PG9171E燃气轮机排气框架(Exhaust frame)的冷却及常见故障分析

PG9171E 燃气轮机排气框架 燃气轮机排气框架 Exhaust frame 的冷却及其 的冷却及其 常见故障分析常见故障分析 吕安斌 浙江镇海发电有限责任公司 浙江宁波 315208 摘要摘要 根据 PG9171E 燃气轮机排气框架 Exhaust frame 的冷却原理 对排气框架冷却中产生的常见故 障进行全面分析 并根据分析的原因提出在以后设备检修过程中的注意事项和整改措施 关键词 关键词 燃气轮机 排气框架 冷却 故障分析 注意事项 整改措施 The Analysis on the Malfunction of the Cooling for PG9171E Gasturbine s Exhaust frame Lvanbin Zhejiang Zhenhai Power Plant Co Ltd Zhejiang Ningbo 315208 Abstract Through the Analysis on the Malfunction of the Cooling for PG9171E Gasturbine s Exhaust frame on base of the cooling principle we put forword the attention on the Exhaust frame in PG9171E Gasturbine s overhaul and reforming on the Malfunction of the Cooling Key words Gas turbine Exhaust frame cooling malfunction analysis attention item reforming measure 某 300MW 燃气 蒸汽联合联合循环 电站由两台 100MW 燃气轮机发电机组 一台 100MW 蒸汽轮机发电机组及两台立 式 无补燃 单压余热锅炉组成 燃气轮 机由美国 GE 公司提供的 PG9171E 机组 由于燃气轮机的燃烧和排气温度都相当高 因此 对燃气轮机的热部件来说有一套高 效的冷却系统是相当重要的 既可以延长 热部件的寿命也可以保证机组的安全可靠 运行 然而由于燃气轮机的长时间运行排 气框架 Exhaust frame 冷却系统中部分 设备遭到破坏导致冷却空气压力降低和热 部件的冷却效果变差并在机组正常运行时 引起其他一些相应的故障 影响机组出力 并威胁到机组的安全运行 下面对这些常 见故障进行原因分析并提出在以后设备检 修过程中的注意事项和整改措施 1 排气框架 排气框架 Exhaust frame 的 的 冷却原理冷却原理 PG9171E 燃气轮机排气框架 Exhaust frame 的冷却空气由机组以外交流马达驱 动的单级离心式压缩机 88TK 1 和 88TK 2 提供 每台离心式压缩机进口装有进气 消声器 在出口处装有止回阀 VCK7 1 和 VCK7 2 和压力开关 63TK 1 和 63TK 2 压力开关在止回阀的上游 当离 心式压缩机出口压力低于规定值时 压力 开关打开 控制盘上显示 排气框架冷却 空气压力低 的报警信号 正常运行时 冷却空气通过母管首先进入排气框架外腔 室 如图 1 然后兵分两路 一路通过一 圈均匀分布在透平缸缸体外围的冷却孔来 冷却透平缸缸体 气流排向透平间 由透 平间冷却风机 88BT 1 抽出并排向大气 另一路首先冷却排气框架外腔室然后经过 排气框架内 外腔室之间的翼形通道进入 并冷却内腔室 之后这股气流再分成两路 一路通过内腔室内圈设计的排气口 设计 数量 28 个 使用 14 个另外 14 个由闷头封 堵 直接排向 3 轴承腔室 而另一路则通 过内腔室与三级动叶叶根处之间的小孔通 向并冷却三级动叶叶根 最后排向燃气排 气通道内部 完成整个冷却过程 图 1 2 排气框架 排气框架 Exhaust frame 冷 冷 却在运行中的常见故障及原因分却在运行中的常见故障及原因分 析析 2 1 排气框架冷却空气压力低排气框架冷却空气压力低 某燃机电厂 7 燃气轮机在 2004 年底大 修前经常在机组高负荷时压力开关 63TK 1 和 63TK 2 出现 排气框架冷却空气压 力低 报警信号 这不但使得机组自动减 负荷运行 而且影响到机组的安全运行 而导致排气框架冷却空气压力低的原因是 