Поддръжка на газови турбини: от измиване на компресора до горещия участък е дисциплинираната, участък по участък поддръжка на индустриална газова турбина, обхващаща филтрацията на входящия въздух, измиването на аксиалния компресор, горивната система и лопатките и направляващите елементи в горещия участък, които носят термични бариерни покрития и страдат от термична умора.
Двигателят е една аеро-термодинамична верига: замърсяването отпред повишава топлинния разход навсякъде, а изгоряла част от горещия участък може да съсипе редовете зад нея. Ефективната поддръжка третира всеки участък според собствения му „часовник“ на деградация, като наблюдава цялата машина чрез данни за вибрации и температура на изгорелите газове.
Всеки килограм въздух, който турбината „вдишва“, преминава през входния корпус. Голям индустриален агрегат поема стотици хиляди кубични метра на час, така че дори следи от прах, сол, въглеводороди или прашец се натрупват бързо върху аерофойлите на компресора.
Многостепенната филтрация (защитни навеси, коалесцентни филтри, предварителни филтри и високоефективни финални филтри клас EPA или HEPA) държи частиците навън и защитава покритията на лопатките.
Поддръжката тук е проста, но неподлежаща на компромис: следете диференциалното налягане на филтрите, сменяйте елементите преди спадът в налягането да „ограничи“ компресора и проверявайте за пропускване на сол и влага при крайбрежни и офшорни обекти.
Замърсителите във въздуха, които преминават през филтрите, се отлагат по лопатките на компресора и променят техния аеродинамичен профил. Резултатът е загуба на масов поток, спад на съотношението на налягане, повишен топлинен разход и намалена мощност, често с няколко процента преди някой да забележи. Измиването с вода възстановява повърхностите. Има два режима:
Добре структурираната програма използва чести онлайн измивания за поддържане на производителността и периодични офлайн измивания за нейното нулиране, базирайки се на измерената ефективност на компресора, а не на календара.
Камерите за горене, дюзите за гориво, вътрешните облицовки, преходните елементи и запалителите се намират в зоната на най-висока постоянна температура на пламъка. Сухите нискоемисионни системи (DLE, наричани още dry low NOx) са особено чувствителни: износени дюзи или напукани облицовки преместват пламъка, повишават емисиите и нарушават температурния профил, влизащ в турбината.
Инспекцията на горенето е задачата с най-къс интервал сред големите операции и е фокусирана върху откриване на пукнатини, състоянието на покритията върху облицовките и преходните елементи, както и върху проверки на потока през дюзите.
Неравномерното разпределение на горивото се проявява надолу по потока като увеличаващ се температурен разброс на изхода много преди хардуерът да се повреди.
Направляващите елементи (vanes) и лопатките (buckets/blades) на турбината работят при температури на газовете над точката на топене на базовия метал и оцеляват единствено благодарение на вътрешно охлаждане и покрития.
Механизмите на повреда включват термична умора от цикли старт-стоп, пълзене при продължително натоварване, оксидация и гореща корозия при високи температури, както и отлющване на термичното бариерно покритие (TBC). TBC обикновено са ютрия-стабилизирана циркония върху MCrAlY или алуминиден свързващ слой; когато керамиката се отлющи, сплавта прегрява и изгаря.
Поддръжката на горещия участък включва бооскопска инспекция , възстановяване на покритията или подмяна на лопатки и стриктно проследяване на живота при нискоциклово умора. За частта от работата, свързана с покритията, вижте нашите указания за инспекция на покрития .
