第３Ｏ卷第６期 ２０１６年１１月 发也没备 ＰＯＷＥＲ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ Ｖｏ１．３Ｏ，ＮＯ．６ ＮＯＶ．２Ｏ１６ ，’’’’’’’’’’、 ２运行与改造： Ｉ・ｌｌｔ・ｌ・ｌｔ‘ Ｍ７０１ Ｆ型燃气轮机的大修 白 龙，孙 强 （东方汽轮机有限公司，四川德阳６１８０００） 摘要：针对某Ｍ７０１Ｆ型燃气轮机的首次大修进行了工艺分析，介绍了大修的主要流程、施工内容，针 对叶顶径向间隙变大、压气机静叶片破损和排气扩压缸裂缝等问题，给出相应处理方案。结果表明：该大修 工艺分析正确，处理方案合理，可供类似工程参考借鉴。 关键词：燃气轮机；压气机；排气缸；工艺分析；大修 中图分类号：ＴＫ４７８ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１一Ｏ８６Ｘ（２Ｏ１６）０６—０４１７—０４ Ｏｖｅｒｈａｕｌ ａｎｄ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ０ｆ ａ Ｍ７０１ Ｆ Ｇａｓ Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｂａｉ Ｌｏｎｇ。Ｓｕｎ Ｑｉａｎｇ （Ｄｏｎｇｆａｎｇ Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｄｅｙａｎｇ ６１８０００，Ｓｉｃｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ．．Ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｏｖｅｒｈａｕｌ ｏｆ ａ Ｍ７０ １ Ｆ ｇａｓ ｔｕｒｂｉｎｅ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｔｅｍｓ．Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｆｏｒ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｆｏｕｎｄ ｉｎ ｔｈｅ ｏｖｅｒｈａｕｌ，ｓｕｃｈ ａｓ ｒａｄｉａｌ ｃｌｅａｒａｎｃｅ ｏｕｔ ｏｆ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ，ｄａｍａｇｅ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｓｔａｔｏｒ ｂｌａｄｅ ａｎｄ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｏｆ ｅｘｈａｕｓｔ ｄｉｆｆｕｓｅｒ，ｅｔｃ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｖｅｒｈａｕｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｓ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ，ｗｈｉｃｈ ｍａｙ ｓｅｒｖｅ ａｓ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｏｖｅｒｈａｕｌ ｏｆ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇａｓ ｔｕｒｂｉｎｅ；ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ；ｅｘｈａｕｓｔ ｄｉｆｆｕｓｅｒ；ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｏｖｅｒｈａｕｌ Ｍ７０１Ｆ型燃气轮机（简称燃机）效率高、功率 大，是具有世界先进水平的Ｆ级燃机［１］。大修是燃 为１ ４００℃，功率为２７０ Ｍｗ。燃机本体主要包 括进气部分、压气机部分、燃烧室部分、透平部分 以及排气部分（见图１）。 进气部分 压气机部分 燃烧器部分透平部分 排气部分 机工作寿命周期内的重大工程，解决机组运行以来 暴露的问题及缺陷，发现并处理机组存在的隐患，顺 利完成大修工程是机组后续安全运行的质量保障。 