朱国强

（东莞虎门电厂，广东东莞 523899）

0 引言

某电厂1台美国通用（GE）公司PG9171E型燃气轮机，2017年某月，机组在运行中值班人员巡查发现，主液压油泵有异响，透平间进口导叶部位与缸面有摩擦的声音，当时燃机预选负荷95 MW，进口可转导叶开度为83°，进气温度为30℃。停机后揭缸检查发现，IGV导叶下半缸的12#叶根部分断裂，并与缸体有磨擦的痕迹；16#叶片叶冠处脱落（图1）。

图1 16#叶片叶冠处脱落

1 进口可转导叶系统简介

PG9171E型燃机机组上装有压气机进口可转导叶，主要作用：①在燃气轮机启动、停机过程中或者机组在低周波运行时，起到防止压气机发生喘振的作用；②当燃气轮机用于联合循环，带部分负荷时，通过调节可转导叶的开度，维持较高的透平排气温度，以提高联合循环装置的总体热效率。

进口可转导叶（IGV）工作原理：当控制系统向机组发出IGV动作的指令时，液压油通过伺服阀90TV、液压排放阀VH3，定位传感器96TV-1，96TV-2以及油动机ACV1来操作，使可调的进口导叶动作和定位；IGV工作过程是通过液压缸的活塞上下运动来操作连接杆，连接杆拉动齿条，带动铜制的导叶传动齿轮来进行开启和关闭IGV导叶，导叶关闭时，液压缸上端泄油，油缸活塞往上关，关到34°时，活塞停止运动；导叶开启时，液压缸上端充油，油缸活塞往下开，开到86°时，活塞停止运动。

2 叶片断裂原因分析

2.1 腐蚀裂纹断裂

早期GE公司IGV导叶的材料为美国马氏体型不锈钢AISI-403，含铬（Cr）量 11%～13%，由于 Cr含量不高，因此AISI-403抗电化学腐蚀能力不高；再加上电厂处于南方沿海地方，空气比较潮湿，且含盐量高，空气腐蚀性强；IGV导叶通过的进气量大，对叶片的作用力较大，叶片容易腐蚀，产生裂纹断裂。

2.2 疲劳裂纹断裂

电厂低氮DLN1.0改造后，为了机组安全可靠运行及提高热效率，进口可转导叶IGV选择自动控制；由于热电联产，机组昼夜不停机，带预选负荷100 MW左右，再加上电网的调频作用，导致IGV开合动作频繁，个别叶片的叶根部位与缸体无间隙摩擦，产生疲劳裂纹断裂。

2.3 IGV导叶叶根/叶冠间隙卡涩

由于12#，16#叶片处于下半缸的底部，叶根/叶冠的间隙部位容易受空气中的污染物如灰尘、盐份等，还有油泥填塞，造成转动部分卡涩。比如叶根断裂的12#叶片，由于叶根部分卡涩，再加上弹簧垫片失效，叶根与缸体的间隙为零，在传动齿条的作用下，叶身与叶根部位的摩擦力呈相反的作用力，致使叶根断裂；16#叶片叶冠卡涩致使叶冠脱落。

3 故障处理

由于该电厂是热电联产机组，发电与供热任务繁重，机组只能进行IGV故障抢修以更换已断裂的叶片。由于2片断裂的叶片都在下半缸，经过对图纸的理解和对比，决定吊拆进气道的上半缸，取出下半缸的安装环，并从水平面开始逐段拆卸IGV叶片，直至拆完安装环，取出下半缸的全部叶片；更换有磨损的石墨衬套，弹簧垫片，更换2片全新的IGV导叶叶片，然后进行回装。

IGV导叶叶片回装步骤：首先复装IGV导叶安装环，然后在内外环上装衬套；把导叶顶到全开位置并定位，一定要定位牢固，否则容易导致导杆松开，造成人员受伤和设备损坏；把叶片装到内圈上，并用专用工具把叶片全部调到90°位置，再装上其他附件，如齿轮条、弹簧垫片等；齿轮安装固定好，在齿轮上打定位销孔（GE规范要求，定位销孔只能打2次，2次后必须更换齿轮）；要保证导叶叶片在90°位置上（新叶片手柄打孔位置随便，用过一次的叶片要确保手柄打孔位置与原先位置错开90°），然后打入定位销，检查测量叶顶、叶根与缸体之间的间隙，并记录数据，确保间隙在GE公司规定的标准值范围之内，再恢复其他附件；最后根据导叶的机械角度调整热工反馈，使机械角度与热工反馈角度保持一致。

IGV导叶叶片复装后，现场检测IGV处于全开位置时叶根与缸体的间隙X1和叶顶与缸体的间隙X2的数据见表1。其中，X1标准值为（0.64～1.09）mm，X2标准值为（0.64～1.24）mm。所有IGV间隙均符合GE公司的标准值。

4 预防措施

（1）定期进行IGV导叶的叶根/叶冠间隙检查、除尘（使用松动剂清洗）加油润滑。

（2）定期手动开启IGV试验，检查导叶开启时有无异响，叶片有无摩擦。

（3）小修中修时对IGV传动齿条和齿轮进行润滑检查，油动机解体检查。

（4）大修时对IGV叶片进行无损检查，发现叶片有裂纹及时更换。

（5）定期更换IGV液压油滤芯。

表1 IGV间隙的测量数据

5 结束语

现由于大多数的电厂都进行热电联产，平时停机检查机组设备的时间较少，开机运行时巡查设备就显得尤其重要。这次IGV导叶叶片断裂发现及时，叶片还未脱落形成碎片，否则碎片一旦进入压气机、透平气缸，致使压气机叶片、透平动叶造成“剃光头”的重大事故。平时要加强对IGV导叶系统的维护，一旦有异常情况要及时检查，避免因小事件酿成大事故，保证机组设备安全可靠运行。