西门子PG燃气轮机检修规程

燃气轮机检修规程一燃气轮机本体1概述1.1通用设计特点西门子PG燃气轮机是单轴单缸型机器。它们适用于在以基荷运行或调峰运行的电厂以定速驱动发电机。它们能用于联合循环发电与地区集中供热。它们能烧液态燃料如轻燃料油。或具有不同热值气态燃料，如天然气或高炉煤气。1.2内外部结构单缸单轴燃气轮机的主要组件是压气机与透平，这两个组件有共用的转子，转子只靠在压力区的外面两个轴承支撑。这能确保恒定的对中正确与良好的运转质量。压气机与透平还有一个共用的装置，即压力保持不变的外部壳体，它有三个机壳段分布在前轴承座与透平外壳之间。直接连接到前轴承座的铸件是初始级压气机。连接到这个铸件末端的是一部分是柱体，一部分是锥体的焊接段，把一个静叶持环围圈起来；而静叶持环是悬空挂起的；以便于热膨胀，第三个压气机抽气口以及燃烧器留有余地。第三个柱形焊接的壳体有燃烧室与透平静叶持环。当栓接一起时，外部壳体与前轴承架形成一个坚固的圆筒体，将运输当中保持的弯曲应力与扭矩力传送到上部而没有多大的变形。水平的机壳连接便于进行维护工作。前轴承座包含着组合的径向轴承与推力轴承。前轴承座是固定在一个环上，而环落座在由六根肋条支撑的两个横向支架上，而径向肋条指引进气的流向。在压气机上游处有一进气结构，空气就是从这个结构引起来的，可以把转子卸下而不必卸下进口轴。排气室包括一个坚固的单件内缸。它支撑着透平轴承。五根肋片直接将衬套连接到外室。废气是由排气室衬套指引的。因为衬套是依照能调节热膨胀而给支撑的。排气室把透平静叶持环连接到排气扩压器上。可以把透平轴承在扩压器侧面轴向地卸下来。1.3转子转子由许多圆盘（叶轮）组成每个圆盘有一个圆叶片与三个空心轴部件；由一个带预应力的中央联杆把三个部件固定在一起。圆盘上的Hirth型表面锯齿（facialserrations）和空心轴与圆盘对中心，使径向膨胀自由展开，并传输扭矩。这个转子的结构能产生一个有相当硬度的自支承鼓筒，具有较高的临界转速与相对低的重量。透平转子在内部冷却。少量的压缩空气从压气机末端的主流（量）中渗流出去，又通过外部的冷却器输进。头一圈运作的叶片从压气机出口得到空气，然后经流内部空心轴中的孔而进入转子。接着下面运作的叶片圈得到低压低温的空气。冷却空气流流经压气机圆盘中的孔而进入转子内部，再经过下游压气机圆盘里的圆盘衬套上的孔，经过把最后的压气机圆盘与最先的透平圆盘连起来的管道，再经过透平圆盘上的衬套孔，进入到第2圈，第3圈，第4圈的叶片。最后冷却空气进入热态气体流。使衬套包满一层薄薄的冷空气。这种冷空气流能确保作为支撑部件的转子缸能浸没在来自四面八方的空气中，甚至浸没在透平部件中，而阻止产生额外的热应力；如果在负荷改变与急骤启动时，这种新增加的热应力能使转子变形。所有压气机动叶都能拆卸安装而不必取出转子。1.4静叶持环及其支撑压气机灼热的后部静叶环与透平静叶都装在静叶持环中；持环能拆卸安装而不用取出转子。垂直提升地将上部静叶持环卸下后，下部静叶持环能旋转180°，也能被提升起来。所有静叶持都是由外部壳体悬吊起来的，以便使静态的与运作的部件能自由产生热膨胀。位于偏心轴套上的销钉能确保相对于轴中心线的静叶持环，有正确的同心度在垂直中心线的顶部与底部，进行微调时，旋转偏心轴套。如果要调节轴向位移，可使用一个旋转对称的导向键与键槽件。压气机件中的环形间隙能渗出足够的空气，确保压气机在低速，特别是在启动与停车时能稳定的工作。四条渗出线都与缓冲阻尼器相连，通向排气扩压器，此外，冷却空气线使透平静态叶片圈2与圈4以及排气箱得到在压气机位置抽出的冷却空气，因为这个位置有适宜的压力。压气机导向叶片第一圈的间距是可变的。导杆将外部叶片末端的枢轴连到一调节环上，调节环依圆周方向旋转。改变这些导向叶片的间距，就能将压气机吸入空气的容量调节到启动、停机与部分负载操作所需要的量。接着出现的静态叶片圈的叶片牢固地固定在有燕尾叶片根的环上。这些环装入外部箱或静态静叶持环的圆周槽里。