浅谈提高F级燃机压气机可靠性运行的措施

潘翔豪

摘 要： 自F级燃气轮机引入国内以来，对该机型已经积累丰富的运行经验。但燃气轮机中压气机部分仍然存在一些问题，对燃气轮机的运行安全造成了极大的威胁。针对这种情况，本文总结了燃气轮机压气机运行中的问题，剖析问题出现的背后原理，并提出相应的解决措施，提高F级燃气轮机整体机组的可靠运行。

关键词： F级燃机压气机；可靠运行；措施

随着环境问题日益凸显，发展清洁能源取代传统高污染、低效率的能源利用形式成为未来的必然趋势。燃气发电系统作为一种高效、环保和先进的发电设备，在我国东南沿海的多个大型发电公司得到了应用。2005年我国组装制造的首台F级重型燃气轮机点火成功。重型燃气轮机制造技术国产化率己经逐渐提高，但时至今日仍有诸多制造关键技术尚未解决，其中F级燃机压气机运行的可靠性就是其中之一。

1压气机运行中存在的问题及原因分析

某电厂的F级燃机输出功率为320MW，热效率为39.7%，进气流量为703kg/s，压比为18，透平转子进口温度为1427℃；其压气机型式为轴流式，带1级可调进口导叶，共18级（分别称为0级和1-17级），后面有两级排气导叶。

1.1静叶叶根间隙增大

该F级燃机在运行1500h后，对机组进行常规孔探检测时，多级静叶叶根之间出现了缝隙增大的情况，压气机静叶落差已超出正常值，严重影响机组的安全运行。究其原因，因大部分的燃机基本都是作为调峰使用，机组不免的频繁启停，启停过程中的压气机叶片是处于一个高频振动状态[1]。而压气机静叶根部的几何形状为矩形，在整级叶片全部安装到气缸上的凹槽内形成一个圆后，相邻两叶片根部只有内侧接触，外侧不接触，接触方式为线接触而非面接触，接触面积小，这加快了相邻两叶片根部接触部位的磨损速度。当磨损出现后，相邻叶片会靠拢，在整个圆周位置上便产生了较大缝隙，使静叶的落差超出标准许多。

1.2叶片断裂

第一、第二批打捆招标机组在运行小时数超过10000h后，有四台机组发生了压气机动静叶片断裂事故。通过后续的检查，又有个别机组的压气机叶片出现裂纹。而压气机叶片断裂的原因，叶片产生共振，造成叶片高周疲劳。国内专业研究机构对断裂叶片的断口分析后认为叶片断裂的根本原因是共振引起的。

1.3 F级燃机压气机叶片污垢

F级燃机压气机在长期超负荷工作后，在其内部叶片表面会附着大量的灰尘，而随着时间的流逝，灰尘会形成污垢，继而导致叶片的工作效率极大的降低，无法有效的工作。同时，在F级燃机压气机叶片工作时，由于叶片接触的主要物质为空气，因此，悬浮在空气中的杂质以及污染物也会随着F级燃机压气机的快速运动粘附于压气机的叶片中，继而导致叶片的工作效率极大降低。而F级燃机压气机叶片的工作效率与燃机的运行情况有很大的关系，因此，F级燃机压气机叶片污垢问题需要重视，采取有效的措施加以解决，只有这样，才可以提高F级燃机压气机 运行稳定性 。

2提高F级燃机压气机可靠运行的措施

2.1静叶叶根间隙增大的应对措施

针对S14、S15、S16级静叶叶根间隙增大的情况，对此提出的具体应对措施是两根直径为8mm的空心销将静叶穿在一起，中间有探孔的叶片，只用一根空心销连接。而S5级静叶根部间隙增大的情况，其解决方案与S14、S15、S16级静叶改造方案基本类似，区别在于S5级静叶根部较大，三片连在一起打孔较困难，所以S5级静叶改造试讲两片静叶用两根空心销连在一起。

