燃气轮机检查与维修技术

Alexandria2020

燃气轮机检查与维修技术

维护涡轮机等涡轮机械设备的行业最佳，机队范围内可靠性的关键因素之一，是制定并执行一项计划而强大的涡轮机维护计划。这些涡轮机及其辅助部件的维护重点领域可分为三大类。

• 预防性维护（PM）：一个计划的，以可靠性为中心且基于维护的计划。通过主动更换和检查，确定故障模式并实施降低风险的步骤。
• 维护不足：基于避免故障的程序。确定维修需求或缺陷，并在下一次机会（如计划的停机）中计划补救措施。
• 纠正性维护：一种被动的，基于故障的程序和方法。具有附带组件损坏的组件故障，通常会导致强制停机（系统功能故障）和随后的维修工作。
  

对于像涡轮机这样的创收组件，至关重要的是，已实施的维护程序必须能够通过检查和评估来预测故障，这是在预防性维护程序下实施的，并确定优先级并主动更换有缺陷的关键和老化组件，以减少停机风险。最终目标是最大程度地减小涡轮机械上的维修保养计划的规模。

维修检查

检查，评估和诊断的全面范围允许对燃气轮机设备及其辅助设备进行协作和数据驱动的分析。设施的涡轮机械的性能直接影响组织的底线，并且从财务和资产管理的角度来看，企业必须了解设备的运行状况参数，并了解性能不佳的地方以及不足之处。最终目标是根据检查结果解决这些缺陷，以最大程度地减少潜在的停机时间（潜在的强制系统中断）为目的。

燃烧段检查

决定燃气涡轮发动机使用寿命的关键控制因素是热燃烧部分的状态。这包括检查和清洁热燃烧部分，该部分由燃烧衬套和罐，端盖，燃料喷嘴组件，交叉火管和过渡件组成。例如，在拆解外壳之前，应检查外壳是否有排气泄漏，热点和变形的迹象。打开燃烧箱后，应检查燃烧室是否有局部过热和腐蚀，过度磨损或破裂的迹象。检查通常包括燃烧室出口管道，盖和涡轮燃料喷嘴的堵塞，裂纹，

另外，在高盐水或其他化学药品的应用中，通常也建议彻底冲洗涡轮机。更进一步，使用氯化溶剂方法清洁可确保零件绝对干燥。

如果观察到从自由边缘开始出现两个裂纹，并且随着时间的推移会在中间出现相遇的迹象，则这需要更换或修理燃烧室。

热气路径检查

燃气涡轮发动机中最需要监视和状态监视的一些组件是那些暴露于从热燃烧部分排出的系统高温气体的组件。通常，热气路径检查的整个范围包括燃烧系统组件以及对涡轮喷嘴，护罩，叶片和轮叶，轴承，转子，交叉火管，燃料喷嘴组和涡轮机壳体的详细检查。

管道镜检查

管道镜检查提供了一种经济的方法，可以从视觉上检查涡轮的最内部零件，例如气路，转子或叶轮叶片。否则，在不需要资源密集和侵入性设备拆卸的情况下，实际上将无法到达这些区域并进行物理观察，这在大多数情况下由于需要移除整个涡轮机壳体而最终需要大量的系统或工厂停机。

管道镜可以同时具有刚性和柔性电缆选项，照明和光学系统，以及目镜或数字屏幕以查看检查路径，并且可以使用长达30英尺的长度，从而为此类检查提供了足够长的覆盖范围检查。使用挠性和可铰接的视频管道镜进行所需的检查，可以消除对资源的重大影响，包括人工，装配和维护成本，否则将需要拆卸这种规模的设备。

可以通过管道镜检查来进行很大范围的热气路径检查以及燃烧区检查。

对齐和测量

准确而精确的测量结果允许开发有针对性的数据驱动维修策略或简单的组件校准，同时还保留数据以长期发展。一些常见的测量和对齐范围包括：

内部对准测量和重新对准：内部孔的测量，以确保轴承，隔膜和固定式涡轮机组件正确对准，以限制高振动轴和联轴器的对中，同心度和跳动外壳平整度和平面度涡轮几何尺寸分析，水平和垂直接头表面映射涡轮喷嘴轴向间隙，叶片尖端和轴承间隙等对关键尺寸（例如轴颈轴承）的公差检查

无损检测/检验（NDT / NDE）

先进的NDT / NDE技术可以更快地检测材料的缺陷和缺陷，并具有很高的检测概率（POD）。当前的技术能够检测出涡轮机部件中的最小缺陷，这些缺陷可能会限制设备的运行，并有可能进一步损害资产。测试方法旨在检测燃气轮机最常见的一些故障模式，包括腐蚀，破裂，疲劳，焊接缺陷和泄漏，从而使企业能够制定重要的资产管理决策，以优化维护资源。

一些常见的NDT / NDE技术包括：

涡流检查：用于裂纹检测，例如在叶片和转子燕尾榫接头中相控阵超声（PAUT）：类似于涡流检查，PAUT检查更适合于更复杂的几何形状以及更高的预测裂纹长度的精度磁粉探伤：最适合视觉检测表面裂纹液体/染料渗透焊缝检查：用于检查新安装的焊缝完整性，以及为延长使用寿命而检查老化组件的完整性

零件维修

图2.燃气轮机叶轮叶片检查。资料来源：Christian Kuhna / CC BY-SA 3.0燃气轮机部件可以通过几种冶金工艺进行翻新，以恢复其冶金和尺寸特性，从而使其更可靠并延长设备寿命。这些方法涉及多种选择，从孤立修复例如损坏的轴到在主旋翼的整个主体上施加预防性涂层。

涂层

涂层技术在工艺过程中作为内部涡轮组件提供了隔热屏障。可以使用几种先进的涂层技术来延长现有组件的寿命，并增加新安装组件的使用寿命：

• 空气等离子喷涂
• 电弧丝喷涂
• 高速氧气燃料喷雾（HVOF）–液体燃料和气体燃料
  

维修和更换

可以通过焊接方法对轴进行修复，该方法包括焊接前和焊接后的热处理，以确保适当的冶金/机械性能。如前所述，通常在进行NDT / NDE评估后规定维修。在大多数情况下，主动维修可降低未来不可预见的设备故障的风险，从而可显着减少成本和总体维修时间。一些其他维修技术和工作范围包括

• 车身面板更换
• CNC加工/尖端焊接修复
• 硬件更换
  

附加程序

在进行了主要维修，翻新和涂层后，通常还会根据需要执行一些其他操作

• 喷丸处理：通过对零件表面进行预应力（压缩），可以延长承受循环载荷或易于疲劳的零件的使用寿命。
• 铲刀平衡：通过力矩重量计算和分类进行平衡。强烈建议尽可能接近OEM序列
• 导叶维修：必须将其维修至OEM建议的喉口
  

底线

有多种方法，甚至更多的技术可以应用到燃气轮机的维护策略中，以保持设施可靠性方面的竞争力，具体取决于行业，系统年龄和运营财务状况。但是，在创建维护程序方面，存在一些通用的最佳实践。

• 了解资产状态：这涉及通过数据驱动的方法
• 了解设备的运行状况了解操作程序：操作设备的条件和实践是制定维护计划的基础
• 高效的工作管理和计划：应在指定的维护时段内正确定义并完成维护工作范围
• 专家知识：不能过分强调学科专业知识的重要性
• 可靠的供应链：零件质量和拥有可以信赖的供应链是最后的难题
  

内容来源：两机动力控制