9E燃氣輪機運行故障的分析與處理

靳士振 于榕榕

摘要：隨著我國經濟的發展，對節能減排的重視程度也越來越深化，高效率、低排放的燃氣輪機發電，逐漸成為主流的發電方式。燃氣輪機具有占地少，負荷調峰快，供電可靠性高等優點。同時能利用其余熱進行供熱，具有良好的能源效益，環境效益，社會效益。本文就 9E 燃機出現的一些運行故障進行詳細分析，希望帶給大家參考意義。

關鍵詞：9E燃氣輪機;運行故障

引言

9E 燃氣輪機是一種以空氣為和燃氣為介質，空氣通過壓氣機送往燃燒室，和燃料噴嘴噴入的燃氣混合燃燒，形成高溫、高壓的燃氣。通過透平噴嘴和動葉膨脹做功，推動透平轉子帶動壓氣機和發電機轉子一起高速旋轉，實現了氣體燃料的化學能轉化為機械能，并輸出電能。做功后燃氣輪機排氣可以引入余熱鍋爐，由余熱鍋爐產生的蒸汽帶動汽輪機進行發電和供熱，實現能源的高效、綜合利用。

1燃氣輪機運行簡介

1燃氣輪機運行原理

最簡單的燃氣輪機裝置包括三個主要部件：壓氣機、透平和燃燒室。燃氣輪機的工作過程是，壓氣機（即壓縮機）連續地從大氣中吸入空氣并將其壓縮;壓縮后的空氣進入燃燒室，與噴入的燃料混合后燃燒，成為高溫燃氣，隨即流入燃氣渦輪中膨脹做功，推動渦輪葉輪帶著壓氣機葉輪一起旋轉;加熱后的高溫燃氣的做功能力顯著提高，因而燃氣渦輪在帶動壓氣機的同時，尚有余功作為燃氣輪機的輸出機械功。燃氣輪機由靜止起動時，需用起動電機帶著旋轉，待加速到能獨立運行后，起動電機才脫開。 [1] 。

2燃氣輪機故障及事故的處理原則

在燃氣輪機運行過程中，機組出現故障，運行人員應該遵循以下處理原則：

2.1在運行過程出現異常時，運行人員應迅速定位異常發生位置，根據運行規程和相關數據參數及時判斷和分析，迅速的找準故障發生原因，并及時處理。如果判斷故障相對嚴重時，應按規程及時停機，防止事故的進一步發展和擴大。

2.2在由于事故造成停機事件后，應著重監視燃機的排氣溫度、滑油油回油溫度、輪間溫度以及各軸承振動是否在正常值，機組缸體有無摩擦異響等。

2.3在機組發生故障時，應及時保存事故發生時，停機前后的運行數據，報警信息，運行曲線，記錄事故發生時的主要現象，并會同各專業進行事故分析總結，避免將來出現同樣的問題。

2燃氣輪機運行故障的分析與處理措施

2.1壓氣機喘振現象

壓氣機是燃機重要部件，它的作用是在透平的拖動下高速旋轉，連續不斷地壓縮空氣，并將升壓和升溫的空氣送入燃燒室參與燃燒與冷卻。由于葉輪的旋轉做功，使壓氣機后端流量容易堵塞，進氣端進氣量不夠。空氣流量出現波動，氣流會沿壓氣機軸線方向產生低頻率和高振幅的振蕩，這種現象稱為喘振。從壓氣機的特性曲線可以看出，當進壓氣機的空氣流量減小，運行工況點進入了喘振邊界線的左側區，就會產生喘振。

喘振現象主要發生在機組啟動和停機過程中，其主要產生原因有：①偏離工況的設計。當進氣流量減少到一定數量時，壓氣機旋轉速度降低，喘振邊界線需計算準確。②防喘閥故障沒有打開。在機組啟機、停機過程中，壓氣機內部的壓力和空氣流量波動比較大，防喘閥打開，調節空氣進出流量，可以防止出現喘振現象。③壓氣機進內部動靜葉結垢，異物堵塞氣體通道等，會使壓氣機通流氣體積減少，引起喘振。④ IGV進氣導葉不動作或動作角度和設定值存在偏差，就容易導致壓氣機進氣流量減少，引起喘振。當機組出現喘振現象時，如果防喘閥不能及時打開，應緊急停機，避免壓氣機葉片等燃機部件造成重大損傷。平時運行維護時，可對防喘閥進行氣動校驗，定期對壓氣機進行水洗等工作。

2.2 質量不平衡故障

由于材料質量、制造加工及裝配等因素的影響，質量不平衡是燃氣輪機最常見的轉子故障，轉子質量中心（質心）與旋轉中心存在偏心距，從而產生周期性的離心力，其主要表現特征為1倍頻振動過大，長時間運行會導致零部件疲勞，嚴重時甚至會誘發軸承磨損破壞以及內部轉子與靜子碰摩等故障現象.

