燃机高温部件故障及运行维护技术分析

李钰

摘 要：在我国经济快速发展过程中，能源紧缺问题日益严重，因此国家提倡节能减排，由此来实现能源的节约，降低环境的污染。燃机作为新型的动力设备，在当前电厂发电和供热过程中应用十分广泛，而且取得了良好的效果。但在日常应用过程中，燃烧运行过程中受到的影响因素较多，特别是燃机高温部件极易发生故障，因此需要加强燃机运行维护工作，确保燃机安全、稳定的运行。文中分析了高温部件损伤机理及其故障类型，并进一步对燃机高温部件的运行维护技术进行了具体阐述。

关键词：燃机；高温部件；故障；运行维护技术

前言

由于燃氣轮机自身能够产生较高的热效率，而且对环境带来的污染较少，实际操作较为安全，这也使其在多个领域进行应用，有效的促进国民经济的健康发展。燃气轮机作为一种新型动力能源设备，其内部结构十分复杂，而且在使用过程中需要投入大量的人力、物力和财力，而且需要专业技术人员对其进行操作，以此来提高燃机运行的可靠性。燃机部分高温部件在运行过程中容易出现故障，因此需要采用适宜的运行维护技术，确保燃机高温部件能够可靠运用，为电厂的安全、稳定运行奠定良好的基础。

1 高温部件损伤机理及其故障类型

1.1 损伤机理

作为燃机高温部件，其本基体材料多为镍基奥氏体合金钢和钴基奥氏体合金钢，而且在火焰筒内壁、过渡段内壁、动叶片和静叶片表面都具有高温抗氧化和热障涂层，在热疲劳、蠕变、氧化和腐蚀等作用下，燃机高温部件容易发生损伤。

1.1.1 热疲劳

燃机中部件在热应力作用下，零件材料极易受到不同程度的破坏，导致热疲劳现象发生。导致这种现象出现的主要原因与燃机运行程序具有一定的关系。因此在燃机启动、加速、长负荷、降负荷及停机等运行过程中，温度会发生较大的变化，从而对零件带来不同程度的损坏，特别是高温部件更容易在温度变化过程中产生更大的损坏。燃机中的燃气透平叶片，其运行时必然会经过高温的重要区域，而且在点火和升负荷过程中，叶处会出现快速升温，极易导致叶片出现不同程度的压缩应变。在停机时，进气侧的冷却降温会使叶片温度骤然下降，这样在叶片连缘则会有不同程度的拉伸应变力产生，透平叶处容易出现裂纹，在不断累积下，裂纹面积会不断加大，从而导致叶片出现断裂。

1.1.2 蠕变

由于燃机运行过程中，高温部件长期处于高温环境下，避免不了会发生蠕变。特别是长期工作在高温环境下的部件基体材料，其金相组织会发生变化，晶界弱化，材料持久强度和抗蠕变性能会出现较为明显的下降，从而导致塑性变形发生。

1.1.3 氧化和腐蚀

对于燃机高温部件来讲，即使其有涂层，但由于需要长时间的处于高温环境中，因此涂层必然会出现氧化、侵蚀、裂纹和剥落等情况，从而使部件基体材料暴露出来，出现氧化、烧蚀和腐蚀等现象。

1.2 高温部件的故障类型

1.2.1 危险性故障

当高温部件出现危险性故障时，故障会迅速发展，在较短时间内高温部件则会出现损坏或是断裂，从而导致严重事故发生。

1.2.2 稳定性故障

稳定性故障发生后，故障不会继续扩大，发展较为缓慢。而且部分稳定性故障即使在高温部件中长期存在，也不会有造成损坏或是断裂的事故发生。

1.2.3 过渡性故障

过渡性故障刚开始出现后，发展十分缓慢，但当达到一定阶段后，当累计运行达到一定时间后，裂纹则会呈现出快速发展态势，导致高温部件发生破坏及断裂事故。

2 燃机高温部件的运行维护技术

对于燃机高温部件的状态监测，可以采用内窥镜检查，通过运行参数来进行诊断，同时也可以利用金属监督等手段来对燃机高温部件进行有效监测，及时对运行中出现的异常情况进行评估，并以此来对检修计划进行完善，提高高温部件运行的可靠性。

2.1 内窥镜检查

利用内窥镜定期检查燃机高温部件，这样可以随时对燃机高温部件的状态变化情况进行跟踪，同时还要重点检查高温部件是否出现烧蚀、裂缝和涂层剥落等情况，并根据实际情况来对检修计划进行修改，并及时对破毁部件进行更换。这样不仅可以在部件定购时更具有针对性，同时还能够进一步确定检修的类型和范围。当利用内窥镜进行检查时，则能够做到需要检修时再进行检修，需要对零件进行更换时再进行更换，不仅能够确保燃机运行的安全，而且对降低燃机检修费用也具有积极的意义。

2.2 在线运行参数监测

相较于其他监测技术，在线监测技术更具先进性，能够及时对燃机运行状态进行掌握，及时发现燃机存在的故障。在线监测技术应用时，其运行参数具有多样性，通过对监测数据进行获取，并将采集的数据一一和基准数据进行比对，一旦发现二者之间存在较大的差异，则可以判定部件存在异常问题，需要进一步对故障进行深入排查和诊断。另外，还需要重点监测燃机的排气温度和分散度，一旦发现对比数据存在较大变动时，则说明燃机运行异常，需要及时采取有效措施加以检修和处理。

2.3 金属监督

在金属监测中主要以非破坏性监测和破坏性监测为主，在非破坏性监测中，通过采用目测、磁粉、荧光、超声、X射线及电涡流等方法进行，而在破坏性监测过程中，需要从受检高温部件上进行取样，并通过金相分析、材料力学性能试验和热处理性能试验等来实现。通过对燃机高温部件进行金属监督，以此来构建高温部件技术档案，并对所选用的材料性能进行熟悉，掌握部件组织性能在运行中的变化情况，以高温部件的控制标准作为依据，利用专业金属监督技术人员来开展金属监督工作。也可以利用无损检测来对高温部件缺陷发展规律进行掌握，对高温部件损伤原因进行分析，利用跟踪监测来获得高温部件的有效数据，从而为检修工作提供重要的依据。

3 结束语

燃机能够正常运行直接关系到电厂的顺利生产，而且还会对电厂经济效益带来较大的影响。因此在日常工作中，需要重视燃机故障的检测和维修工作，有效的降低故障发生率，确保燃机运行效率的全面提升。电厂在日常运营过程中，还需要建立健全故障维修体系，提前做好检修计划，全面提升故障检修人员的专业技能和综合技术，并充分利用智能诊断系统，使其在部件发生异常运行时及时报警，有效的降低故障发生率。并快速定位故障部件，不仅有效的减少维修时间，提高燃机运行效率，而且对提高电厂经济效益也具有非常重要的意义。

参考文献

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