浅谈9F燃气轮机热通道备件配置

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【摘 要】为了保证燃机的正常运行，如果各电厂分别配置燃机备件，则备件总量很多，资金占用巨大，成本很高。另外，燃机备件都是精密部件，对仓储场所、保管手段要求非常高，日常仓储维护费用也很大。因此如何减少燃气轮机在进口备件上的采购和维护费用已成为减少运行和维护成本的关键，本文通过分析如何减少备件数量的配置来达到减少备件采购费用的目的。

【关键词】燃气轮机；热通道；备件

1.燃气轮机备件研究对象的确定

要研究燃气轮机的备件配置，必须从检修谈起。燃气轮机的检修分为燃烧系统、高温烟气通道和整体维修，国内的通常叫法称为小修、中修和大修。根据目前燃机电厂的运行实际情况，对9f燃气轮机机组年等效运行2640h，年等效起停236次，而依据GE公司的燃气轮机维护指导文件，每经过8000h/24000h/48000h等效运行或450次/900次/2400次等效起停，发生一次小修/中修/大修。在小时数和起停次数上按先达到规定值的为准，因此推算出，一个大修周期约10~11年，期间有3次小修、2次中修、1次大修。这三种维修过程中，每次都需要大量的备件，而且维修的程度越高，所需要的备件种类越多，也就是中修时肯定需要小修时的备件，大修时肯定需要中修时的备件。燃气轮机的零部件种类很多，检修时需要的备件种类也很多，从燃烧系统中的喷嘴和高温烟气通道中的叶片等特殊件到螺栓等标准件。但是作为本文的研究来说，应该根据燃气轮机的实际运行情况，按照ABC分类法来确定备件的重要性、关键性，并且重点研究重要性、关键性都处于首位的A类物品。这类物品虽然数量往往只占到物品总数量的15%~20%，价值却占总备件价值的70%~80%。该类备件短缺往往会造成机组停运或检修无法完成。而且这类备件由于安装位置、工艺特性等因素，使得无法对其进行准确预修预检，或预修预检无法发现其故障和损耗。

根据GE公司指导性文件，9F燃气轮机在小修、中修、大修中需要拆下修理或更换的热通道主要部件为：燃烧系统检查(小修)：燃烧喷嘴组件、火焰筒、过渡段：高温烟气通道检查(中修)：燃烧喷嘴组件、火焰筒、过渡段、第1到第3级动叶、静叶和护环：燃气轮机整体维修(大修)：同中修，但要考虑配合燃气轮机转子检修间隔。因此，结合小修、中修和大修三种情况，9F燃气轮机需要重点监控的备件为：过渡段、火焰筒、燃烧喷嘴、第1到第3级静叶、动叶和护环，总共12项，统称为热通道部件。

2.单台燃气轮机的备件需求确定

通过前面的分析可知，9F燃气轮机机组需要重点监控的备件为热通道部件，通过研究分析，得到单台燃气轮机在一个大修周期(10~11年)内这些热通道部件的需求量，以便为进行燃气轮机机群备件数量配置优化做好准备。单台燃气轮机的热通道备件仅仅需要根据这一大修周期内，备件修理或者更换的周期来进行分析。GE公司推荐的9F燃气轮机机组热通道部件的修理和更换周期如下所示。

GE公司推荐的9F燃气轮机热通道部件的修理和更换周期

备件名称 修理周期 更换周期

TP(过渡段) CI 5(CI)

LN(火焰筒) CI 5(CI)

FN(燃烧喷嘴) CI 3(CI)

S1N(一级静叶) 2(CI)=HGPI 4(CI)=2HGPI

S2N(二级静叶) 2(CI)=HGPI 4(CI)=2HGPI

S3N(三级静叶) 2(CI)=HGPI 6(CI)=3HGPI

S1B(一级动叶) 2(CI)=HGPI 4(CI)=2HGPI

S2B(二级动叶) 2(CI)=HGPI 6(CI)=3HGPI

S3B(三级动叶) 2(CI)=HGPI 6(CI)=3HGPI

S1S(一级护环) 2(CI)=HGPI 4(CI)=2HGPI

S2S(二级护环) 2(CI)=HGPI 4(CI)=2HGPI

S3S(三级护环)2(CI)=HGPI 6(CI)=3HGPI

注：“CI”代表“小修”，“HGPI”代表“中修”，“MI”代表“大修”。

小修时需进行燃烧室部件的检查，将TP(过渡段)、LN(火焰筒)和FN(燃烧喷嘴)拆下并送往制造厂进行修理，同时把已经准备好的新的或者修理好的TP、LN和FN部件装到燃气轮机上去，送往制造厂修理的TP、LN和FN部件经过一段时间的修理后重新返回用户，以备下次机组检修时使用。中修和大修时对需要检修的部件同样处理，只是对应的部件种类除了上述TP、LN和FN外，还增加了1~3级静叶、动叶和护环。这些部件虽然经过修理后可以重复使用，但是它的寿命也在不断地减少，到了指定的检修周期时必须更换，否则会对燃气轮机的安全运行产生重大影响。单台燃气轮机在一个大修周期内需经过三次小修、二次中修和一次大修，单台燃气轮机不同种类的备件，根据修理和更换周期的不同，在一个大修周期内需要的备件数量是不同的，如TP(过渡段)、S1N(一级静叶)和S3N(三级静叶)需要1套，而FN(燃烧喷嘴)则需要2套。

3.燃气轮机机群的备件数量确定

通过上面的分析可知，单台燃气轮机在一个大修周期内的热通道备件数量，除了更换周期为3CI的燃烧喷嘴需要2套外，其余均为1套。按照不进行备件优化的配置，那么所研究的燃气轮机机群(华东地区9台燃气轮机机组)所需要的备件数量为燃烧喷嘴18套，其余为9套，而且需要在机组投运初期备好，相对来说更早地占用了大量资金，这就使得研究机群的备件数量配置优化显得格外地有意义。根据燃气轮机电厂的特点，需要对运行的热通道部件实行轮换制。所谓轮换就是把燃气轮机机群放在一起综合考虑，在检修周期能够错开的前提下，前面机组拆下来修理完毕的部件在下面需要检修的机组上使用，以此来减少维修费用和资金占用。可以先从比较简单的2台燃气轮机来研究部件轮换的方案，得出2台燃气轮机优化的备件配置数量。可以通过以下三种方案来进行比较:

方案1:热通道部件不轮换

方案2:热通道部件全部轮换

方案3:热通道部件部分轮换，部分不轮换

4.结论

对燃气轮机机群的热通道备件整体考虑，不仅可以大大减少更换周期比较短的过渡段、火焰筒、三级静叶、三级护环、二三级动叶的备件数量，而且对于一级静叶、二级静叶等虽然从表面上看所需要的备件数量比不进行轮换时多了，但是由于这些备件的需求并不是在最初的一两年，即比较分散，并且在第一个大修周期结束时这些备件仍然有比较长的寿命周期，第二个大修周期内的这部分备件的数量需求可以大大减少。因此，把燃气轮机机群的热通道备件作为一个整体来考虑，对每个燃气轮机发电厂来说都是具有很高经济价值的好事，可以大大减少备件的储存和采购费用，未来应该将更多同类型的燃气轮机机组整合到这样一个机群中来，从而可以使燃气轮机热通道备件数量上更加优化，经济上更加节约。

【参考文献】

［１］焦树健.燃气―蒸汽联合循环[M].北京：机械工业出版社，2000.