ge公司燃機(jī)燃油系統(tǒng)故障分析

ge公司燃機(jī)燃油系統(tǒng)故障分析

1聯(lián)合循環(huán)運(yùn)行g(shù)e生產(chǎn)的pg911e重型機(jī)車由g組成，于2001年安裝并運(yùn)營(yíng)。采用一臺(tái)/套的聯(lián)合循環(huán)方式，兩階段制運(yùn)行，燃料消耗及初油消耗于途徑。2004年5月,燃油系統(tǒng)出現(xiàn)了一系列問(wèn)題,包括停機(jī)熄火后旁路煙囪出現(xiàn)白煙、燃油噴嘴背壓異常、燃油分配器損壞等,經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢修人員堅(jiān)持不懈的努力,這些問(wèn)題最終得到了解決。2噴嘴前排污閥9E機(jī)組燃油系統(tǒng)的主要部件包括燃油截止閥VS-1、電磁離合器20CF-1、主燃油泵PF-1、燃油流量分配器FD1-1、燃油伺服閥65FP和旁路閥VC3-1、雙聯(lián)高壓燃油濾、14個(gè)燃油噴嘴及單向閥、燃油噴嘴前排污閥VP-1,2。其流程為:由輕/重油切換閥過(guò)來(lái)的燃油通過(guò)燃油截止閥后,經(jīng)通過(guò)電磁離合器由輔助齒輪箱驅(qū)動(dòng)的主燃油泵增壓,通過(guò)高壓燃油濾后,由燃油流量分配器等量將燃油送入14個(gè)燃油噴嘴(噴嘴前有單向閥,要求點(diǎn)火時(shí)燃油壓力在8bar左右),機(jī)組所需燃油量由控制系統(tǒng)根據(jù)不同的工況通過(guò)伺服閥調(diào)節(jié)旁路閥的開(kāi)度來(lái)精確控制,在燃油流量分配器和燃油噴嘴之間有一個(gè)噴嘴背壓選擇閥,通過(guò)切換手輪可觀察到1-14#噴嘴的背壓情況和燃油泵的進(jìn)、出口壓力。噴嘴前排污閥的作用主要用于停機(jī)后燃油管路的沖洗和在日常燃油系統(tǒng)檢修需要時(shí)將管道存油排盡。下面將具體介紹月亮灣電廠燃機(jī)運(yùn)行中燃油系統(tǒng)出現(xiàn)的一些故障。2.1燃油截止閥關(guān)閉也是造成殘煙的原因在5月中旬,燃機(jī)出現(xiàn)正常停機(jī)熄火后旁路煙囪冒白煙現(xiàn)象,冒煙的時(shí)間較長(zhǎng),一般要持續(xù)3小時(shí)以上。當(dāng)時(shí)擋板已關(guān)閉,并在煙囪口處聞到柴油味,確認(rèn)是從燃機(jī)內(nèi)部排出的油煙,而在MARKV控制屏上無(wú)火焰信號(hào),說(shuō)明沒(méi)有在燃燒室中燃燒。這種現(xiàn)象在2003年下半年曾出現(xiàn)過(guò)。更換所有14個(gè)燃油噴嘴單向閥后,問(wèn)題未再出現(xiàn)。這次檢修人員同樣進(jìn)行了單向閥的更換工作,但只維持了兩次正常起停,就又出現(xiàn)同樣的問(wèn)題,通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)燃油截止閥存在關(guān)閉不嚴(yán)的情況。因此,只能在停機(jī)后手動(dòng)打開(kāi)噴嘴前排污閥VP-1,2(為防止過(guò)量的油被排掉,關(guān)閉了高壓燃油濾出口手動(dòng)閥),把管道中的殘油排出,可迅速消除冒白煙現(xiàn)象。檢修人員對(duì)從機(jī)組上拆下的單向閥進(jìn)行了檢驗(yàn),發(fā)現(xiàn)雖然開(kāi)啟壓力值沒(méi)有改變,但有部分單向閥回座關(guān)閉壓力低于6bar。