Тъй като отварянето на турбина е скъпо, бооскопът е основният инструмент за състоянието. Чрез посветени портове инспектор преглежда лопатките на компресора, хардуера на горивната камера и първите степени на турбината без пълно разглобяване, улавяйки пукнатини, загуба на покрития, контакти (rubs) и повреди от чужди предмети. Големите ремонти се планират в еквивалентни експлоатационни часове (EOH), които претеглят изгорелите часове и добавят санкция за всяко стартиране, тъй като термичната цикличност движи умората. Фактическите стойности са специфични за OEM и модел; цифрите по-долу са представителни интервали за тежки индустриални машини и не заменят ръководството за поддръжка на производителя.
| Ниво на инспекция | Типичен интервал (EOH) | Основен обхват |
|---|---|---|
| Инспекция на горенето | ~8,000 | Вътрешни облицовки на горивната камера, дюзи, преходни елементи, запалители |
| Инспекция на горещия газов път | ~24,000 | Дюзи и лопатки на стъпки 1 и 2, покрития, охлаждане |
| Основна инспекция | ~48,000 | Пълно разглобяване: ротор, лагери, всички редове лопатки |
Таблицата по-долу свързва всеки участък с доминиращата му деградация и съответната реакция, менталният модел, който планиращият поддръжка използва при оформянето на обхвата на спирането.
| Участък | Доминираща деградация | Действие за поддръжка |
|---|---|---|
| Вход / филтрация | Натоварване на филтрите, пропуск на сол и прах | Мониторинг на диференциалното налягане, смяна на елементите |
| Аксиален компресор | Замърсяване, ерозия, загуба на ефективност | Онлайн и офлайн измиване с вода, инспекция на лопатките |
| Горивна система | Пукнатини в облицовките и дюзите, износване | Инспекция на горенето, ремонт на пукнатини, проверка на потока през дюзите |
| Горещ участък (направляващи/лопатки) | Термична умора, пълзене, оксидация, отлющване на TBC | Бооскопска инспекция, възстановяване на покрития, подмяна на лопатки |
| Ротор и лагери | Износване, небалансираност, повреди по шийките на лагерите | Основна инспекция, подравняване, балансиране |
Между спиранията турбината се наблюдава непрекъснато. Вибрациите на вала при лагерите на компресора и турбината сигнализират за небалансиране, контакти, износване на лагери и повреди на лопатките; възходящите тенденции налагат бооскопска проверка преди следващия планиран прозорец.
Разликата в температурата на изгорелите газове, разликата между термодвойките по окръжността на изхода, е ранно предупреждение за горещия участък и горенето: един висок или нисък канал насочва към конкретна изгоряла или блокирана дюза.
Четенето на тези сигнатури заедно е мястото, където анализът на вибрационния спектър доказва своята полза, а същата дисциплина на мониторинг се пренася към поддръжката на парни турбини в комбинирани циклови централи.
Свързването на смяната на филтрите, цикли на измиване, находките от бооскопа и броячите EOH в единен план е точно това, което трябва да прави платформа за поддръжка. Резервирайте демонстрация на Fabrico, за да видите как интервали, основани на EOH, и данни за състоянието се управляват на едно място.
Онлайн измиване се извършва при натоварване и почиства главно предните степени на компресора, за да забави замърсяването. Офлайн (crank) измиване се прави при изключена машина и завъртяна бавно с цел почистване на целия компресор и възстановяване на загубената производителност. Повечето обекти използват и двата метода.
Стартирането причинява много повече термично-уморно увреждане отколкото постоянното работене. EOH конвертира изгорелите часове и стартирания в едно число, като добавя „санкция“ за всяко стартиране, така че турбина с много стартирания достига до инспекции по-рано от машина, работеща в базово натоварване.
Увеличаващият се разброс между термодвойките на изхода обикновено сигнализира за неравномерно горене, износена или блокирана дюза за гориво, или за повреда в горещия участък. Това е водещ индикатор, който налага инспекция на горенето или бооскоп преди настъпване на неизправност.
Термично бариерно покритие (TBC) е керамичен слой, обикновено ютрия-стабилизирана циркония върху метален свързващ слой, който изолира лопатките и направляващите от горивните газове. Когато то се отлющи, сплавта прегрява и окислява, затова състоянието на покритието определя живота на горещия участък.
Вход
Блог
