GE9E系列燃气轮机透平一级动叶销槽磨损处理方案

撰文/叶仁杰方国民

■1.318000 台州发电厂 浙江 台州■2.318000 浙江头门港投资开发有限公司 浙江 台州



GE9E系列燃气轮机透平一级动叶销槽磨损处理方案

撰文/叶仁杰1方国民2

■1.318000 台州发电厂 浙江 台州
■2.318000 浙江头门港投资开发有限公司 浙江 台州

摘要：上世纪90年代末期燃气轮机发电机组在我们国家特别是东南沿海得到快速发展，为东南沿海的经济腾飞插上了翅膀，这些燃用重油的机组在运行10多年后出现了一系列故障。本文主要针对GE 9E型燃气轮机在转子上出现的问题，采取了合适的现场处理方式，节约了大量的维修费用，对其他机组类似的故障有一定的借鉴意义。关键词：定位销；转子

概况

某厂#2燃机为美国通用电器公司（GE）生产的MS-9001E型燃气轮机，额定功率为109.67MW，出厂编号为296888。1998年6月投运。投产设计使用硫花油为燃料，2006年底改用重油。

机组从1998年开始商业运行，至今共运行55515小时，启动次数1969次。共经过三次大修和二次中修，此前更换过2次一级动叶。

2014年机组进行油改气改造，同时对通流部分进行第四次大修。目前拆下的一级动叶（图号为103E5522P011 KV3）是2008年大修更换的返修件，由GE公司供货EGTH公司生产，换上至今运行3631小时，该套一级动叶共运行25951小时，经过1次返修。每次更换动叶，都全部更换定位的马蹄销。

检修发现的问题

#2燃机解体检查时发现透平一级动叶整体朝气流方向移位，轮盘上的92个动叶榫槽被定位销压出痕迹。如图1所示

图1

复查2008年大修检查记录，2008年更换了一级动叶，检查轮盘顶部定位销槽没发现磨损情况。

原因分析

燃汽轮机一级动叶的工作温度高达1000度，常温下与转子轮盘留有相当的膨胀间隙。

a由于长期使用重油对叶片轮盘腐蚀

该机组自1998年至2014年中燃用原油，特别后期改用重油。原油和重油中含有多种元素成分对燃机的腐蚀是非常严重的。例如钠Na、钾K、钒V。钠、钾和钒会形成低熔点的共熔化合物，还会产生硫酸盐，以熔融状态积存在透平转子上，从而腐蚀金属。虽然燃油都在进入机组燃烧之前都进行除盐和抑钒处理，但是还是有一定程度的影响。

b盘车时间过长

2004年后机组发电小时连年下降，机组备用时间长，为应付快速启动需要，备用期间机组处于盘车状态。6rpm的低速盘车状态下，燃气轮机透平的动叶片由于旋转产生的离心力无法克服叶片本身的重力，每个叶片每分钟会进行6次的自由下落过程，虽然距离只有动叶和轮盘的间隙，在透平排气框架能够非常清晰听到叶片下落的“叮叮”声。如此常年累月的冲击导致间隙会不断增大。

一级动叶在机组运行中的工况是最为恶劣的，高温的燃气直接冲刷到动叶上，而且一级动叶与轮盘的轴向定位有别于二三级动叶，采用了一个马蹄形的键来定位。在长时间的运行和盘车的过程中由于动摩擦和静摩擦的作用，使该销槽局部（挤压部分）间隙逐渐增大。

现场处理意见

主要有三种方案供选择：激光熔覆修复；微弧脉冲修复；异形销。

a前两种方案属于复原性修复，但是需要在转子轮盘上进行冶金焊接。2014 年5月7日，对沈阳大陆激光技术有限公司（激光熔覆修复）和沈阳金研激光再制造技术开发有限公司（微弧脉冲修复）进行现场调研。从厂家分析介绍来看，两种方案都能够实现压气机一级动叶销槽的修复，但是都存在一定的风险，如：cmd焊接会导致氧氮含量升高，会影响焊缝性能；而激光熔覆焊在对位置的适应性以及在送粉方面可能会出现问题。

b GE公司认为轮盘属于高应力部件，不运行焊接处理。建议采用其他方式来处理。

c异形销处理过程

相关技术人员多次分析榫槽结构和GE原配的半圆销的受力情况，创造性的提出异形销的结构，将销的受力范围扩大到整个榫槽。

异形销实现叶片和轮盘连接如图2所示。拓宽马蹄销与轮盘连接侧的尺寸，增加马蹄销与轮盘的接触面，达到透平一级动叶在转子轮盘上的定位。

异形销制作完成后，进行安装试验。各部位配合良好，间隙合适，与轮盘接触面较大，一级动叶安装顺畅，无卡涩，如图2所示。光谱显示的各元素含量和原半圆销材质相近。

图2

结束语

和GE原配的半圆销相比，此次采用的异形销由于扩大了受力范围，彻底消除了叶片的轴向移动，保护了轮盘。和返厂修理相比，节约了巨额的检修费用。同时运行也采取了相应措施，只要气缸温度符合要求，采用定期盘车的概念，减少了异形销的磨损。

参考：

［1］GE MS9001.维护手册第二卷.

［2］《燃气-蒸汽联合循环装置》姚秀平著，中国电力出版社.

作者简介：

叶仁杰，男，浙江建德人，工程师，从事联合循环运行和管理工作。