2.3 熱彎曲故障

燃氣輪機處于高溫高壓等復雜工況下，內部最高溫度可達到上千攝氏度，在停機冷卻過程中，都會經歷溫度驟變，發生對流換熱現象，使燃機轉子上下表面形成溫度梯度，熱膨脹受熱不均勻，從而產生熱彎曲變形，并隨著停機時間的累積，熱彎曲形變量達到最大值，導致轉子的質量分布特征發生變化;而燃機再起動后，勢必會導致振動響應特性變化，影響燃機運行的安全性與可靠性。

轉子的熱彎曲形變改變了轉子的質量分布，相當于形成了轉子額外不平衡量，所以這與轉子質量不平衡故障表象特征相似，但是存在著本質的內在機理差別。

2.4燃機部件的氧化和腐蝕

作為燃氣輪機最重要的一個部分，內燃機的高溫零部件在使用前都會涂抹保護涂層，為的就是防止零部件在高溫高壓的環境下出現變形、氧化和腐蝕。但是由于燃氣輪機的運行時間比較長，保護涂層會隨著使用時間慢慢蒸發，高溫零部件漸漸暴露出來，與燃料發生反應，從而影響燃氣輪機的穩定安全運行。

3如何對燃氣輪機的運行進行優化

3.1提高燃氣輪機壓氣機吸入空氣的質量和流量

一般來講，如果燃氣輪機的壓氣機吸入的空氣雜質過多，就會對燃氣輪機的渦輪葉片造成嚴重的磨損和腐蝕。所以為了確保空氣的質量，采用粗慮和精濾的組合方式，對空氣進行過濾，保證壓氣機吸入的空氣為優質空氣。但是需要注意的是要定期更換過濾芯，否則安裝空氣過濾器就失去了意義。另外，空氣流量如果過低，燃氣輪機就會出現壓氣機喘振的狀況，所以要保證氣體入口的流量，避免由于壓力問題引發故障。

3.2備品備件優化配置

燃氣輪機熱通道部件在檢修之前通常會準備一套備品備件，用于檢修過程中對相應的部件進行輪換，輪換下來的部件會先返回制造廠，經壽命評估及修復后再運至電廠。備件不足將影響檢修進程，降低發電收入;備件過剩又會增加庫存成本，占用電廠資金。因此合理的備品備件計劃對于電廠運行的經濟性和可靠性十分重要。相關統計數據表明，9E 燃機一整套熱端部件的價格就接近整機價格的40%;而三菱 F 級燃機的熱通道部件的備件價格也高達上億元。

3.3提高檢修質量

想要保證燃氣輪機穩定運行，必須強化對檢修標準和質量的管理。嚴格按照燃氣輪機運行小時數執行檢修計劃，必要時根據實際情況開展有針對性的檢修工作。認真開展隱患排查，有計劃地提報檢修項目，對于燃氣輪機的核心部件壓氣機、透平以及燃燒部件等，利用停機檢修機會要重點進行檢查，嚴格把控檢修質量關;對于熱工和電氣的相關設備和定值，必須進行校驗和傳動試驗，確保機組能安全穩定運行。

4運維發展思考

及時總結燃氣輪機運維過程中的檢修工藝和方法，逐步建立檢修標準和規范，形成檢修成果科學考核管理機制。同時加強對檢修隊伍專業技能的培養，形成一套完善的技能鑒定模式，培養一支高素質的燃氣輪機運維團隊。

結束語

綜上所述，燃氣輪機是非常復雜的系統，機組運行過程中可能會出現不同的燃氣輪機故障和事故。我們需全面了解燃氣輪機的結構，掌握并積累運行時處理故障的經驗;做好日常的運行維護工作，強化檢修及備件管理等工作，以此來提高燃氣輪機的安全穩定運行。

參考文獻：

[1]孫侃.燃氣輪機運行與維修技術探討[J].數碼設計（下），2019（8）：206.

[2]應雨龍，李靖超，龐景隆，等.基于熱力模型的燃氣輪機氣路故障預測診斷研究綜述[J].中國電機工程學報，2019，39（3）：731-743.

[3]陳兵，孫立娟.9E 燃氣輪機發電工藝控制系統的綜合創新與能效優化[J].內燃機與配件，2019（15）：225-226.

[4]張吉龍，胡靜濤，郭越，等.燃氣輪機遠程故障診斷系統的設計與實現[J].微計算機信息，2007，23（25）：171-173.