通過(guò)對(duì)此現(xiàn)象的分析,我們認(rèn)為,由于在停機(jī)時(shí)燃油截止閥關(guān)閉不嚴(yán)而導(dǎo)致了燃油噴嘴前始終有6bar左右的殘壓(停機(jī)時(shí),截止閥關(guān)斷后,輕油前置泵才停運(yùn),因此在截止閥上游會(huì)存有殘壓),而部分單向閥在工作一段時(shí)間后,關(guān)閉的壓力值降低至6bar以下,因此無(wú)法關(guān)嚴(yán),造成少量燃油滲漏進(jìn)入燃機(jī)。雖然不會(huì)引起燃燒,但和灼熱的部件接觸會(huì)產(chǎn)生白煙,隨盤車時(shí)產(chǎn)生的氣流一起從旁路煙囪中排出,這對(duì)熱部件和排氣室都是不利的。在5月下旬更換了截止閥,停機(jī)時(shí)燃油截止閥關(guān)閉后噴嘴前壓力為零,經(jīng)過(guò)近5個(gè)月的觀察,未再出現(xiàn)冒白煙現(xiàn)象,消除了一大安全隱患。2.2燃油分配器引起跳閘的原因2004年5月,機(jī)組在滿負(fù)荷運(yùn)行工況下出現(xiàn)排氣溫度分散度高跳閘,在此之前排氣溫度分散度為26℃左右。機(jī)組停機(jī)后,在用輕油對(duì)燃油管路進(jìn)行殘存重油清洗時(shí),從噴嘴前排污閥VP-1,2排油出口發(fā)現(xiàn)排出的油量很小,MARKV控制屏上FQL1值為零,顯示燃油分配器沒(méi)能被沖轉(zhuǎn),反而堵塞了流道。打開(kāi)燃油管線取樣閥,有較大油流,打開(kāi)燃油分配器上的堵頭,用螺絲刀對(duì)分配器進(jìn)行手動(dòng)盤動(dòng)試驗(yàn),證實(shí)分配器卡澀。燃油流量分配器是燃油系統(tǒng)的重要部件,它通過(guò)精密制造的14個(gè)齒輪單元同步運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)達(dá)到向14個(gè)燃油噴嘴等量分配燃油、保證燃機(jī)排氣溫度分布均勻的目的。機(jī)組使用的分配器是SCHERZINGER公司生產(chǎn)的20602型圓形分配器,無(wú)電機(jī),在機(jī)組上使用時(shí)間約6500小時(shí)。該型號(hào)的分配器利用燃油進(jìn)出分配器時(shí)的壓差作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)14個(gè)齒輪單元,在分配器中心位置有一個(gè)與14個(gè)齒輪單元嚙合的大齒圈,利用該齒圈使14個(gè)齒輪單元運(yùn)轉(zhuǎn)速度相同,而精密制造保證了在同一轉(zhuǎn)速下,14個(gè)齒輪單元送出等量的燃油。燃油流量隨分配器轉(zhuǎn)速變化成比例變化而與單個(gè)噴嘴的背壓無(wú)關(guān)。更換燃油分配器后,將換下的分配器拆檢,發(fā)現(xiàn)用于同步的大齒圈出現(xiàn)嚴(yán)重的斷齒和磨損現(xiàn)象。因此,跳閘的原因歸結(jié)為分配器在重油工況下使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、大齒圈的齒被逐漸磨損、材料不斷缺失、強(qiáng)度下降導(dǎo)致突發(fā)性斷齒,最終造成部分齒輪單元卡澀。由于送往各噴嘴的燃油量的差異較大,使透平排氣溫度分散度高造成機(jī)組跳閘。燃油分配器在高溫重油環(huán)境下工作,采用的潤(rùn)滑劑也是重油,而其本身又是一個(gè)極其精密的部件,因此,分配器出現(xiàn)故障是使用重油的電廠燃油系統(tǒng)的常見(jiàn)問(wèn)題。據(jù)了解,各燒重油電廠的燃油分配器的使用壽命不同,這與燃油品質(zhì)和運(yùn)行方式有很大關(guān)系,其控制的更換時(shí)間為1500小時(shí)到4000小時(shí)。