9E燃機進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉斷裂原因分析與處理

朱國強

（東莞虎門電廠，廣東東莞 523899）

0 引言

某電廠1臺美國通用（GE）公司PG9171E型燃?xì)廨啓C，2017年某月，機組在運行中值班人員巡查發(fā)現(xiàn)，主液壓油泵有異響，透平間進(jìn)口導(dǎo)葉部位與缸面有摩擦的聲音，當(dāng)時燃機預(yù)選負(fù)荷95MW，進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉開度為83°，進(jìn)氣溫度為30℃。停機后揭缸檢查發(fā)現(xiàn)，IGV導(dǎo)葉下半缸的12#葉根部分?jǐn)嗔?，并與缸體有磨擦的痕跡；16#葉片葉冠處脫落（圖1）。

圖1 16#葉片葉冠處脫落

1 進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉系統(tǒng)簡介

PG9171E型燃機機組上裝有壓氣機進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉，主要作用：①在燃?xì)廨啓C啟動、停機過程中或者機組在低周波運行時，起到防止壓氣機發(fā)生喘振的作用；②當(dāng)燃?xì)廨啓C用于聯(lián)合循環(huán)，帶部分負(fù)荷時，通過調(diào)節(jié)可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的開度，維持較高的透平排氣溫度，以提高聯(lián)合循環(huán)裝置的總體熱效率。

進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉（IGV）工作原理：當(dāng)控制系統(tǒng)向機組發(fā)出IGV動作的指令時，液壓油通過伺服閥90TV、液壓排放閥VH3，定位傳感器96TV-1，96TV-2以及油動機ACV1來操作，使可調(diào)的進(jìn)口導(dǎo)葉動作和定位；IGV工作過程是通過液壓缸的活塞上下運動來操作連接桿，連接桿拉動齒條，帶動銅制的導(dǎo)葉傳動齒輪來進(jìn)行開啟和關(guān)閉IGV導(dǎo)葉，導(dǎo)葉關(guān)閉時，液壓缸上端泄油，油缸活塞往上關(guān)，關(guān)到34°時，活塞停止運動；導(dǎo)葉開啟時，液壓缸上端充油，油缸活塞往下開，開到86°時，活塞停止運動。

2 葉片斷裂原因分析

2.1 腐蝕裂紋斷裂

早期GE公司IGV導(dǎo)葉的材料為美國馬氏體型不銹鋼AISI-403，含鉻（Cr）量 11%～13%，由于 Cr含量不高，因此AISI-403抗電化學(xué)腐蝕能力不高；再加上電廠處于南方沿海地方，空氣比較潮濕，且含鹽量高，空氣腐蝕性強；IGV導(dǎo)葉通過的進(jìn)氣量大，對葉片的作用力較大，葉片容易腐蝕，產(chǎn)生裂紋斷裂。

2.2 疲勞裂紋斷裂

電廠低氮DLN1.0改造后，為了機組安全可靠運行及提高熱效率，進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉IGV選擇自動控制；由于熱電聯(lián)產(chǎn)，機組晝夜不停機，帶預(yù)選負(fù)荷100MW左右，再加上電網(wǎng)的調(diào)頻作用，導(dǎo)致IGV開合動作頻繁，個別葉片的葉根部位與缸體無間隙摩擦，產(chǎn)生疲勞裂紋斷裂。

2.3 IGV導(dǎo)葉葉根/葉冠間隙卡澀

由于12#，16#葉片處于下半缸的底部，葉根/葉冠的間隙部位容易受空氣中的污染物如灰塵、鹽份等，還有油泥填塞，造成轉(zhuǎn)動部分卡澀。比如葉根斷裂的12#葉片，由于葉根部分卡澀，再加上彈簧墊片失效，葉根與缸體的間隙為零，在傳動齒條的作用下，葉身與葉根部位的摩擦力呈相反的作用力，致使葉根斷裂；16#葉片葉冠卡澀致使葉冠脫落。

3 故障處理

由于該電廠是熱電聯(lián)產(chǎn)機組，發(fā)電與供熱任務(wù)繁重，機組只能進(jìn)行IGV故障搶修以更換已斷裂的葉片。由于2片斷裂的葉片都在下半缸，經(jīng)過對圖紙的理解和對比，決定吊拆進(jìn)氣道的上半缸，取出下半缸的安裝環(huán)，并從水平面開始逐段拆卸IGV葉片，直至拆完安裝環(huán)，取出下半缸的全部葉片；更換有磨損的石墨襯套，彈簧墊片，更換2片全新的IGV導(dǎo)葉葉片，然后進(jìn)行回裝。

IGV導(dǎo)葉葉片回裝步驟：首先復(fù)裝IGV導(dǎo)葉安裝環(huán)，然后在內(nèi)外環(huán)上裝襯套；把導(dǎo)葉頂?shù)饺_位置并定位，一定要定位牢固，否則容易導(dǎo)致導(dǎo)桿松開，造成人員受傷和設(shè)備損壞；把葉片裝到內(nèi)圈上，并用專用工具把葉片全部調(diào)到90°位置，再裝上其他附件，如齒輪條、彈簧墊片等；齒輪安裝固定好，在齒輪上打定位銷孔（GE規(guī)范要求，定位銷孔只能打2次，2次后必須更換齒輪）；要保證導(dǎo)葉葉片在90°位置上（新葉片手柄打孔位置隨便，用過一次的葉片要確保手柄打孔位置與原先位置錯開90°），然后打入定位銷，檢查測量葉頂、葉根與缸體之間的間隙，并記錄數(shù)據(jù)，確保間隙在GE公司規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值范圍之內(nèi)，再恢復(fù)其他附件；最后根據(jù)導(dǎo)葉的機械角度調(diào)整熱工反饋，使機械角度與熱工反饋角度保持一致。

IGV導(dǎo)葉葉片復(fù)裝后，現(xiàn)場檢測IGV處于全開位置時葉根與缸體的間隙X1和葉頂與缸體的間隙X2的數(shù)據(jù)見表1。其中，X1標(biāo)準(zhǔn)值為（0.64～1.09）mm，X2標(biāo)準(zhǔn)值為（0.64～1.24）mm。所有IGV間隙均符合GE公司的標(biāo)準(zhǔn)值。

4 預(yù)防措施

（1）定期進(jìn)行IGV導(dǎo)葉的葉根/葉冠間隙檢查、除塵（使用松動劑清洗）加油潤滑。

（2）定期手動開啟IGV試驗，檢查導(dǎo)葉開啟時有無異響，葉片有無摩擦。

（3）小修中修時對IGV傳動齒條和齒輪進(jìn)行潤滑檢查，油動機解體檢查。

（4）大修時對IGV葉片進(jìn)行無損檢查，發(fā)現(xiàn)葉片有裂紋及時更換。

（5）定期更換IGV液壓油濾芯。

表1 IGV間隙的測量數(shù)據(jù)

5 結(jié)束語

現(xiàn)由于大多數(shù)的電廠都進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)，平時停機檢查機組設(shè)備的時間較少，開機運行時巡查設(shè)備就顯得尤其重要。這次IGV導(dǎo)葉葉片斷裂發(fā)現(xiàn)及時，葉片還未脫落形成碎片，否則碎片一旦進(jìn)入壓氣機、透平氣缸，致使壓氣機葉片、透平動葉造成“剃光頭”的重大事故。平時要加強對IGV導(dǎo)葉系統(tǒng)的維護(hù)，一旦有異常情況要及時檢查，避免因小事件釀成大事故，保證機組設(shè)備安全可靠運行。