燃氣輪機起動過程故障排除方法

劉齊 霍志勇 齊立武

摘要：現階段，燃氣輪機廣泛應用在工業、船舶以及電力等機組系統中，并發揮著良好的應用效果。但是對于燃氣輪機的起動過程來說，常常會受到各類因素影響，導致燃氣輪機在起動環節出現各種故障，如果不能及時的排查和處理燃氣輪機故障，就會影響整個機組運行，從而引發更大的故障，不利于企業的發展。為此，文章基于燃氣輪機起動過程中常見的故障類型進行分析，并針對這些故障提出有效的排除對策，保障燃氣輪機的平穩運行。

Abstract： At this stage， gas turbines are widely used in industrial， shipbuilding， and electric power generation systems， and they are exerting good application effects. However， for the starting process of a gas turbine， it is often affected by various factors， resulting in various failures of the gas turbine during the starting process. If the failure of the gas turbine cannot be checked and dealt with in time， it will affect the operation of the entire unit and cause greater failures. ， Is not conducive to the development of enterprises. For this reason， the article analyzes the common fault types during the starting process of the gas turbine， and proposes effective troubleshooting countermeasures for these faults to ensure the smooth operation of the gas turbine.

關鍵詞：燃氣輪機;起動過程;典型故障;排除對策

Key words： gas turbine;starting process;typical failure;troubleshooting countermeasures

中圖分類號：U664.131? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）23-0122-02

0? 引言

受到經濟全面發展的影響，人們對能源系統引發的環境問題也越來越重視。隨著燃氣輪機的不斷推廣與應用，有效降低了企業投資成本，提高靈活度，同時憑借高效的運行和環保特點，得到了廣泛推廣與運用。燃氣輪機起動系統主要包括啟動馬達、燃油系統、控制器、點火系統等幾個部分。當燃氣輪機起動開關開啟時，首先由啟動系統根據控制指令進行逐步提高系統壓力，當液壓的壓力升高到一定值后，馬達運轉，通過棘輪離合系統帶動汽輪機開始運行，當汽輪機轉數達到供油轉數后，控制系統接收燃油系統傳輸的指令，并根據指令進行共有操作，當高壓壓氣機的轉數符合點火轉數時，點火系統便開始工作，然后燃氣輪機轉數逐漸平穩，從而燃氣輪機順利起動。但是在燃氣輪機的長時間運行中，難免會出現各類故障問題，而起動故障屬于燃氣輪機的典型故障，只有做好燃氣輪機起動過程中的故障分析與排查，才能保障燃氣輪機的可靠運行，促進企業的健康發展。

1? 燃氣輪機起動故障

針對我國燃氣輪機起動的過程和方法進行了細化和分析，主要可以將其分為三個步驟，以某一類燃氣輪機啟動階段為例，第一步驟是燃氣輪機啟動時電機在加速器上開始快速旋轉，同時啟動電機在加速器上帶動傳動盒上的轉動，同時啟動電機在加速器上改變了帶動燃氣輪機的轉子上快速旋轉，使得燃燒室內部進行了噴油式點火，這個步驟被稱之為加速器的冷態運行階段。第二個點火階段從燃氣輪機向整個燃燒室內部提供了燃油，控制系統也跟之提出了點火的指令，同時燃油電磁閥也根據這個點火指令自動打開，燃燒室在高溫下點火后，在渦輪作用下促使燃氣產生高溫，然后燃氣輪機的渦輪轉子不斷地加速，直到起動機脫扣第二個點火階段才完成。這個運行階段伴隨著燃燒室渦輪不斷地做功，使得燃氣輪機的轉子運行速度增大，同時起動電流逐漸減少，起動電機也逐步推動，當機組達到脫扣轉速時，渦輪帶動壓氣機轉子進行同步旋轉作用。第三階段是熱態加速階段，此階段燃氣輪機起動機已經退出做功，渦輪持續帶動轉子旋轉。整個燃氣輪機的起動過程包含多個階段，同時也是整個系統運行的關鍵階段，同時起動過程中也容易受到各類因素的影響，進而出現故障問題。常見的燃氣輪機啟動故障包括點火失敗、燃氣高溫以及氣動懸掛等故障。