因此,合理的使用燃油分配器并在一定時(shí)間后先行更換也是電廠定期檢修工作的一個(gè)重要內(nèi)容。2.3噴嘴的更換和前壓試驗(yàn)對(duì)于使用重油的燃油噴嘴,電廠一般安排每3個(gè)月或機(jī)組運(yùn)行1500小時(shí)后進(jìn)行整套更換,5月初進(jìn)行過(guò)一次更換。從5月中旬開(kāi)始,即在流量分配器損壞之前,通過(guò)燃油噴嘴前壓選擇閥觀察到8、11#噴嘴有前壓高的現(xiàn)象?？紤]到該套燃油噴嘴只運(yùn)行了不到一個(gè)月,先后對(duì)單向閥和選擇閥測(cè)量模塊進(jìn)行了更換和清理,均不能降低前壓。更換8、11#噴嘴后,前壓恢復(fù)正常,三天后又出現(xiàn)了10、11、14#噴嘴前壓高的情況故再次更換噴嘴。除14#噴嘴前壓一直不降之外,其他噴嘴前壓恢復(fù)到正常值。在分配器損壞造成機(jī)組跳閘而進(jìn)行更換后,機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中仍出現(xiàn)3#噴嘴前壓高的情況,而通過(guò)更換噴嘴和噴嘴前單向閥也不能降低前壓。對(duì)換下的噴嘴進(jìn)行流量測(cè)試,其流量也在正常范圍內(nèi),經(jīng)多次查找原因,發(fā)現(xiàn)是前壓選擇閥位置指示與現(xiàn)場(chǎng)噴嘴實(shí)際位置不符。該機(jī)組在出廠時(shí)就有6根油管接錯(cuò)位置,即前壓選擇閥手輪上指示的3、14#位置沒(méi)有對(duì)應(yīng)機(jī)組燃燒室的3、14#噴嘴而是2、12#噴嘴,直接誤導(dǎo)了現(xiàn)場(chǎng)的檢修,這就是為什么屢次更換機(jī)組燃燒室的3、14#噴嘴卻不能使得前壓選擇閥手輪上指示的3、14#噴嘴前壓下降的原因。有問(wèn)題的實(shí)際上是2、12#噴嘴,更換2、12#燃油噴嘴后,前壓恢復(fù)正常。從對(duì)更換下來(lái)的噴嘴所做的流量測(cè)試結(jié)果看,噴嘴內(nèi)部流道有堵塞現(xiàn)象,外觀檢查并無(wú)嚴(yán)重異常的積垢。另外,在噴嘴燃油旋流器的表面有明顯外物損傷的痕跡,原來(lái)直線形的邊緣被打擊后在尖角處出現(xiàn)彎鉤形狀和局部缺損,并有異常的高溫痕跡。鑒于2、12#噴嘴燃油旋流器受損的情況,為確認(rèn)其對(duì)前壓的影響,我們把這兩個(gè)噴嘴清洗后按原樣組裝并進(jìn)行了流量試驗(yàn)。噴嘴的流量為20.64和19.98升/分,略好于清洗前的19.14和18.96升/分,但仍然偏低。試驗(yàn)結(jié)果表明,在排除了積垢對(duì)燃油旋流器通道的影響后,這兩個(gè)噴嘴的前壓高的原因與旋流器受損有很大關(guān)系。分配器上的齒輪碎片進(jìn)入了燃油管路且損傷了旋流器,導(dǎo)致流道變小,由于分配器的作用使得每個(gè)噴嘴的燃油流量是等量的,只與分配器轉(zhuǎn)速有關(guān),因此,在燃機(jī)實(shí)際運(yùn)行中反映出的異?，F(xiàn)象的就是噴嘴前壓升高。盡管碎片很小,估計(jì)不會(huì)對(duì)燃機(jī)造成影響,為機(jī)組安全起見(jiàn),21日凌晨利用機(jī)組水洗的機(jī)會(huì),對(duì)透平的噴嘴和動(dòng)葉進(jìn)行了孔探儀檢查,結(jié)果情況正常,未發(fā)現(xiàn)葉片和噴嘴有外物損傷現(xiàn)象。