燃氣輪機異常故障分析及對策研究

徐 斌

（深能安所固電力（加納）有限公司，廣東 深圳 518000）

隨著技術的創新與發展，燃氣輪機得到了更加廣泛的應用，在國內外發電行業中展現了良好的作用，為了保證燃氣輪機運行的穩定，則需要做好定期維修，及時發現設備運行問題。當前，供電用電質量得到了越來越多人的關注，這也就對電廠運行與質量提出了更高要求。當前，燃氣輪機工作壓力大，設備負荷重，運行過程中溫度高，處理不當就會出現問題，影響到設備的穩定性，只有全面解決好高速轉動機械的故障問題，才能保證供電用電質量。在此條件下除了日常的必要檢測，還需要科學的維護，以此，全面保證機組良好穩定運行。

燃氣輪機在實際應用中，有著非常廣泛的用途，當前最為主要的用處就在于對航空、船舶、天然氣輸送及發電等領域的貢獻。雖然是機械性設備，但是和其他設備相對比，其內部的結構更加復雜多樣，運轉過程更加精密嚴格，這也是汽輪機在運轉過程中經常會出現故障的原因。燃氣輪機服役過程中難免會出現問題，只有全面依靠先進的技術支撐，才能及時發現故障點，快速進行解決，使設備能夠在良好的環境下全面運轉；如果不能及時發現問題，就會導致燃氣輪機“帶障”運行，控制不當，就會越來越嚴重，最終造成極惡劣后果。燃氣輪機運轉環境較為惡劣，特別是在日常的運行中，需要不斷進行啟動、停車及變換工況，這時就會對各種部件產生摩擦，很多的部件在長期的工況運轉下，還會出現高溫通流、循環熱載荷和機械載荷等情況，影響到設備的良好運轉，對設備正常運行造成非常大的威脅。很多的設備需要長期使用，如果不注意檢修與維護，就會在長期使用中出現問題，如各部件的退化、老化、陳舊等，造成設備整體性能上的失效，只有不斷提高檢修能力，及時發現故障成因，才能更好地維護設備正常運轉，確保發揮設備優勢。

1 燃氣輪機檢修策略

我國燃氣發電廠較多，要想全面進行設備的檢修，則要根據設備運行時長進行計劃安排，這也是電廠進行調峰的成因。進行設備檢修時，要形成規范標準，要想既保證電廠良好運轉，又不影響設備運行，需要全面做好計劃方案，形成科學合理的檢修計劃，確保燃氣輪機檢修的經濟性。

1.1 加強燃氣輪機的日常檢查與維護

當前，我國燃氣發電廠都是超出負荷運行的，特別是在經濟發達地區，對電力需求更多，電廠要想保證電力的供應，則需要調峰運行，以此保證當地的用電需要。設備在長時間的運行中，需要進行檢修才能保證正常運行，燃氣輪機檢修成本較高，要想全面做好日常的維護，則要進行低成本運行，并根據設備的情況，尋找廠商進行維護，這樣才能更好地實現燃氣輪機檢修經濟性，保證運行的成本。燃氣輪機大部分依賴進口，我國受核心技術限制，不利于設備的日常維護，要想全面做好設備的檢修與維護，則要依靠國外的專業人員。目前看，燃氣輪機檢修成本不僅是人力成本，還有設備更換的成本。要由專業技術人員做好日常的維護，做好設備運行的質量評估，從專業技術角度做好設備的保養工作。維護成本是影響設備運行的條件，只有全面做好計劃，根據燃氣輪機制造商維護手冊進行檢修，才能更好地保證成本，實現良好的經濟效益。建立自有的維護隊伍，對設備的日常維護與檢查是很重要的，能夠有效減少設備運行中的隱患，及時發現小故障，通過小問題的解決避免出現部件損壞現象。設備進氣濾網運行情況關系到設備的運行速度與質量，要及時檢查，對雜質過多的進行更換清理，一般情況下，燃氣輪機進氣濾網在運行過程中，會阻擋部分污染物，通過濾網隔離空氣顆粒物能夠保證設備穩定性，如果濾網性能不好，那么部分設備就會在空氣口處進入大量污染物與顆粒，導致設備的葉片與轉子部件出現問題，只有全面做好日常的維護，才能更加科學地減少故障率。

