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摘要：本文以三菱M701F型燃气轮机为研究对象，通过对影响燃汽轮机寿命影响因素和燃机检修进行了分析和探讨，从而总结得出相应的运行对策，为相似类型燃机缩短检修时间和提高燃机运行寿命提供参考和借鉴。
关键词：燃气轮机，寿命影响因素，检修
0 引言
近年来，燃气轮机以其调峰能力强、环境污染小，热效率高等特点快速发展，然而燃气轮机经过长时间运行之后，暴露在保温烟气里的部件的寿命受到燃机运行条件的影响。运行人员计算燃机的EOH使得机组能在适当的时候排定计划进行维护并确保零部件寿命没满期是相当重要的。当零部件寿命期满时，就必须用新零件进行更换。而检修之后的试运过程也相当重要，关乎着检测检修的质量、检修的周期等。
1 三菱M701F型燃气轮机的检修分析
三菱M701F型燃气轮机检修要点主要是高温热通道部件的损坏与更换，这也是造成检修费用的主要部件，因此，做好燃气轮机的检修与维护工作是提高其运行使用寿命，，促进安全生产的一项非常重要的工作。
重型燃气轮机的运行主要是通过燃烧天然气来实现的，并且通常处在带基本负荷连续运营的状态，通过蒸汽或者水的喷射方法来控制烟气中氮含量来作为基本条件。三菱重工对F级燃气轮机的寿命评定采用等效运行小时数（Equivalent operating hours），归纳起来，启动次数及甩负荷，跳闸次数，负荷变化率的设置，燃料、燃烧温度等都是影响检修间隔期和设备寿命的决定性因素。燃机的部件需要定期检查、修理和更换。
三菱厂家推荐的检查维护周期，第一次检查在12000EOH，第二次20000EOH进行透平检查，第三次32000EOH进行燃烧室检查，第四次44000EOH进行大修。每次检查的时间可以有±500EOH的灵活度，但是总的持续时间在任何情况下都不可延后。预期持续时间适用于一台燃机机组并且该时间将随着燃机的运行和维护状态而更改。
2 燃气轮机寿命影响的因素
2.1机组启动次数及运行水平、负荷变化率的影响
燃气轮机部件损坏原因与其运行工况密切相关：汽轮机中调峰机部分的主要寿命的影响因素是热机械的疲劳程度;汽轮机连续运行过程中的主要寿命影响因素为蠕变、氧化及腐蚀现象等。
对于目前大多数燃气轮机电厂来说，基本上属于调峰机组，由于在点火、加速、升负荷、降负荷和停机时都导致燃气温度的变化，也是导致燃气轮机金属温度的变化，因此燃气轮机热通道部件产生极大地热应力。
当燃气温度快速变化时，动叶片和喷嘴叶片的表面温度变化较中间较大截面的快。这样导致叶片内部温度场产生梯度，梯度越大，热应力越大。图1-1显示了机组正常启停时，燃气轮机动叶温度的应力变化过程，在点火加速阶段叶片产生短暂的压缩应力;另外，由于燃气温度的快速变化，引起叶片边缘比截面较大的主体受热温升快得多。在满负荷情况下，叶片达到其最高的金属温度，而且在与冷却部分之间所保持的温度梯度中产生了压力。停机时，情况相反，叶片边缘冷却比主体快得多，结果在导流叶片边缘产生了张力。
如果在带满负荷状态的跳闸情况之下，那么这种现象对热通道部件的寿命影响相当于10次正常启起停过程所造成的损耗;而50%负荷跳闸以及甩100%负荷造成对部件寿命的影响相当于6次正常启起停;甩60%负荷相当于4次正常启起停。这是因为机组在跳闸、甩负荷时，在叶片和喷嘴处产生了高热应力，而较高的应力意味着很少次数的循环就可能产生裂纹。
2.2 燃烧温度的影响
一个部件所能承受的循环次数，不仅受总的应力变化的因素决定，而且受金属所经历的最高温度的影响。因此燃气轮机较高的运行温度要求更频繁的维修和置换高温热通道部件。
2.3 燃料影响
燃料种类对零件寿命方面的影响与在燃烧过程中释放的辐射能和各种液体燃料的雾化能力有关。