对转子与振动缓冲阻尼的密封是靠内部环来得到的，与内部环相连的叶片都与枢轴或T形叶片根相配。如果旋转静态静叶上的环与配套的内环，就可得到取下这些叶片所要求的间距，即两个邻近圈旋转叶片之间的间距。透平静叶及其外部围带都安装在静叶持环内表面的相应槽沟里。第2圈到第4圈的内部围带附盖在扇形环上，将转子密封住。静叶持环与所有透平叶片都经压缩空气冷却。这些压缩空气经过静叶持环与外部围带之间的中空地带，也经过空心的导向叶片。在第1圈到第3圈，这种空气流从叶片出来进入热气流洗提器而在第2圈到第4圈时，这种空气流既充当冷却剂，也充当内部迷宫式密封。1.5燃烧室燃烧室由一环状火焰筒与24个燃烧器组成。火焰筒是一个双筒型，包括一个中心体和一个压力套筒。前者封住转子，没有壳体中分面，后者被中分面水平横截，燃烧器都在这一部分。热屏蔽保护这三个铸件不受热气流的浸入。冷却空气流从压气机出口扩压器出来，就分道扬镖：绝大部分通过燃烧器的对角线旋流器进入燃烧地区。一小部分空气流使火焰筒中的热屏蔽板冷却。外部室与火焰筒压力套筒都有人孔；通过人孔可以进入火焰筒的内部。热屏蔽与燃烧器都可以通过人孔进行检查与换新，（如有必要的话）。使用内窥镜从这里可以达到下游的第2圈的叶片。环状燃烧空间中的24个燃烧器能产生相当均匀的温度，分布在透平的上游。2主要技术规范2.1燃气轮机型号：SGT5-4000F(V94.3A)2.2制造厂：上海电气2.3产品编号：800628、8006912.4型式：单轴、环形燃烧室、冷端输出、侧向进气、轴向排气2.5额定功率：272MW(ISO工况)/259MW(性能保证工况)2.6热效率：37.7%2.7点火转速：400rpm2.8自持转速：1560r/min2.9压气机：15级轴流式，压比172.10透平级数：4级2.11燃烧室型式：环型燃烧室2.12转子结构型式:中心拉杆轮盘式2.13燃烧器个数：24个2.14透平动叶进口初温：1230°C2.15进气系统：自清洁过滤系统2.16燃机排气压力：33.87hPa(ISO)2.17燃机排气温度：591/594°C2.18燃机排气流量：648/647kg/s2.19天然气压力：~2.87MPa2.20燃机进天然气流量：13.7/13.8kg/s2.21工作转速：3000r/min2.22临界转速：1300r/min2.23外形尺寸、重量：图2：燃机的外型尺寸和重量序号项目重量约(kg)尺寸(mm)L×W×H或L×D1压气机轴承缸上半压气机轴承缸下半910091001300x4050x20501300x4050x20502压气机静叶装配组件1上半(包括IGV附件)压气机静叶装配组件1下半(包括IGV附件)21,5003050x3250x15503压气机静叶装配组件2上半压气机静叶装配组件2下半600060001200x2700x13501200x2700x135042缸上半2缸上半11,30011,3001350x5050x23501350x5050x2350524个燃烧器20001000x40063缸上半3缸上半24,20024,2003150x5050x23503150x5050x23507燃烧室外壳上半燃烧室外壳下半360036001250x41001250x41008燃烧室内壳11,6001700x31009转子81,4009750x325010透平静叶装配组件上半透平静叶装配组件下半14,80014,8001750x4050x19001750x4050x190011透平轴承缸及内衬17,7001800x4300*燃机压气机和重(5%的公差)308,00012中间轴5,29013压气机轴承外盖41314排气扩散段3,1283检修策略与检修周期3.1概述燃机的特性是使用空气作为工作介质，并直接将燃料喷入压缩空气中。其中包函的染污物和灰尘能引起结垢和腐蚀。燃机的另一个特性是高温运行，这能引起热应力和金属疲劳，也能造成热通道部件的氧化。