机组的长期运行导致排气框架外腔室与透 平三级护环 shroud 之间的冷却空气密封 插片严重破损 如图 2 冷却空气的排放 口大大拓宽 大量冷却空气从破损口流出 最终使得排气框架冷却空气压力偏低 图 2 2 2 3 轴承腔室温度 轴承腔室温度 TTIB 偏高 偏高 某燃机电厂 7 燃气轮机在 2005 年迎峰 过夏期间 一方面由于天气炎热燃气轮机 的进气温度升高 另一方面机组负荷较高 出现 3 轴承腔室温度 TTIB 偏高 有时 高至 4800F 远远高于报警值 因此 经 常导致机组自动减负荷运行 否则只能将 此报警信号逻辑强制 但是导致 3 轴承腔 室温度 TTIB 升高的原因主要有以下几 个方面 排气框架外腔室与透平三级护 环之间的冷却空气密封插片严重破损 透 平排气气流与冷却空气气流相互混合导致 冷却气流温度升高 自然流向 3 轴承腔室 的冷却空气温度当然比原来要升高 排 气框架冷却空气流道上缸体保温破损 尤 其是排气框架冷却空气外腔室内侧和内腔 室外侧保温板 即图 1 中深黑色部分 如图 3 使得排气框架冷却气流和透平 排气气流在排气框架金属两侧表面直接热 交换 没有保温板相隔 冷却气流比原来 在保温层表面热交换吸收的热量大大增加 因此 冷却气流比原来 保温完好时 的 温度升高 自然流向 3 轴承腔室的冷却空 气温度比原来要高得多 负荷联轴间冷 却风机 88VG 1 出力下降 由于机组正 常运行时 3 轴承腔室显示的温度 TTIB 是由排气框架冷却空气排向 3 轴承腔室的 热气流和负荷联轴间冷却风机一定量的冷 却风混合后而显示的温度 因此 在其他 情况不变的情况下负荷联轴间冷却风机出 力下降将使进入 3 轴承腔室的冷却空气量 减少 3 轴承腔室显示的温度 TTIB 比 原来升高 图 4 图 3 3 排气框架 排气框架 Exhaust frame 在 在 以后检修过程中的注意事项以后检修过程中的注意事项 通过上面对常见故障的原因分析 可 以得出以下结论 1 排气框架外腔室与透平 三级护环之间冷却空气密封插片的严重破 损导致排气框架冷却空气压力偏低 机组 自动减负荷 2 排气框架冷却气流腔室内衬 保温板脱落和排气框架外腔室与透平三级 护环之间冷却空气密封插片的严重破损导 致 3 轴承腔室温度 TTIB 升高并超过报 警值 机组自动减负荷 再加上在燃气轮 机没有打开透平缸和排气缸的情况下 这 两个故障 缺陷 是无法处理的 因此 在机组安排计划检修期间对上述两个故障 缺陷 要彻底解决 3 1 对排气框架外腔室与透平三级护环对排气框架外腔室与透平三级护环 Shroud 之间冷却空气密封插片的处理之间冷却空气密封插片的处理 对排气框架外腔室与透平三级护环 Shroud 之间冷却空气密封插片的处理主要 是考虑密封插片在安装过程中圆周方向和 径向的膨胀间隙 否则密封插片很容易损 坏 即在安装密封插片过程中注意 1 圆 周方向每片密封插片之间留有一定的膨胀 间隙并却内外两层密封插片在圆周方向要 错位布置保证密封效果 2 密封插片在内 侧圆形安装槽内也要留有一定的膨胀空间 以免膨胀受阻破坏密封插片 3 2 对排气框架冷却气流腔室内衬保温板的对排气框架冷却气流腔室内衬保温板的 处理处理 对排气框架冷却气流腔室内衬保温板 的处理主要是恢复排气框架冷却风通道内 侧保温板的固定装置 如图 4 对变形或 脱落的固定装置进行矫正或重新加工后安 装新的固定装置 在处理过程中要保证焊 接工艺和质量 4 3 轴承腔室温度 轴承腔室温度 TTIB 偏 偏 高的补救整改措施高的补救整改措施 由上面分析可知 PG9171E 燃气轮机 3 轴承腔室温度 TTIB 升高并超过报警值 甚至机组自动减负荷是由于排气框架冷却 气流腔室内衬保温板脱落和排气框架外腔 室与透平三级护环之间冷却空气密封插片 的严重破损 而且在燃气轮机没有打开透 平缸和排气缸的情况下 这两个故障是无 法处理的 因此 如果在机组离计划检修 还有相当长时间时 我们必须考虑补救整 改措施 由于 3 轴承腔室温度 TTIB 主 要是排气框架排出的冷却风和负荷联轴间 冷却风机 88VG 1 冷却风混合后的温度 而现在排气框架排出的冷却风温度升高 所以我们必须加大对 3 轴承腔室的冷却风 量 其中对负荷联轴间冷却风机改造 更 换成功率更大的风机或在原有基础上再增 加一台足够功率的风机 不失为一种好的 补救办法 某燃机电厂对 7 燃气轮机负荷 联轴间冷却风机 88VG 1 进行改造 在