燃氣輪機喘振故障分析

雷獅子 李振 王世龍

摘要：喘振是燃氣輪機運行過程中常見的故障之一，導致其發生的原因很多，而且一旦發生將會對設備的正常運行產生嚴重的影響，不但會增加能耗、降低生產效率，同時還會縮短設備使用年限。為有效解決燃氣輪機喘振故障的發生，就需要結合設備自身特點，從實際生產角度出發，對各項影響因素進行分析，選擇合適的措施進行管理，爭取不斷提高燃氣輪機運行效果。本文對燃氣輪機喘振故障原因以及處理措施進行了分析。

關鍵詞：燃氣輪機;喘振;振動特征

燃氣輪機是天然氣和電力行業生產中重要設備，具有結構緊湊、運行安全、熱效率高以及污染少等優點。但是其在運行過程中會受外界因素影響，導致設備在運行時出現喘振故障，對設備性能與安全造成影響。

1.燃氣輪機喘振故障分析

燃氣輪機出現喘振故障主要是因為氣流脫離，在設備運行過程中，受葉輪旋轉因素影響，會使得氣流脫離情況迅速擴大到整個燃氣輪機通道，造成通道堵塞。因為前方通道被氣流堵塞，出口反壓降低，當出口反壓降低到一定限度后，通道堵塞情況會解除，這樣堵塞在通道內的氣流會一涌而下，最終進入到壓氣機內的空氣流量超過設備后方所能排泄的流量，反壓急劇增高再次形成通道堵塞現象。

2.燃氣輪機喘振故障原因分析

2.1機組偏離設計工況

在壓氣機中出現不穩定的喘振現象，主要是因為在壓氣機在啟動和停止的過程中，氣體流量減小到一定程度時，繼而發生了氣流的脫離現象而引起旋轉失速，當氣體體積流量持續減少時，旋轉失速加劇從而引發了不穩定的喘振現象。

2.2防喘放氣閥未打開

防止喘振的主要方法為在壓氣機在啟動和停止的過程中，壓氣機內部空氣的空氣流量和壓力的變化幅度較大，用防喘閥通過對壓氣機進出口氣流量的調節，從而防止喘振的發生。然而在防喘閥失靈、空氣流量和壓力變化較大，喘振現象也會有發生的可能。現實工作經常性的維護與巡視，可以有效的避免喘振發生。

2.3氣流通道堵塞

由于氣流中雜質長期累積導致氣流通道內結垢堵塞，從而導致了氣體流動阻力增加，引起了體積流量減少，從而容易發生喘振的故障。現實中主要有以下情況會發生堵塞現象，即空氣過濾器堵塞，葉片表面產生雜質等。

3.燃氣輪機喘振故障解決措施分析

3.1設置可調導葉

機組啟動時壓氣機偏離設計工況會直接導致燃氣輪機出現喘振故障，為解決這一問題，可以在壓氣機進口位置設置流線型可調導葉。這樣在設備啟停過程中就可以對IGV角度進行調節，并控制導流葉片出氣角度與大小，通過調節前幾級靜葉片出氣角度，避免壓氣機運行過程中出現偏離工況情況的發生。

3.2減小氣流阻力

為避免在設備運行過程中，氣流對通道造成堵塞，需要定期對壓氣機進行清理，并對級間壓差的變化進行監控與測量，對其中存在的污垢及時進行清理，以此來降低氣流流通阻力，達到增加氣流體積流量的目的。例如某發電廠MS1002D型燃氣輪機組運行過程中，因為壓氣機排氣通道被氣流堵塞而出現喘振故障，通過對氣流通道的及時清理，將喘振故障解除[2]。

3.3中間級放氣

對燃氣輪機進行中間級放氣處理，主要是避免設備啟停過程中防喘放氣閥未打開的問題，因此需要做好對其狀態的監測，保證其處于正常工作狀態。就電廠燃氣輪機運行特征來看，設備在較低轉速狀態下，壓氣機會因為“前喘后堵”而出現不穩定以及喘振問題。選擇利用中間級放氣的方式，對100WEG206燃氣-蒸汽聯合循環機組進行處理，有效的解決喘振故障[3]。另外，防喘放氣閥的存在對保證燃氣輪機正常運行具有重要意義，這樣在選擇生產流程中燃氣輪機時，應盡量選擇用新型設備，確保防喘放氣閥設計合理，以及具有自身監測系統，可以保證其長期處于正常工作狀態，對于未打開的應實時報警，通過及時調整來保證燃氣輪機的正常運行。

3.4做好喘振后檢查

喘振故障會對燃氣輪機甚至周圍設施造成危害，因此在對燃氣輪機進行喘振故障檢查時，還需要做好相關設備的檢測。例如防喘放氣閥檢查，檢查其運行曲線，確定故障處理后啟動與停機是否正常關閉;壓氣機進口可調導葉IGV，對靜葉間距以及IGV位置進行檢測，確定整個偏差與單個靜葉之間偏差是否滿足要求;執行結構檢測，檢測壓氣機支撐上表明執行機構托架移動痕跡，以及安裝IGV執行機構托架是否正常;動葉靜葉檢查，檢查壓氣機出口區域金屬部件、進口區域損壞的靜葉或者動葉等是否存在異物;進氣道檢查，確定濾網元件是否被損壞，能否正常運行，對于不能正常運行的元件需要及時進行更換，保證燃氣機可以正常運行。

4.結束語

燃氣輪機在運行過程中出現喘振故障，不但會影響設備運行效率，嚴重的甚至會對設備造成損傷，縮短運行年限。因此，在生產過程中必須要做好對燃氣輪機工作狀態的檢測，結合喘振故障現象進行分析確定發生原因，并在此基礎上選擇有效的措施進行處理，做好防喘放氣閥、進口導葉以及防喘開關等部位的檢查與功能校驗，并且保證質量，通過多方面管理，減少燃氣輪機喘振故障發生的概率。

參考文獻：

[1]宋光雄，張亞飛，宋君輝.燃氣輪機喘振故障研究與分析[J].燃氣輪機技術，2012，04：20-24.

[2]張亞飛，張巍.燃氣輪機喘振故障診斷方法研究[J].華東電力，2013，02：475-477.

[3]瞿虹劍，徐剛，王鑫.V94.3A型燃氣輪機喘振分析[J].上海電力，2011，03：224-226.

作者簡介：

雷獅子（1985-），男，陜西西安人，漢族，職稱：助理工程師，學歷：大學本科。研究方向：燃氣輪機維修。

李振（1987-），男，山東聊城人，漢族，職稱：工程師，學歷：大學本科。研究方向：燃氣輪機維修。

王世龍（1986-），男，河北滄州人，漢族，職稱：工程師，學歷：大學本科。研究方向：燃氣輪機維修。