如其它机械，燃机也会在运行过程中磨损，通过维护来发现并控制磨损，同时可以修复或更换磨损件。只要维护得当，尽管有上述特性，燃机也能够保持较高的运行可靠性和可用性。制造商的维护说明书是集合了一大批燃机的维护经验编成的，并不断更新。维护措施的效力主要是依赖于运行与制造商之间的信息与经验的交流。电厂经验是燃机或燃机部件改进的直接途径。西门子燃机特性是通过超前的、便于维护的、耐用的设计，因此允许长的检修间隔并减少维护工作。“日常维护”或“运行维护”包括在燃机和其辅助系统在运行或备用的情况下执行的不对设备的可用性产生负面影响的所有工作。维护包括维持电厂规定状况的措施。从本质上说这些热通道部件的磨损是时间和循环过程的函数，时间对磨损的影响包括：在高金属温度下的机械载荷引起的内部材料蠕变损害；热通道部件的蠕变变形；随过滤后的空气或燃料带入热通道的细小灰尘颗粒引进的侵蚀；当使用“清洁”燃料时在高金属温度时产生氧化；由于污染的燃料产生的附带的导致材料损失的腐蚀；由注水引起的金属温度提高、扰动、抗氧化层脱落附带的机械载荷；促成磨擦磨损的振动。循环磨损由燃机启动、停机及快速的温度变化或在跳机或甩负荷时的保护措施产生的应力引起。热通道部件的循环磨损包括：低周疲劳(LCF)，是蠕变疲劳的组合；相对滑动引起的磨擦磨损。低周疲劳的影响在循环过程中恶化，因为氧化沉积物产生裂纹并剥落，氧化进程在循环加载的过程中加剧。因此是这两种影响共同作用的结果。3.2当量运行小时公式燃机中承受应力最大的部件是热通道部件，如燃机燃烧室内层和燃机叶片。因此热通道部件需要更多的维护工作，因此将检修，热通道检修和大修之间运行周期基于这些部件累积的磨损是合理的。这些累积的磨损依照当量运行小时数取得。按照这里对当量运行小时数的计算适用于所有西门子环形燃烧室设计的燃机。取决于时间的和取决于周期性磨损因数与公式配合来计算当量运行小时数。不同种类的磨损被分配有各自的适合温度范围的加权因数，以便累积的应力可以换算为基本负荷下的当量运行小时。时间和周期性组合磨损因数的不同模型用文字来描述。选择一个易用的模型按照一个基于当量运行小时数的方法来衡量低周疲劳（LCF）。按照运行温度水平的抗蠕变强度允许按照加权因数b1衡量。燃机首次启机后，需通过测量确定基本负荷水平的燃机出口温度。通过同时测量的压气机进口温度θCI自动修正出口温度θOT来保证基本负荷输出按照压气机进口温度调整，同时维持大致稳定的燃机进口温度。当量运行小时数的计算：tEOH=当量运行小时n1=开机次数a1=10(开机因数)ti=由快速温度变化产生的当量小时数n=快速温度变化的次数t1=基本负荷的运行小时b1=1(基本负荷因数)f=燃料加权因数f=1.0对燃料气体和馏出气体，如果符合西门子的规格f=1.5对馏出气体，如果对比西门子Na+K或者V污染物规格有轻度超标。w=注入水的加权因数如果符合西门子规格，流体燃料使用与燃气相同的燃料加权因数，f=1.0。如果钠和钾总含量超出规定的限度不大于1.0ppm,或者燃料的污染物钒不超过1.5ppm，燃料加权因数使用f=1.5（符合燃料规格）。水（例如水/燃料混合乳液）被用来做NOX控制。在这种情况下热燃气质量流量增加；压比和输出也增加了。一方面由燃机叶轮保持的机械负荷也变高。另一方面，热燃气中的水分增加会增加热传递系数，从而使燃机叶片金属温度升高。更重要的是与含水量增加的热燃气接触会削弱燃机叶片表面涂层的抗磨损能力。涂层在运行中的保护效果源于其采用抗氧化材料制造，如氧化铝（Al2O3）。水蒸气降低了这些氧化层的稳定性。通过燃烧过程注入水更显著的增加了进口空气的本来的含水量。这三个方面的影响，增加的机械负荷，增加的金属温度和氧化层稳定性降低，会加速保护层的磨损。这些因素同时降低了基础材料的服务寿命。因此需使用一个加权因数反映水注入量的影响。燃料加权因数f和水加权因数w的影响由电厂运行小时计数器跟踪体现，并使用这些模型计算然后加入。水的和污染液体燃料的加权因数w和f不能直接整合进去，