液体燃料的杂质诸如污垢等会引起计量元件和燃料喷嘴的磨损。气体燃料中的杂质将磨蚀或者腐蚀控制阀和燃料喷嘴。喷嘴的阻塞和堵塞将导致燃气轮机的进口段温差加大从而损坏透平叶片。某些燃料杂质会导致热部件的腐蚀，因此运行人员根据燃料的特性提供必要的燃料处理过滤器和分离器来保证燃料不含任何杂质是很重要的。
2.4 空气质量好坏的影响
由于燃气轮机的工作转速较高，压气机出口空气流速也很快，故20μm颗粒进入压气机能引起叶片明显地被磨损;10μm以下的超细灰尘颗粒进入压气机以及吸入油气、烟、海盐和工业排气都能导致压气机叶片结垢，以及IGV的卡涩。压气机叶片的磨蚀使叶片表面产生凹痕，它不仅增加表面表面粗糙度从而降低空气流量和压气机效率，并且也成为产生疲劳裂纹的潜在部位。
3 提高燃机寿命的运行对策
根据上述分析，应该将上述影响因素纳入运行监管，以争取有较长的燃气轮机热通道检修间隔周期和使用寿命。
3.1 做好对燃气轮机的运行检查和记录工作
燃气轮机在其运行过程当中的检查工作主要包含连续且全面的观察。全新的燃气轮机组在初始启动的阶段或者汽轮机组在经过大修之后，需要将汽轮机在运行期间的基准数据记录保存完好，以便在汽轮机组在以后的运行过程当中出现故障的时候作为测量比较的参考数据使用。经过多年的工作经验可以知道，这些数据主要包含：和负荷相对应的排烟温度、燃料的流量、振动、压力、润滑油压力等。排烟温度场变化和启起动时间等等。如果把这些参数作出趋势图将非常有助于判断系统是否偏离运行的正常数值;当汽轮机的运行过程中的相关数据偏离正常数值的情况时，对于对汽轮机组进行更加精确地诊断出其故障类型具有非常大的帮助，设定值的变化或部件的损伤。
3.2 加强监盘调整，减少被迫及非计划停运次数
无论是正常还是故障被迫停机，对燃气轮机热通道寿命的影响都相当大。值得注意的是：对于三菱F级燃气轮机，由于有正常停机、甩负荷、跳闸、快速变负荷等情况的等效数量的修正系数大，所以当机组发生甩负荷、跳闸、快速变负荷等情况时，其折合成“EOH”是相当大的。以上述满负荷跳闸为例：1次满负荷跳闸相当于“EOH”小时数为20×10=200小时。
3.3 控制启停机时间、避免燃气轮机超温运行
超温运行状况和负荷的迅速变化都会对燃气汽轮机的热通道部件造成极大的损伤，从而影响到其使用寿命。因此若以缩短燃气轮机启停时间以及用超温运行的方式来换取带更多的负荷是很不明智的。
3.4 注意负荷与排烟温度、以及燃料流量、压力的对应关系
要长期地观察和比较负荷和排烟温度之间的关系（需要注意的是：环境温度和大气压力在汽轮机运行的过程当中会对其排气的绝对温度产生一定程度的负作用）。通过在相同条件下的排烟温度的变化对比来判断零部件的磨损、过量漏气或压气机的积垢等。
3.5 密切注意机组的振动水平
现在F级以上的燃气轮机大部分采用单轴布局，轴系很长，因此必须密切关注汽轮机组在运行过程当中的振动状况，如果汽轮机组在运行过程当中发生很大程度的波动变化或者是持续上升的趋势，那么就应该去分析、解决它了。
3.6 记录好机组启动及惰走时间
在汽轮机启动运行的时候，其启动时间可以作为一个很好的参考依据，它可以对汽轮机以后运行过程中的参数进行比较与评价分析，从而提供更加详尽的参考数据。汽轮机气动过程必须要有一组科学的参数曲线，该参数曲线具体包含：燃料量、转速和排烟温度以及主再热蒸汽进汽等参数对应“开始”信號发出时跟随时间进度变化的曲线，该曲线可以直观地观察出系统的运行状态，从而为工作人员提供对汽轮机的是否正常运行进行正确判断的有效参考依据。
4 结语
综上所述可以知道，在对三菱M701F型燃气轮机的检修和寿命影响因素以及运行策略进行分析研究以后得知做好汽轮机的检修与维护工作对于延长其运行使用寿命相当重要。从运行的角度来看，合理的运行方式在提高燃机运行寿命和缩短检修时间上也十分重要。
参考文献
[1] 广东惠州天然气发电有限公司.大型燃气-蒸汽联合循环发电设备与运行：机务分册.北京.机械工业出版社，2013.