笔者以某电厂首台大修的Ｆ级机组为例，对 燃机的大修进行了详细的工艺分析。该机组大 修之前已进行过燃烧室维修和透平维修，将易损 高温部件及时更换，但压气机部位及排气缸部位 从未做过全面维修。此次大修以整个燃机本体 为布局，重点讲解了压气机部位的维修，逐条处 理大修过程中遇到的问题，对大修的重点、难点 进行了总结和讨论。 图１ Ｍ７０１Ｆ型燃机纵刮面图 转子的两个支持轴承分别安装在进气缸和 排气缸内，这种缸箱一体的结构能有效保证了 机组冷热状态切换时中心不变。燃机本体的支 撑由压气机缸下面的刚性支撑和透平缸下面的 １ Ｍ７０１Ｆ型燃机大修介绍 １．１燃机本体结构 挠性支撑组成，有效保证了机组整体向排气端 的热膨胀性能［１］。该结构也有利于维护和大 Ｍ７０１Ｆ型燃机的压比为１７，透平进气初温 收稿日期：２０１６－０４－０８ 作者简介：白 龙（１９８８一），男，工程师，从事燃气轮机及蒸汽轮机制造、安装工艺工作。 Ｅ—ｍａｉｌ：ｂａｉｌｏｎｇ＠ｍａｉｌ．ｄｆｓｔｗ．ｃｏｒｎ 发也没备 第３Ｏ卷 修，即只要下半气缸壳体与两支撑保持原位不 动，机组中心就不会发生较大偏移，通过微调可 修复对轮中心。 １．２燃机本体大修部位 对机组进行大修＿２］。该机组在进行大修之前已经 历过３次燃烧室维修和２次透平维修，此次大修 对机组本体所有零部件进行了开缸检查与修复， 除下半气缸壳体与两个支撑保持原位不动外，包 根据Ｆ级燃机运行及维修手册，等效运行时 间达到４８ ０００ ｈ或启动次数达到１ ８００次，就要 括转子在内的其余零部件均被吊至检修平台进行 相应检修。具体检修部位及检修要求见表１。 表１ Ｍ７０１Ｆ型燃机大修关键部位及无损检测要求 解体燃兼压气缸上半及中间气封体 上半拆除旁路阀上、下半 喷嘴、联焰管、管夹、尾筒弹性支撑、燃烧 器端盖ＶＴ＋ＰＴ 燃烧器部分 嚣 篙菜 、喷嘴、内筒、尾筒 点火栓、火焰检测器导管ＶＴ 内筒、尾筒、尾筒密封等高温部件ＶＴ 中间气封体、ＲＣＡ空气管ＶＴ ＣＰＦＭ传感器 更换，点火栓及火检试验 ＲＣＡ热电偶 ’检查、旁路阀油动机调整 支撑环、蜂窝密封、旁路阀各部件ＶＴ 注：１）ＶＴ一目视检测；２）ＭＴ一磁粉检测；３）ＰＴ渗透检测；４）ＵＴ一超声波检测；５）ＣＰＦＭ传感器一燃烧压力波动传感器；６）ＲＣＡ 传感器转子冷却空气传感器；７）ＤＴＣ热电偶一透平轮盘腔室热电偶；８）ＢＰＴ热电偶一叶片通道热电偶。 大修是燃机工作寿命周期内的重大工程， 检修工作量大且检修零部件繁多，每一项检修 工作都会对机组以后的正常可靠运行产生重要 影响。所以在检修施工开始前，应详细列出需 要检修的部位以及每项零部件的检修标准及规 间表。借鉴此前燃烧室维修和透平维修的经 验，确定各部套检修所需具体时间以及拆装顺 序，编制了检修流程卡（见图２）和检修计划时 间表，并配合检修操作指导书，对检修步骤以 及每一步骤的注意事项、操作规范都进行了详 细说明。 范，对照机组剖面图，将每个部位的检修内容和 检查要求详细地列在表１中。另外还要制作专 业记录卡，记录每项工作的完工情况，以防检修 项目遗漏。 检修计划的实施是对检修工艺的一次实践 检验，如果本体检修工艺中存在不完善的地方， 极有可能使得检修计划不能正常进行。如果检 修期间突发重大问题，必须及时调整检修计划， 使整个工程宏观可控。此次检修计划共计５９ 天，实际施工５８天完成全部检修内容。实践证 ２本体大修施工流程及施工计划 电网宏观调控对机组停机检修时间有严 格规定，所以保证检修工期显得尤为重要；另 明：该计划精确合理，能准确体现出检修的步骤 以及每一步骤需要的时间，为以后同一类型的机 组大修作业提供了经验参考。 外大修工程的工作量巨大，为保证检修顺利进 行，必须编制完整的检修流程卡及检修计划时 第６期 白 龙等：Ｍ７０１Ｆ型燃气轮机的大修 ・ ４１９ ・ 图２大修施Ｔ流程卡 ３检修重点以及突发问题的处理 流间隙的不良影响。 ３．１检修重点 表２叶顶通流间隙 ｍｍ 由于该机组在大修之前已经进行过２次透 平维修和３次燃烧室维修，这些局部维修均会对 烧损的热部件进行更换，例如燃烧室维修时会将 火焰筒、过渡段进行更换，透平维修时会在燃烧 室维修的基础上，进一步更换透平前两级的动 叶、静叶。但是该机组运行近卜年来，压气机部 分和排气部分一直未进行过开缸检查，即使机组 运行记录良好，也不能保证这些部位上的零部件 完好无损。