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深度丨管道燃气轮机维修国产化现状及展望

北极星电力网新闻中心  来源:油气储运  作者:常维纯等  2017/9/6 10:22:28  我要投稿  

北极星火力发电网讯:中石油为实现燃气轮机维修业务可持续发展,必须提高维修技术和零部件采购的国产化水平。首先介绍了分解和装配、零部件清理、检测、焊接、精加工、涂层和试车等燃气轮机的主要维修技术,其次介绍了国外先进维修技术研宄进展;参考重型燃气轮机和航空发动机所采用的维修模式和国产化水平,针对中石油燃气轮机维修国产化现状,提出吸取重型燃气轮机和航空发动机技术引进中的经验,遵循“从冷至热”、“从外至内”的原则,按照零部件维修率或报废率从高到低的顺序,分层次开展两型燃气轮机维修技术和零部件的国产化;最后结合国家和地方政策对燃气轮机的维修国产化进行了展望。

压缩机组被誉为输气管道的心脏,主要有电驱和燃驱两种驱动方式,十一、十二五期间,中国石油油气管道实现跨越式发展,大量压缩机组应用于长输天然气管道干线压气站,其中燃驱机组占大多数,到2014年底,中国石油管道己经安装的燃驱机组为312台,主要使用的是SIEMENS公司生产的RB211和GE公司生产的LM2500+SAC两型30MW燃气轮机以及Solar公司生产的10〜15MW燃气轮机,国产的用于长输管道的GT25000型燃气轮机。

按结构形式,燃气轮机主要分为3类:(1)微型燃气轮机,功率1丽以下,主要用于机车、坦克;(2)轻型燃气轮机,功率在1〜50MW之间,应用于循环发电、管道运输和舰船等;(3)重型燃气轮机,功率在50丽以上,主要用于区域发电和大型舰船。

根据OEM(设备制造商)的修理要求,燃气轮机运行4000h、8000h定期维护,运行25000h返厂中修,运行50000h返厂大修。近几年,以可靠性为中心的视情维修在我国发展较快,己经成功应用于西气东输一线的燃驱压缩机组。

为了缩短在厂维修时间,降低维修成本,不断提高自主修理能力,逐步摆脱对OEM的依赖,提高中国石油天然气管网抗风险能力,中石油建设了管道压缩机组维检修中心,开展RB211和LM2500+SAC两型燃气轮机的返厂维修业务,同时建设了“压缩机组远程监测与故障诊断中心”为视情维修提供可靠依据。

目前维修业务不能达到饱和,要实现降本増效、企业可持续发展,提高两型燃气轮机维修技术和零部件的国产化水平是一条可行之路。燃气轮机与航空发动机原理相同,核心技术相通,RB211和LM2500+SAC两型燃气轮机就属于航空派生型燃气轮机。

1 燃气轮机维修技术

1.1主要维修技术

航空派生型燃气轮机性能优异,生产技术先进,工艺结构复杂,对修理技术及工艺要求非常严格,必须返厂大修,其大修所使用的主要工艺技术包括7个方面:

1.1.1分解和装配技术

燃气轮机返厂维修首先要具备拆、装能力,必须做到在高效的同时避免对燃气轮机造成二次伤害,此项技术需要熟练的技术工人,并配备大量的专用工装。

1.1.2零部件清洗技术

清洗主要用于去除零件表面的附着物,包括:锈蚀层、氧化皮、脏物、积碳、油污、漆料和硅胶等,清洗效果达到零件检验及探伤的要求,清洗方法包括:有机溶液清洗、化学溶液清洗、蒸汽清洗、高压水清洗、吹砂清洗和振动光饰表面清理,经过清洗的零件需在烘干箱内干燥。

1.1.3检测技术

检测技术主要用于检测零件表面及内部的裂纹,包括目视检查、尺寸测量、荧光探伤、磁力探伤、涡流探伤和X光探伤等无损探伤技术。荧光探伤主要用于零件表面裂纹的检测;磁力探伤用于铁磁性零件表面及近表面裂纹检测;涡流探伤用于零件螺纹孔裂纹检测;X光探伤用于少量焊接维修件的缺陷检测。信号和图像处理技术的进展及系统的自动化,提高了检测能力及可靠性,能够估算零部件寿命,精确计算零部件检验间隔。近几年,在探测头微型化方面取得了巨大进步,大大提高了内窥监测技术的应用性。

1.1.4焊接技术

焊接技术主要有惰性气体保护焊、电子焊、等离子焊、线性焊、真空焊、激光焊、钎焊等。其中等离子弧焊,可以使所修理零件具有新件的性能,主要用于修理封严装置;钨极惰性气体焊用来堆焊刀刃型封严件,其热影响区极小;高技术钎焊用来钎焊镍钯合金、钴钎焊合金,使零件甚至比原来更耐磨;激光焊可以保证更高精度的测量,以便对连接区域的变形、直径和尺寸进行严格的控制。

1.1.5涂层技术

燃气轮机普遍使用高温涂层技术以达到提高性能、提高可靠性和延长使用寿命的目的。热端关键部件中,涡轮叶片表面使用热障涂层;叶片内腔使用抗氧化、抗热腐蚀涂层;涡轮环使用封严涂层;叶尖使用耐磨涂层。涂层的喷涂技术主要有真空、层流、超音速等离子喷涂和物理、化学气相沉积等。由于高温合金和叶片加工成本远高于涂层成本,因此在维修过程中,通过局部或全部退除涂层并修复,在保证叶片基材原有性能的情况下安全使用具有重要意义。

GE航空将富铬涂层在新加坡的维修厂使用后,叶片报废率减少了2%,铂铝涂层能够提高高温恶劣条件下叶片的可靠性,陶瓷涂层能够在高温下防止融盐浸蚀涂层基体。

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