1.1 燃氣輪機起動電機設備故障分析和排除? 當燃氣輪機啟動系統運行時，起動電機設備故障是一種典型的故障，產生這一故障的原因有很多種，當燃氣輪機起動系統在第一階段加速運行時，起動電阻機會帶動燃氣輪機加速運轉，如果在進行點火前燃氣輪機轉子的轉速沒有達到程序標準值，那么控制系統就會執行停機指令。燃氣輪機沒有達到點火轉速就會出現燃氣輪機起動失敗的現象，而一般引發這個故障的原因都是由于燃氣輪機啟動系統運行異常，具體原因包括以下幾種：①燃氣輪機起動電機沒有按照規范進行起動運行，導致電機流過的電流超出額定電流標準，最終造成起動電機線圈燒毀，最終導致燃氣輪機起動失敗;②燃氣輪機起動系統的電機接線位置松動，當出現虛接時也會引發電流流通受阻，從而出現燃氣輪機起動失敗故障;③燃氣輪機控制系統發出指令后，控制箱接觸器并沒做出閉合操作，也是引發燃氣輪機起動失敗的主要原因;④當燃氣輪機起動電機控制箱體內的線路連接不暢，也會導致電機運行異常，從而影響燃氣輪機無法順利起動。

在燃氣輪機起動運行前，必須做好各個機組線路的鏈接與檢查，做好線路連接排查，并緊固每條線路。當燃氣輪機起動電機運行時，還要時刻關注燃氣輪機起動電機的電流情況，避免電機的電力過大引發故障，如果燃氣輪機起動電機無電流通過，也要及時檢查接觸器是否按照指令執行閉合操作，及時做好故障定位，有效解決故障。

1.2 燃氣輪機點火失敗故障分析和排除? 燃氣輪機向燃燒時提供燃油霧化空氣，燃油閥門打開，如果在執行點火指令后，控制系統并未檢測到燃氣溫度出現變化，那么控制系統會直接判定點火失敗，從而執行停機指令。

結合多個故障案例分析來看，燃氣輪機點火失敗的故障原因主要包括以下幾個方面：①燃氣輪機點火裝置故障，又或者點火裝置控制器出現故障，導致在點火時無法正常產生火花，最終致使燃氣輪機點火失敗;②燃氣輪機壓送空氣減壓閥異常，從而導致燃氣霧化空氣的壓力不穩，從而導致燃料不足，也是影響點火的主要原因;③燃氣輪機燃油管路故障，導致燃料泄露，又或者電磁閥無法正常打開，燃料進入燃燒室的比例較少，無法完成點火;④燃氣輪機燃油霧化空氣溫度較低，導致燃油運動粘度小，從而出現點火困難。

為此，在燃氣輪機起動前，工作人員還要仔細檢查點火設備，查看點火器供電情況，在控制系統發出點火指令后，還要及時查看燃油霧化空氣的壓力情況，電磁閥開關是否正常開啟，同時關注燃油壓力以及溫度是否正常，確保所有數字都正常時，才能保障燃氣輪機正常點火。

1.3 燃氣輪機燃氣超溫停機故障診斷和排除? 當燃氣輪機在起動時，通過燃料和空氣在燃燒室內會產生劇烈的放射性化學反應，致使其在燃燒室內的溫度迅速提高，渦輪轉子和葉片以及傳動軸承都需要能夠承受較大的熱應力，因而很容易就會發生熱部件的故障，為了避免燃氣的超溫給熱部件帶來的損害，燃氣輪機也配備了超溫停機的保護。燃氣輪機在起動環節中相關工作人員也要時刻注意到燃氣溫度的變化，對于燃氣輪機可以采取一種機械性的液壓式燃油溫度調節控制系統，當發生了燃油溫度調節不合理時，就可能會使汽車出現高溫故障，從而直接引發了燃氣輪機的停止運行。