更換分配器后,在起機(jī)之前進(jìn)行燃油系統(tǒng)的充油頂壓試驗(yàn)(起動(dòng)輕油前置泵,強(qiáng)制打開(kāi)各截止閥,關(guān)閉噴嘴前排污閥,使燃油噴嘴單向閥前承受6bar左右的油壓)以確認(rèn)單向閥的狀態(tài),通過(guò)前壓選擇閥的壓力指示,發(fā)現(xiàn)5、9#噴嘴前壓為零。輕油流量計(jì)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng),從起動(dòng)失敗的排放閥處看到有燃油流出,證實(shí)5、9#噴嘴前單向閥卡澀內(nèi)漏,更換后再次試驗(yàn)正常,但6、12#噴嘴前壓較低,起機(jī)過(guò)程中又出現(xiàn)了6、12#噴嘴前壓異常的情況,具體表現(xiàn)為點(diǎn)火時(shí)兩前壓偏低。到空載全速時(shí),其它12個(gè)噴嘴前壓指示均為15-16bar左右,6#噴嘴前壓為8bar,12#噴嘴前壓為10bar,而燃機(jī)排氣溫度分散度則表現(xiàn)正常,為10℃左右。并網(wǎng)后隨著功率的增加,12#噴嘴前壓不斷上升,在出力超過(guò)45MW后,已超過(guò)其他噴嘴前壓。在基本負(fù)荷時(shí)其余噴嘴前壓為34-36bar之間,12#噴嘴前壓達(dá)到了44bar。停機(jī)更換單向閥后,前壓異常的情況消除。對(duì)更換下來(lái)的單向閥進(jìn)行拆檢,發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有切削下來(lái)的金屬碎片,部分大的碎屑約2到4mm長(zhǎng),寬度為2mm左右,經(jīng)判斷為分配器的齒輪磨損造成的碎片。前壓的異常是單向閥被這些碎片卡澀,處在一個(gè)半開(kāi)的狀態(tài)下,因此在機(jī)組運(yùn)行到空載全速、燃油壓力沒(méi)有達(dá)到足夠高、其它單向閥沒(méi)有全開(kāi)時(shí),6、12#單向閥開(kāi)度大于其它單向閥,造成前壓低。而隨著負(fù)荷的增加,燃油流量和壓力也增加,其它單向閥處于全開(kāi)位置,12#噴嘴前單向閥卻不能再增加開(kāi)度,使得流阻明顯高于其它噴嘴,產(chǎn)生前壓高的現(xiàn)象。6#單向閥在空載全速下前壓是最低的,表示其被卡澀時(shí)的開(kāi)度已經(jīng)很大,可能接近全開(kāi)狀態(tài),因此到基本負(fù)荷后,該噴嘴前壓反而并不顯得特別高。綜上所述,燃油分配器的損壞是導(dǎo)致一系列問(wèn)題的直接原因。由于分配器在重油條件下使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng),齒面磨損日益加重,最終導(dǎo)致強(qiáng)度下降造成斷齒。整個(gè)磨損過(guò)程不斷有金屬粉末進(jìn)入燃油噴嘴,形成對(duì)燃油旋流器的沖刷,如果顆粒較大,則使部件損傷。旋流器在損傷變形后,整個(gè)通流面積變小,導(dǎo)致部分噴嘴前壓升高。同時(shí),還出現(xiàn)了跳機(jī)后單向閥密封不嚴(yán)、卡澀的現(xiàn)象。對(duì)9E燃機(jī)來(lái)說(shuō),這次分配器損壞之前并沒(méi)有出現(xiàn)分配器轉(zhuǎn)速波動(dòng)、燃油流量及功率波動(dòng)、或起動(dòng)時(shí)點(diǎn)不著火、排氣溫度分散度高等異?，F(xiàn)象,而是通過(guò)燃油噴嘴前壓高這一現(xiàn)象來(lái)表明分配器內(nèi)部出現(xiàn)了異常磨損。對(duì)于使用20602型分配器的機(jī)組,在今后預(yù)先判斷分配器故障以便及時(shí)更換時(shí)又增加了一個(gè)參考因素。3燃機(jī)