熱電公司燃機燃燒室隔熱瓦脫落分析

唐恒達

摘 要：燃機因機動性能好且有極強的調峰能力在現(xiàn)代社會中扮演著重要角色，隨著我國經(jīng)濟實力的日益增強，燃機在各行業(yè)中被廣泛應用，正是因為應用的廣泛性，燃機在運行過程中出現(xiàn)事故的原因也很多，本文簡要介紹燃機燃燒室隔熱瓦脫落導致機組跳閘，并結合某燃機電廠在實際處理過程中的技術調整和經(jīng)驗總結進行分析介紹。

關鍵詞：燃燒室隔熱瓦;事故原因;問題措施

1 引言

燃氣輪機作為新型的動力設備，具有結構緊湊、運行平穩(wěn)、安全可靠、可以快速啟動并帶動負載，具有較高的熱效率等優(yōu)點，日益受到人們的重視，應用范圍也越來越廣。燃氣輪機在航空航天、航海和路上交通等領域占有越來越重要的地位，由于燃機有較高的熱效率和較小的污染物排放，在發(fā)電和能源部門也日益成為原動機的主流產(chǎn)品，它們一旦出現(xiàn)故障或發(fā)生事故就會給生產(chǎn)經(jīng)營帶來嚴重的影響。因此維護燃氣輪機在正常狀態(tài)下運行，避免或及時處理燃氣輪機運行故障越來越重要。

2 事件描述

機組處于“二拖一”方式運行。#1燃機負荷248MW，#2燃機負荷248MW，#3汽機負荷208MW，機組總負荷705MW。熱網(wǎng)供水流量2700t/h，溫度100℃，機組各運行參數(shù)正常。

#1燃機#1瓦振動大保護動作跳閘，機組總負荷降至458MW。關#1燃機直通調壓撬進、出口手動門，關備用調壓單元至#1燃機手動門，停運#1余熱鍋爐脫硝系統(tǒng)及#1余熱鍋爐煙氣熱網(wǎng)循環(huán)泵。

3 初步原因分析

3.1 調取#1燃機各瓦瓦振曲線，如下圖：

#1燃機各瓦瓦振曲線

根據(jù)曲線可以看出：21：10：44.112 #1瓦振動測點1已超過測量量程的20mm/s，測點2達到17.8mm/s，均超過14.7mm/s跳機保護值，觸發(fā)瓦振二取二保護，動作跳閘。#1燃機在惰走過程中，21：11：20過第一臨界轉速時#1瓦振動再次超過20mm/s，比以往歷次停機惰走過程中的振動值明顯增大（一般在5～6mm/s）。21：12：20過第二臨界轉速時#1瓦振動9.2mm/s，比以往停機惰走過程中的振動值仍明顯增大（一般在4.3～5.3mm/s）。

3.2 調取#1燃機燃燒室振動加速度曲線，根據(jù)燃燒室振動加速度曲線可以看出：21：10：43.639，#1燃機燃燒室振動加速度測點1達到5.957g，測點2達到6.048g。振動加速度達2g時，如IGV開度95%以上，甩6MW負荷后，延時19s跳機;振動加速度達2.5g時，甩6MW負荷后，延時19s跳機;振動加速度達3g時，甩15MW負荷，延時13s跳機;振動加速度達8g時立即跳機。

3.3 初步結論：

根據(jù)上述曲線綜合分析，可以確定熱工各儀表指示正確、保護動作正常，本次跳閘事件由燃機本體設備故障引起。

#1燃氣輪發(fā)電機組跳閘后，該熱電公司及時將機組運行工況數(shù)據(jù)和上述曲線傳給燃機技術外方;同時燃機技術外方服務工程師團隊通過遠程調取相關數(shù)據(jù)進行診斷，初步分析為燃機本體故障。