因此，為了避免燃氣輪機超溫停機故障，可以采取以下解決措施：①在燃氣輪機起動之前要結合實際的外界溫度對燃油進行調節，通常情況下大氣溫度提升4℃，通過調節慢車螺釘防止超溫故障;②當燃氣輪機處于熱應力狀態時，當燃氣輪機再次啟動前可以采用冷吹措施，從而快速降溫，避免超溫停機故障的出現;③在燃氣輪機起動時，還要密切關注有壓力和燃氣溫度上升速率，如果升升溫度過高，應該及時手動停止燃油據，避免燃油超溫故障。

1.4 燃氣輪機起動懸掛故障診斷與排除? 當燃氣輪機轉速沒有達到慢車轉速而停止上升，燃氣輪機轉速也逐漸下降最終停轉，而這一故障就稱之為氣動懸掛故障。當燃氣輪機出現氣動懸掛故障后，會對燃氣輪機造成較大的損傷，從而影響使用壽命。一般燃氣輪機起動懸掛故障包括冷懸掛故障和熱懸掛故障，冷懸掛故障的產生原因一般是由于燃氣輪機起動時燃油供應不足，導致渦輪做功不足，從而影響燃氣輪機壓力機轉速。熱懸掛故障主要是燃氣輪機溫度過高，導致燃氣的溫度提升過快，但轉速卻無法上升到自持轉速，從而導致轉速停滯，引發燃氣輪機起動失敗。

為此，當燃氣輪機發生懸掛故障時，如果燃氣溫度較低，可以判斷為冷懸掛故障，這時相關人員可以采用手動短暫調節燃油調節系統，實現慢車油量增加，在燃氣輪機啟動前還要結合大氣溫度對燃油進行調整，以此來避免懸掛故障的出現。如果懸掛故障發生時燃氣溫度偏高，這時可以診斷為熱懸掛故障，可以對機組進行冷吹再啟動，如果燃油壓力過高還要合理調節燃油量。

2? 燃氣輪機附件故障

2.1 壓力信號器故障

燃氣輪機是一種高速旋轉的機械設備，在其運行的過程中需要不斷地采用潤滑油來保持其機械的潤滑，而且滑油的壓力也是保證滑油供給正常的一個重要基礎依據，如果滑油的壓力過高，那么這個壓力的信號器就會出現閉合，當燃氣輪機在高速運行過程中控制單元采集了一個閉合的信號后，便可以執行緊急啟動停機的指令。但是當燃油的壓力信號器不正常時，也可能導致汽車的燃氣渦輪機暫時停止。

在燃氣輪機出現滑油壓力不足的現象時，操作人員首先要觀察滑油和燃油管理壓力是否正常，如果壓力值在運行范圍內，可以判定是壓力信號器引發的故障，應該及時短接壓力信號器，維持燃氣輪機穩定運行，當停氣后及時更換壓力信號器。

2.2 放喘放氣閥故障

燃氣輪機壓力機一般都設有防喘振放氣閥，而如果防喘振放氣閥沒有按照規定進行大塊，就會導致燃氣輪機出現喘振故障，從而影響燃氣輪機運行效率，還會產生噪聲。

為此，在燃氣輪機運行過程中，要嚴格按照規范打開放喘放氣閥們，并及時檢查壓縮空氣壓力是否正常，如果放氣閥機械出現卡滯，那么應該更壞或者拆除，并做好定期的養護工作。

3? 結束語

綜上所述，隨著我國現代工業的全面發展，推動了燃氣輪機的現代化水平，在最新技術的支持下，提高了燃氣輪機運行的可靠性，通過對燃氣輪機發故障診斷分析，全面優化了燃氣輪機的運行效率，提高了燃氣輪機的運行安全，同時也減少了燃氣輪機受到故障的影響，提高燃氣輪機使用壽命，推動我國發電事業的長遠發展。

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