1.2 傳統檢修與狀態檢修相結合

燃氣輪機主要依靠進口，如果單純依賴國外的專業人員進行檢修，會影響到設備的壽命，那么，就需要我國技術人員通過對其技術的研究，不斷開發新技術，打破技術壁壘，做好設備的日常檢修。傳統檢修計劃中，設備要嚴格按照制造商要求進行檢修，不但成本高，而且還受制于國外，如果設備出現問題不解決，其后果非常嚴重，甚至會導致設備報廢。目前看，我國的燃氣發電廠不論是規模上，還是發電量上，設備都在超出范圍運行，如果檢修不及時，則會造成運行問題，要建立以實際工況為基礎的良好模式，有效延長機組使用壽命，在不影響正常運轉的情況下，做好科學合理檢修，這樣就能夠及時發現問題，有效降低安全隱患，全面延長燃氣輪機設備壽命，提升電廠經濟效益。

1.3 優化設備備件的配置情況

燃氣輪機配件價格高，如果是常年備用，還會占用大量的資金，針對電廠的運行情況，要全面做好計劃與預防。如果是單純依賴進口配件，成本費用高、操作復雜、占用時間長，這種方法不是直接解決問題的方式，還會影響到電廠的經濟效益。當前，隨著我國經濟的不斷發展，電力需求量增加，發電廠不斷擴大自身的規模，要想全面實現技術自主，不但要在技術上進行自主研究，還要與國外的生產廠商進行簽約，使配件得到長期穩定的供給，建立與廠商的檢修服務合約。這樣一來，就可以用相對優惠的價格來選購備件，不但不用事前準備，還會得到優惠，集中對部件做好整體性的修理、返廠、檢樣等，節省了運行的成本。根據設備的用氣量參數，做好設備整體計劃，按制造商提供的技術文件與檢修間隔時間要求，避開機組檢修過于集中的情況，做好時間間隔才能保證電力供應的穩定性。

1.4 逐漸建立企業自身的檢修隊伍

隨著我國技術的不斷發展，對國外的技術依賴性越來越小。當前，雖然我國燃氣輪機設計與制造工藝還不成熟，但是在技術驅動下，相關的技術也不斷完善。要根據現有的技術水準，建立自己的隊伍，加大學習研究力度，不斷吸取國外設計與制造經驗，可以根據電廠實際，安排專人前往國外學習檢修技術，通過以老帶新的方式，不斷總結經驗，形成自主技術，逐步擺脫對國外制造廠商的檢修依賴。

2 發電廠燃氣輪機檢修特點分析

2.1 燃氣輪機的檢修特點

燃氣輪機檢修主要包括小修、中修和大修三種方式，設備按時進行檢修才能更好地保證設備的穩定與安全。當前，國內大型燃氣輪機設計和制造還不完善，一部分部件還依靠進口，自主能力不強，對于技術性問題，還不能自主進行檢修，要依靠外部的專家進行，很多的地方還較為薄弱，技術人員如果不能及時到位，則無法進行全面的檢修，這也就給汽輪機運轉帶來了時間差，影響到了設備的正常運轉。對于大型燃氣輪機的結構性部件，需要進行更換才能保證良好的運行，也就是說，一個維護流程下來，需要經過多重環節才能完成，包括換部件返廠—檢查—評估—修復—發電廠安裝等多種程序，這樣能夠確保修復質量，但這樣做不僅浪費時間與精力，還會給電廠帶來成本的增加。

2.2 燃氣輪機的檢修周期

在國內，許多制造商都是一樣的流程，不論是哪一個廠家的產品，如果進行檢修，都需要大量的時間，要依據設備的周期計劃才能完成檢修。一般情況下，是通過以等效運行時間或啟動停止次數數據來確定燃氣輪機檢修規模與檢修周期。