4 檢查處理

從#1余熱鍋爐0米人孔進入燃機排氣擴散段，檢查排排氣擴散段內(nèi)保溫情況時，發(fā)現(xiàn)余熱鍋爐內(nèi)0米爐膛底部有較多金屬碎顆粒，同時發(fā)現(xiàn)燃機末級葉片有多處損傷痕跡。

同時檢查燃機壓氣機首級葉片，未見異常。

會同燃機制造廠、燃機技術外方長協(xié)服務工程師及保險公司共同見證，開啟#1燃機燃燒室人孔對燃燒室進行檢查，打開燃燒室上部人孔后檢查發(fā)現(xiàn)有碎裂的陶瓷瓦片脫落到透平第一級靜葉前，上部人孔附近有一隔熱陶瓷瓦塊脫落。

燃機技術外方公司派遣負責該熱電公司本次燃機修復工作的項目經(jīng)理及現(xiàn)場負責人到達現(xiàn)場，會議確定由燃機技術外方公司負責組織此次燃機揭缸、修復及事件原因分析，揭缸工作人員隨同專用工器具陸續(xù)到位。該公司開始組織拆除#1燃機透平保溫、罩殼。

完成#1燃機透平靜葉持環(huán)拆卸吊裝;直接目視觀察到了#1燃機透平動、靜葉外觀情況。

5 最終原因分析

燃機技術外方認為#1燃機事件的發(fā)展經(jīng)過是基本明確的，即：高溫煙氣從#1燃機燃燒室OT 17-3掛鉤位置的間隙侵入了OT 17陶瓷隔熱瓦下面，導致燃燒室外殼上的掛鉤槽氧化，掛鉤OT 17-1、OT 17-3、OT 18-2、OT 18-4局部過熱;OT 17-3因掛鉤及掛鉤端部過熱超過1000 OH失效、成為第一個脫落件，引起OT 17陶瓷隔熱瓦間隙進一步增大，剩下的OT 17陶瓷隔熱瓦掛鉤載荷增加，然后OT 17-4掛鉤因疲勞或蠕變作用失效，剩下的OT 17陶瓷隔熱瓦掛鉤載荷繼續(xù)增加，進而OT 17-1掛鉤因過載——緩慢“拉”斷失效，最終導致OT 17陶瓷隔熱瓦脫落;OT 17瓦塊脫落后堵塞在透平第一級靜葉流道前，透平第二級#14動葉片受氣流激振作用、在85分鐘后因高周疲勞失效斷裂，導致#1燃機動平衡失效，振動超限保護動作跳閘停運。

聯(lián)合調查組各方一致認為引起#1燃機本次事件的根本原因為燃燒室陶瓷隔熱瓦脫落。因此，對#1燃機燃燒室陶瓷隔熱瓦脫落的原因分析成為#1燃機事件的調查核心。

6 防范措施

6.1 合理安排機組運行方式，嚴格按規(guī)范組織策劃燃機的小修、中修、大修等計劃性檢修;

6.2 加強對燃機技術外方燃機技術和運行參數(shù)的學習、分析、理解、掌握，精細化燃機運行控制;

6.3 加強國內(nèi)燃機技術外方燃機用戶間的日常聯(lián)系、交流，積極參加燃機技術外方燃機用戶交流會、燃機年會等專題性會議，保持信息暢通、資料共享。

7 結束語

燃氣輪機故障診斷及處理技術對于燃氣輪機運行經(jīng)濟性具有重要的意義，近幾十年來國內(nèi)外專家在這方面進行了卓有成效的研究，已經(jīng)建立了一些燃氣輪機故障處理的診斷系統(tǒng)，但是燃氣輪機技術及智能控制診斷變化日新月異，涉及到諸多知識領域和理論知識，從而決定了燃氣輪機的故障診斷技術也是一個不斷更新、不斷變化的技術領域。

參考文獻

[1]焦樹建.燃氣輪機與燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)裝置[M]，中國電力出版社2007.8（2）