2.2对压气机叶片进行定期检测与维护

当F级燃机压气机经过一定的工作周期之后，其内部结构会由于疲劳或者受损，导致工作效率降低，而最直接的原因很大程度在于叶片产生断裂或者磨损，F级 燃机压气机的故障很大程度在于其叶片出现断裂，因此，为了提高F级 燃机压气机可靠运行，切实需要做好穩定性工作。预防叶片断裂的最直接、最有效的方式就是在F级 燃机压气机停止工作时，对压气机的孔探进行全方位细致的检查，对出现裂痕或者问题的进行及时有效的改造，避免叶片发生断裂。当F级 燃机压气机工作周期超过一定时长时，需要做好叶片替换工作，及时将旧的叶片替换 ，同时加强叶片检查工作，确保F级 燃机压气机能够可靠运行[2]。

2.3 F级燃机压气机的清洁工作

当F级燃机压气机工作一段时间之后，悬浮在空气中颗粒物以及一些污染物质会经过叶片的旋转，附着于叶片上，造成F级燃机压气机工作效率降低。为了提高工作效率，需要及时的做好清洁工作。

（1）在线清洗

在线清洗是指在F级燃机压气机工作的时候进行清洗工作，此时机组在基本的负荷阶段（50%基本的负荷阶段）时进行。具体的方式为向F级燃机压气机喷水，对叶片进行快速有效的清洗，这种方式的优点在于提高工作效率，可以保证不停机的情况下进行清洗工作，降低污染物附着比。

（2）离线清洗

离线清洗主要指当F级燃机压气机处于停止工作状态下，利用清洁剂以及清洗工具对压气机进行全方位的操作，全方位的检查压气机清洁度，确保F级燃机压气机可以得到彻底的清洗。这种方式的最大优势就是可以彻底性的清洗压气机，提高清洗力度，更好的解决污垢问题，优势较为明显。需要注意的是：燃机长时间停机后，进行离线水洗前，数次带负荷运行是必要的，以防止冷却空气管道中的铁锈进入燃气轮机。

2.4 做好运行调峰工作与运行周期调整工作

通过对F级燃机压气机运行问题的分析可知，机组频繁启停、运行负荷过高是导致压气机出现故障的重要原因，尽可能使机组保持基本负荷状态，减少启停次数，能有效减小对压气机的损耗，提高其运行可靠性。对此，做好运行调峰工作以及科学的制定运行周期，是提高压气机可靠运行的重要途径[3]。

（1）做好运行调峰工作

我国很多机组采用F级燃机压气机，这种压气机在正常运行时不会出现太多问题，而当其超负荷时，无法有效的提高空气气压。因此，为了提高F 燃机压气机可靠性，保证其保持在基本负荷状态，尽量避免超负荷，同时，做好调峰运行工作，减少工作时长。长期的运行，很容易导致F级燃机压气机静叶片出现摇晃、磨损，严重时会导致叶片凸起，特别是第l5级以及第l6级叶片。因此，做好运行调峰工作，当F级燃机压气机的叶片出现晃动，根槽发生变化时，需要及时做好调整。

（2） 做好运行周期调整工作

当F级燃机压气机工作时长较多时，会出现压气机工作不稳定现象，一般规律是在达到4900h 小时之后，极易出现压气机叶片凸起等现象，而在运行周期达到1.5万小时之后，燃机压气机的稳定性会进一步降低，对于这种现象，解决的办法主要是调整运行时长，当运行时长达到一定值时，进行间歇性工作，做好周期调整工作，这样才可以更好的保证F燃机压气机正常工作。

3结论

本文总结了F级燃机压气机运行中的问题，并剖析了问题出现的原理，针对静叶叶根间隙增大、叶片断裂、叶片结垢等问题提出了解决措施，适当改造压气机叶片、定期检测与维护压气机、定期清洗压气机、做好运行调峰工作与运行周期调整工作能够有效提高F级燃机压气机运行可靠性。■

参考文献

[1]盂广太.F级级燃机压气机静叶片晃动及填隙片移位的自主检修[J].燃气轮机发电技术，2009，11（2）：18—22.

[2]肖阳. 燃气轮机发电技术[M]. 深圳：中国燃机专业委员会， 2012.

[3]刘惠明.提高单轴联合循环发电机组运行可靠性的探索[J].燃气轮机发电技术， 2010（4）.