3 燃氣輪機異常故障及對策

3.1 燃氣輪機啟動時點火失敗的原因及處理方式

燃氣輪機啟動過程中，往往不能一次性點火成功，要多次點火才能成功，要想全面保證燃氣輪機點火成功率，則需要做好科學維護，點火失敗原因主要有以下六個方面：一是點火變壓器出現故障。如果設備運行的環境質量不好，會導致點火電極潮濕，容易出現點火失敗的情況。水洗后應盡可能對點火變壓器進行檢查，全面保證點火電極干燥，才能避免失敗；二是天然氣系統不嚴。如果潮濕空氣進入，就會出現積水現象，日常要做好天然氣管線檢查，保證絕緣性能良好；三是火花塞和火焰探測器出現問題。火花塞和火焰探測器要做好定期檢測，避免出現點火嘴變形、松動、燒壞、氧化、生銹的問題，對出現的問題，要及時做好更換，保證庫存備件完好無損；四是閥間放散閥、速比閥和控制閥故障。點火壓力不足，無法及時點火，要加大對易損元器件的試驗，避免出現故障問題，影響點火成功率；五是燃機點火天然氣熱值低。燃氣輪機啟動前更改啟動邏輯條件，增加天然氣控制閥開度才能確保一次性成功；六是熱通道損壞。通過日常的檢修，及時發現問題故障，做好整改消缺，提高設備安全性。

3.2 速比閥和控制閥閥間壓力高的故障處理

速比閥是重要的部件，能夠充分保證設備運行時機組需要的進氣量，同時也能夠保證事故中及時切斷燃機進氣量，使設備能夠安全穩定地運行。機組啟動點火中，速比閥指令與反饋偏差大，速比閥不能及時關到工況標準位置，導致閥門卡澀或閥門內漏，往往會出現關不嚴的情況，如果速比閥執行不到位就會出現指令反饋偏差大的跳機現象。只有做好日常的速比閥和控制閥試驗，才能發現問題，及時做好修復，保證設備穩定運行。

3.3 燃氣輪機啟動時振動較大的故障處理

機組啟動要各個部件的緊密配合，當轉子受熱均勻后會自動下降到規定的安全范圍內。如果不在范圍內出現數值增加的情況，那么設備就會報警；如果出現了連續性升高，就需要及時停止設備運行，緊急停機后對故障情況做好分析處理。設備的不平衡量存在于透平轉子上，燃氣輪機前后兩個聯軸器加上一定的配重，就會全面解決好轉子不平衡的振動問題，如果處理不好，把配重加到非平衡部位，也會影響設備的轉動，引發多點多工況振動。振動過大與瓦溫間存在明顯聯系，要全面分析非故障作用下的振動問題，以動平衡徹底解決機組振動大的故障。這樣就能夠通過簡單的方法避免揭缸檢修帶來的麻煩，動平衡檢修大大縮短了排查故障的時間，保證了設備的連續穩定運行。

3.4 進口可轉導葉故障使潤滑油進入壓氣機和燃燒室的處理方式

燃機轉速如果達到100%全速，葉片處于最小開度34 度，壓氣機5 級抽氣處將出現負壓區的現象，在這樣的狀態下運行，設備就會產生問題，如果在負壓增加的情況下，軸承兩端就得不到有效壓力，相應的空氣密封就會不良，軸承腔室潤滑油會沿著密封空氣管形成倒吸，直達壓氣機內部，潤滑油大量流失后就會造成液位快速下降，影響到設備的穩定性。進口可轉導葉故障的預防措施，建議投入運行的燃機壓氣機每半個月進行在線清洗，清除可轉導葉積塵，每年更換控制齒環及從動齒輪滑油脂的同時，檢查可轉導葉軸套間隙，導葉、葉根園弧角區域是否有裂紋以及控制齒環與從動齒輪之間的嚙合齒側間隙。