[2] 深圳能源集团月亮湾燃机电厂.大型燃气-蒸汽联合循环电厂培训教材：M70IF燃气轮机.重庆：重庆大学出版社，2014.
关键词：燃气轮机，寿命影响因素，检修
0 引言
近年来，燃气轮机以其调峰能力强、环境污染小，热效率高等特点快速发展，然而燃气轮机经过长时间运行之后，暴露在保温烟气里的部件的寿命受到燃机运行条件的影响。运行人员计算燃机的EOH使得机组能在适当的时候排定计划进行维护并确保零部件寿命没满期是相当重要的。当零部件寿命期满时，就必须用新零件进行更换。而检修之后的试运过程也相当重要，关乎着检测检修的质量、检修的周期等。
1 三菱M701F型燃气轮机的检修分析
三菱M701F型燃气轮机检修要点主要是高温热通道部件的损坏与更换，这也是造成检修费用的主要部件，因此，做好燃气轮机的检修与维护工作是提高其运行使用寿命，，促进安全生产的一项非常重要的工作。
重型燃气轮机的运行主要是通过燃烧天然气来实现的，并且通常处在带基本负荷连续运营的状态，通过蒸汽或者水的喷射方法来控制烟气中氮含量来作为基本条件。三菱重工对F级燃气轮机的寿命评定采用等效运行小时数（Equivalent operating hours），归纳起来，启动次数及甩负荷，跳闸次数，负荷变化率的设置，燃料、燃烧温度等都是影响检修间隔期和设备寿命的决定性因素。燃机的部件需要定期检查、修理和更换。
三菱厂家推荐的检查维护周期，第一次检查在12000EOH，第二次20000EOH进行透平检查，第三次32000EOH进行燃烧室检查，第四次44000EOH进行大修。每次检查的时间可以有±500EOH的灵活度，但是总的持续时间在任何情况下都不可延后。预期持续时间适用于一台燃机机组并且该时间将随着燃机的运行和维护状态而更改。
2 燃气轮机寿命影响的因素
2.1机组启动次数及运行水平、负荷变化率的影响
燃气轮机部件损坏原因与其运行工况密切相关：汽轮机中调峰机部分的主要寿命的影响因素是热机械的疲劳程度;汽轮机连续运行过程中的主要寿命影响因素为蠕变、氧化及腐蚀现象等。
对于目前大多数燃气轮机电厂来说，基本上属于调峰机组，由于在点火、加速、升负荷、降负荷和停机时都导致燃气温度的变化，也是导致燃气轮机金属温度的变化，因此燃气轮机热通道部件产生极大地热应力。
当燃气温度快速变化时，动叶片和喷嘴叶片的表面温度变化较中间较大截面的快。这样导致叶片内部温度场产生梯度，梯度越大，热应力越大。图1-1显示了机组正常启停时，燃气轮机动叶温度的应力变化过程，在点火加速阶段叶片产生短暂的压缩应力;另外，由于燃气温度的快速变化，引起叶片边缘比截面较大的主体受热温升快得多。在满负荷情况下，叶片达到其最高的金属温度，而且在与冷却部分之间所保持的温度梯度中产生了压力。停机时，情况相反，叶片边缘冷却比主体快得多，结果在导流叶片边缘产生了张力。
如果在带满负荷状态的跳闸情况之下，那么这种现象对热通道部件的寿命影响相当于10次正常启起停过程所造成的损耗;而50%负荷跳闸以及甩100%负荷造成对部件寿命的影响相当于6次正常启起停;甩60%负荷相当于4次正常启起停。这是因为机组在跳闸、甩负荷时，在叶片和喷嘴处产生了高热应力，而较高的应力意味着很少次数的循环就可能产生裂纹。
2.2 燃烧温度的影响
一个部件所能承受的循环次数，不仅受总的应力变化的因素决定，而且受金属所经历的最高温度的影响。因此燃气轮机较高的运行温度要求更频繁的维修和置换高温热通道部件。
2.3 燃料影响
燃料种类对零件寿命方面的影响与在燃烧过程中释放的辐射能和各种液体燃料的雾化能力有关。
液体燃料的杂质诸如污垢等会引起计量元件和燃料喷嘴的磨损。气体燃料中的杂质将磨蚀或者腐蚀控制阀和燃料喷嘴。喷嘴的阻塞和堵塞将导致燃气轮机的进口段温差加大从而损坏透平叶片。某些燃料杂质会导致热部件的腐蚀，因此运行人员根据燃料的特性提供必要的燃料处理过滤器和分离器来保证燃料不含任何杂质是很重要的。
