燃气轮机的维修技术和流程

文摘   科技   2023-07-30 12:43   上海  

前言

近年来,随着能源需求的增加,燃气轮机尤其是重型燃机的发展,燃机的设计也在演变,相应的维修技术也随之发展。新的焊接技术、涂层材料、检测方法和工具的开发都被引入进来,提高修复能力,确保将燃机部件修复到一个安全可靠的状态。

本文跟大家分享燃机部件的维修技术和流程。

燃机的改进

从燃机性能、能耗、维修成本等角度,燃机的设计也在不断迭代改进。比如改善燃机性能,提高点火温度,提高输出功率,并延长保修时间间隔。还有一个是降低排放的目的。

设计改进的方法可以从材料、结构、工艺几个维度考量。比如,动叶的设计借鉴了航空发动机的叶片, 采用内流道冷却的方式,对合金材料、叶片结构、涂层工艺重新设计。随着动叶设计的改进,燃机部件的结构也可以一并优化。

修复技术

我们看看燃机的不同部分。燃烧室包括燃料喷嘴、火焰筒、过渡段等。这些部件对几何尺寸和材料质量要求非常高,因此维修前要进行尺寸测量、无损检测,确保维修后能够恢复到焊接前的状态。
对于热端部件中的旋转件,随着激光焊接技术的发展和应用,原先很多叶片报废的,现在可以通过维修好之后继续使用。激光焊接技术可以获得细晶焊缝,并且控制加工余量。此外,还可以通过使用强度更高的焊丝,以满足新的更高的要求。
热障涂层的应用能够帮助部件抵抗高温工作环境,可以用在火焰筒、过渡段、叶片等部件上。目前,先进燃机上使用了更先进、耐温能力更强的热障涂层。


燃机部件维修流程

下面我们举几个例子,分别是燃料喷嘴、动叶、火焰筒,介绍它们常见的问题,以及维修的流程。

首先是燃料喷嘴,常见的问题有选流体烧毁、油芯磨损、流量测试不合格、管路变形、积碳等。维修的流程通常如下:

  • 来料检查,主要是外观检查

  • 流量测试

  • 拆解燃料喷嘴

  • 压力测试

  • 清洗:超声波清洗技术

  • 无损检测:更换不合格件

  • 组装

  • 流量测试:维修后的测试

  • 完成所有硬件、文件


第二个是动叶的维修。动叶有实心的,也有空心的结构,其常见的问题是叶尖磨损、氧化开裂,涂层脱落、叶身本体烧蚀、冷却孔开裂、内流道冷却不充分等。常见的维修流程如下:

  • 来料检查目视检查,分拣部件是否能够维修,维修等级是什么。

  • 水流测试、气流测试:冷却孔检查

  • 内部清洗:去除涂层之前进行,使用化学工艺去除内部沉积物、氧化物,可以确保涂层去除完整。

  • 去除涂层:酸性溶液,要做必要的遮蔽

  • 荧光

  • 焊前热处理

  • 焊补修复尺寸:氩弧焊、等离子焊、激光焊工艺。高温合金的焊接性需要考量,容易发生热裂纹、热影响区裂纹、再热裂纹等各类裂纹问题。各种新的焊接维修技术也很多,专利可查。

  • 机加、抛光、电火花打冷却孔

  • 焊后热处理

  • 喷涂:按照需求选择,抗氧化性好的,耐腐蚀能力强的。

  • 终检:尺寸检测、称重等


最后一个例子是火焰筒。火焰筒常见的问题有本体变形、开裂,热障涂层脱落、局部磨损变形等。维修的流程如下:

  • 来料检查:目视方法

  • 部件拆解

  • 清洁:吹砂工艺

  • 部件检测:尺寸检查、无损检测

  • 焊接修补

  • 焊后检验:目视、无损

  • 校形:针对变形位置,控制好零件拘束度,防止其它区域受干扰

  • 密封件替换、止挡结构维修

  • 涂层:热障涂层、耐磨涂层

  • 终检

结尾

燃机的维修随着设计水平的提高、材料的发展、工艺成熟度的提高,不仅仅实现了对原有部件的简单维修和修复,更是在维修过程中对零部件进行升级换代,进一步提高燃机效率

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