所以此次大修在常规透平维修的基 国外公司对机组大修后ｆｒｒ顶径向间隙变大 础上，重点进行压气机部分的检修和排气缸部位 问题已有成功检修经验，此次Ｍ７０１Ｆ机组大修 检修，同时兼顾燃烧室和透平的维修。 的尺寸与国外机组大修的参考尺寸基本吻合。 针对重点检修部位，制订了关键部位检修记 ３．３压气机叶片损坏 录卡，记录每个零部件的受损情况及回用率，如 大修开缸后发现压气机第１５级静叶栅上有 对１７级压气机共ｌ ３４６片动ＩＩ －全部进行ＶＴ＋ 一片叶片的边缘存在开裂缺陷，由于仅有一片且 ＭＴ检查，叶身表面弯曲变形大于５ ｍｍ、叶身 叶片位置不具特殊性，排除材料原因和机组运行 ＭＴ检查出裂纹、叶身挤压凹陷大于０．２ ｍｒｎ、叶 原因造成此裂纹。经仔细勘查后发现叶片上附 根端面ＭＴ检查出裂纹、叶片涂层脱落３０ 等， 着细如头发的铁丝类物体，长度及形状与叶片裂 满足以上任意一条则不得回用。此次大修对损 纹基本吻合，经专家查看后确定为压气机气封齿 坏的压气机叶片进行更换，对压气机持环的磨损 碰摩后脱落的丝状气封齿尖，在压气机通道气流 部位也进行焊接补肉处理。 推动下，紧贴在静叶片上将静叶片割裂（见图３）。 ３．２通流间隙变化 燃机经过多年运行发电后，缸体已经发生塑 性椭圆变形，与设计图纸尺寸存在明显偏差，若 按照新机安装要求，静子部件和转动部件之间的 间隙多数不满足设计要求，但是机组仍在正常运 行，各项运行指标均符合设计标准。虽然间隙变 大，但机组并未出现效率降低、压比减小等不良 影响。故结合机组运行特殊性，全新编制了一套 大修通流间隙尺寸标准（见表２），即通流间隙下 差基本不变，而一定量地提高通流间隙上差，如 此既保证了运行安全性．又改善了气缸变形对通 图３ 压气机静叶片损伤分析图 庋电没各 燃机具有快速肩停的优点，用于电网调峰十 分方便。也正是此特性，使燃机 启停过程中暖 机时问较短，机组内部件温差较大，气封 的齿 根和齿尖部化都有明 的温度梯度变化，发生轻 存在裂纹，有一处已经贯穿 ｆ１分嘣螺栓孔。分析 认为排气扩压缸处温度较高，达到５５０℃以 上 。 ，且缸壁很薄，气缸受热膨胀后容易在应力 集中处发生挤压和剪切，使缸壁产生裂纹。【｛ 分 面螺栓把紧力矩不均匀也会产， 应力分布不均 匀的结果。 此次大修对以上裂纹进行了补焊消缺处理， 微动静碰摩时易使 尖弯曲，并引起丝状断裂脱 落 此次大修将损伤的静叶栅进行了更换，对磨 损的 Ｃ封“ＩＮ 进行Ｊ’光滑修整．去除已弯曲齿尖， 减，Ｊ、＿ｒ 尖脱落的风险：许对机组启动程序冉次 并在排气扩压缸中分面砬力集中的拐角处增加 ｌｒ艺性缺口，消除集中应 ．以防再次出现裂纹 （见图４）。对螺栓的把紧力矩也进行了重新确 认．要求顺着气流方向依次均匀把紧。 进干『校止，确保暖机时ｌｈＪ允分儿运行安 。 ３．４排气扩压缸裂缝处理 排 缸ＶＴ愉 时发现排气扩压缶【中分面 割４ 排气扩压缸裂纹处理示意图 ３．５大修与新机安装存在差别情况 埘于大修作 干¨新机安装作业有差别的地 新丁装配工艺．改为将压气机第３级持环沿缸壁 滑至缸内（见图５）。新版工艺的技术方案更加完 ．必须 施Ｉｉ时特刖注意 例如：在新机安装 大修ｔ｛】为ｒ保持 ｔ机扩压器的完整性．更 善。能更好地保证Ｔ程施工周期，但往实际操作 中发现第３级持环正下方一处吊耳与气缸壁干 涉，导致持环不能顺利地滑入气缸。 过程中 气机第３级持环下半为 垂商吊至缸内． 图５ 气机持环 斗改造 意图 经测量尺寸后发现持环【 吊耳毛坯肥大，超 过ｒ 纸设计尺寸，所以才导致 －ｊ气缸干涉。此 次大修将吊耳毛坯肥大处进行了打磨处理。确认 寸合格后再进行持环装配。 该方案也ｎ丁以在同类型机组中推Ｊ ‘．为有关机组 的检修提供作参考。 致谢 本文在撰写期间，得到广州ＪＶ公司人员的 ４ 结语 燃机奉体大修于２（）ｌ ５年３月ｌ ２日开始， ２（） 年５月９ Ｈ完成施 作业，顺利启动且运行 平稳。此次工艺方案得到了现场施工的实践论 证－结果表明：大修：Ｉ 艺方案ｌｌＥ确，所编制的施ｌ丁 汁划表和检修工艺能够满足现场的施］ 需求。 大力支持，特此感谢！ 参考文献： ［１］王强．Ｍ７０ＩＦ燃气轮机的结构特点 Ｊ］．东方电气评论， ２００：｛，ｌ ７（４）：１ ７９一ｌ８６． ［２ Ｉ】Ｊ志道，李红明．ｉ菱Ｍ７０ｔＦ 燃气轮机的检修管理介绍 ¨Ｊ］．屯．力 安全技术，２００８．１ ０（４）．５ ２ ５３