2.4 空气质量好坏的影响
由于燃气轮机的工作转速较高，压气机出口空气流速也很快，故20μm颗粒进入压气机能引起叶片明显地被磨损;10μm以下的超细灰尘颗粒进入压气机以及吸入油气、烟、海盐和工业排气都能导致压气机叶片结垢，以及IGV的卡涩。压气机叶片的磨蚀使叶片表面产生凹痕，它不仅增加表面表面粗糙度从而降低空气流量和压气机效率，并且也成为产生疲劳裂纹的潜在部位。
3 提高燃机寿命的运行对策
根据上述分析，应该将上述影响因素纳入运行监管，以争取有较长的燃气轮机热通道检修间隔周期和使用寿命。
3.1 做好对燃气轮机的运行检查和记录工作
燃气轮机在其运行过程当中的检查工作主要包含连续且全面的观察。全新的燃气轮机组在初始启动的阶段或者汽轮机组在经过大修之后，需要将汽轮机在运行期间的基准数据记录保存完好，以便在汽轮机组在以后的运行过程当中出现故障的时候作为测量比较的参考数据使用。经过多年的工作经验可以知道，这些数据主要包含：和负荷相对应的排烟温度、燃料的流量、振动、压力、润滑油压力等。排烟温度场变化和启起动时间等等。如果把这些参数作出趋势图将非常有助于判断系统是否偏离运行的正常数值;当汽轮机的运行过程中的相关数据偏离正常数值的情况时，对于对汽轮机组进行更加精确地诊断出其故障类型具有非常大的帮助，设定值的变化或部件的损伤。
3.2 加强监盘调整，减少被迫及非计划停运次数
无论是正常还是故障被迫停机，对燃气轮机热通道寿命的影响都相当大。值得注意的是：对于三菱F级燃气轮机，由于有正常停机、甩负荷、跳闸、快速变负荷等情况的等效数量的修正系数大，所以当机组发生甩负荷、跳闸、快速变负荷等情况时，其折合成“EOH”是相当大的。以上述满负荷跳闸为例：1次满负荷跳闸相当于“EOH”小时数为20×10=200小时。
3.3 控制启停机时间、避免燃气轮机超温运行
超温运行状况和负荷的迅速变化都会对燃气汽轮机的热通道部件造成极大的损伤，从而影响到其使用寿命。因此若以缩短燃气轮机启停时间以及用超温运行的方式来换取带更多的负荷是很不明智的。
3.4 注意负荷与排烟温度、以及燃料流量、压力的对应关系
要长期地观察和比较负荷和排烟温度之间的关系（需要注意的是：环境温度和大气压力在汽轮机运行的过程当中会对其排气的绝对温度产生一定程度的负作用）。通过在相同条件下的排烟温度的变化对比来判断零部件的磨损、过量漏气或压气机的积垢等。
3.5 密切注意机组的振动水平
现在F级以上的燃气轮机大部分采用单轴布局，轴系很长，因此必须密切关注汽轮机组在运行过程当中的振动状况，如果汽轮机组在运行过程当中发生很大程度的波动变化或者是持续上升的趋势，那么就应该去分析、解决它了。
3.6 记录好机组启动及惰走时间
在汽轮机启动运行的时候，其启动时间可以作为一个很好的参考依据，它可以对汽轮机以后运行过程中的参数进行比较与评价分析，从而提供更加详尽的参考数据。汽轮机气动过程必须要有一组科学的参数曲线，该参数曲线具体包含：燃料量、转速和排烟温度以及主再热蒸汽进汽等参数对应“开始”信號发出时跟随时间进度变化的曲线，该曲线可以直观地观察出系统的运行状态，从而为工作人员提供对汽轮机的是否正常运行进行正确判断的有效参考依据。
4 结语
综上所述可以知道，在对三菱M701F型燃气轮机的检修和寿命影响因素以及运行策略进行分析研究以后得知做好汽轮机的检修与维护工作对于延长其运行使用寿命相当重要。从运行的角度来看，合理的运行方式在提高燃机运行寿命和缩短检修时间上也十分重要。
参考文献
[1] 广东惠州天然气发电有限公司.大型燃气-蒸汽联合循环发电设备与运行：机务分册.北京.机械工业出版社，2013.
[2] 深圳能源集团月亮湾燃机电厂.大型燃气-蒸汽联合循环电厂培训教材：M70IF燃气轮机.重庆：重庆大学出版社，2014.