3.5 進口可轉導葉油缸漏油進入壓氣機的處理方式

燃氣輪機壓氣機葉片和進口可轉導葉油垢越多，進氣道內底部潤滑油則越多，這會影響到設備的穩定安全。這種現象的出現，往往是調試進口可轉導葉時產生的，輔助油泵運行過程中，控制導葉使油缸漏油到輪機間底部的部分潤滑油隨氣流進入壓氣機，導致了部分油質沉積，堆積到進氣道渦殼底部，而沒有直接按照標準漏到輪機間底部。解決這個問題就需要全面強化油系統運行效率，加強嚴密性的控制，做到定期維護保養，才能避免潤滑油進入壓氣機和燃燒室中，有效保證機組安全。進入機組大修期要對這方面的問題重視起來，日常維護保養這也是主要的方面，一定要全面注意各方面的問題，保證密封空氣孔板、分離器、軸承密封等的質量，對于發現的孔板磨損要及時更換，使通道暢通。密封不嚴的要做好處理，進口可轉導葉故障停機信號如果發出警示，就需要及時停止設備運行，根據信號位置查找故障點，及時排除故障問題，通過手動打閘停機做好檢測。

3.6 燃氣輪機排氣內缸溫度高的處理方式

燃氣輪機排氣內缸溫度高影響設備的穩定與安全，一般形成這種問題的成因是送風機動力不強，外力不足導致擋板不能及時打開，影響到了送氣效果；備用送風機擋板沒有及時關閉，封閉不嚴造成的漏氣；冷卻空氣流量過少，力量不夠，或者是冷卻空氣溫度高，造成的溫度提升；負荷間冷卻與渦殼冷卻分配不均勻。在眾多問題成因中，冷卻空氣流量不足、冷卻負荷間空間氣量分配不合理是最為多見的成因，要針對這兩個方面做好問題檢測，及時發現問題所在，有效增大冷卻空氣量，這樣就能夠有效保證負荷間冷卻通風效果，使風機能夠正常運行，而且要不斷總結經驗，有效降低排氣內缸溫度，使其保持良好的溫度，提高設備運行效率。

3.7 燃氣輪機啟動盤車失敗的故障處理

燃氣輪機盤車一般選擇“COOLDOWN ON”后，88QA、88QV、88QB-1/2、88WC 啟動，滑油母管壓力和油箱負壓就會正常運行。為了解決啟動盤車失敗問題，需要及時觀測運行的狀態，排除電氣故障成因，查看電磁閥傳動機構，及時發現異常情況。對檢查過程中出現的問題做好記錄，只有在全面保證各部分正常運行的情況下，才能查看供電電壓和繞組電阻運行質量，一般出現問題的表現是電磁閥內閥桿固定螺帽松脫，電磁閥閥桿跑位移動，閥位出現了不動現象，導致設備的油路不通，液力變扭器沒有了工作介質，就會導致設備運行異常，要及時換同型號電磁閥，及時恢復傳動盤車程序，保證設備良好穩定運行。

3.8 燃氣輪機提前熄火故障分析及排除

燃氣輪機如果出現提前熄火的現象，一般是熱通道部件出現了問題，根據參數做好對照，對速比閥和控制閥進行試驗，檢查P2 壓力變送器和閥間放氣閥20VG-1 的運行質量，出現老化磨損則要及時更換新部件，如果不能及時處理，就會在長期運行中引起閥門調節特性改變。燃氣輪機脫網時比其他探測器值低，波動范圍大，隨著FSR 降低，火焰探測器顯示值也降低，就會失去顯示值，造成燃氣輪機提前熄火。閥間壓力P2和速比閥控制閥開度出現故障，一般需要對控制閥FSR 與反饋FSG 進行檢測，保證位置相符才能避免熄火現象的發生。根據燃燒的穩定性進一步判斷火焰探測器的運行。要每隔600～800 小時做一次壓氣機離線水洗，提升壓氣機效率，使燃燒更加穩定。

4 結束語

燃氣輪機是當前燃氣電廠最為主要的設備，在工業生產中起到重要的作用，為了全面保證燃氣輪機的正常運行，則要做好日常的維修保養，及時處理好損壞問題，通過相關的技術創新，全面提升自主處理能力，為燃氣輪機穩定安全運行提供保障。