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)

相較于其他監(jiān)測(cè)技術(shù)，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)更具先進(jìn)性，能夠及時(shí)對(duì)燃機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行掌握，及時(shí)發(fā)現(xiàn)燃機(jī)存在的故障。在線監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用時(shí)，其運(yùn)行參數(shù)具有多樣性，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，并將采集的數(shù)據(jù)一一和基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，一旦發(fā)現(xiàn)二者之間存在較大的差異，則可以判定部件存在異常問(wèn)題，需要進(jìn)一步對(duì)故障進(jìn)行深入排查和診斷。另外，還需要重點(diǎn)監(jiān)測(cè)燃機(jī)的排氣溫度和分散度，一旦發(fā)現(xiàn)對(duì)比數(shù)據(jù)存在較大變動(dòng)時(shí)，則說(shuō)明燃機(jī)運(yùn)行異常，需要及時(shí)采取有效措施加以檢修和處理。

2.3 金屬監(jiān)督

在金屬監(jiān)測(cè)中主要以非破壞性監(jiān)測(cè)和破壞性監(jiān)測(cè)為主，在非破壞性監(jiān)測(cè)中，通過(guò)采用目測(cè)、磁粉、熒光、超聲、X射線及電渦流等方法進(jìn)行，而在破壞性監(jiān)測(cè)過(guò)程中，需要從受檢高溫部件上進(jìn)行取樣，并通過(guò)金相分析、材料力學(xué)性能試驗(yàn)和熱處理性能試驗(yàn)等來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)燃機(jī)高溫部件進(jìn)行金屬監(jiān)督，以此來(lái)構(gòu)建高溫部件技術(shù)檔案，并對(duì)所選用的材料性能進(jìn)行熟悉，掌握部件組織性能在運(yùn)行中的變化情況，以高溫部件的控制標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)，利用專業(yè)金屬監(jiān)督技術(shù)人員來(lái)開展金屬監(jiān)督工作。也可以利用無(wú)損檢測(cè)來(lái)對(duì)高溫部件缺陷發(fā)展規(guī)律進(jìn)行掌握，對(duì)高溫部件損傷原因進(jìn)行分析，利用跟蹤監(jiān)測(cè)來(lái)獲得高溫部件的有效數(shù)據(jù)，從而為檢修工作提供重要的依據(jù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

燃機(jī)能夠正常運(yùn)行直接關(guān)系到電廠的順利生產(chǎn)，而且還會(huì)對(duì)電廠經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)較大的影響。因此在日常工作中，需要重視燃機(jī)故障的檢測(cè)和維修工作，有效的降低故障發(fā)生率，確保燃機(jī)運(yùn)行效率的全面提升。電廠在日常運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，還需要建立健全故障維修體系，提前做好檢修計(jì)劃，全面提升故障檢修人員的專業(yè)技能和綜合技術(shù)，并充分利用智能診斷系統(tǒng)，使其在部件發(fā)生異常運(yùn)行時(shí)及時(shí)報(bào)警，有效的降低故障發(fā)生率。并快速定位故障部件，不僅有效的減少維修時(shí)間，提高燃機(jī)運(yùn)行效率，而且對(duì)提高電廠經(jīng)濟(jì)效益也具有非常重要的意義。

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