燃气轮机运行故障及典型事故的处理

秦小叶

（大唐苏州热电有限责任公司江苏省苏州市215214）

摘要：对燃气轮机机组运行过程中常见的故障和典型的事故进行分析并提出处理措施,可供参考。

关键词：燃气轮机；轴承封严；振动分析；性能分析；故障诊断

引言

燃气轮机在我国的应用已经越来越广泛了,燃气轮机运行的安全可靠性在很大程度上取决于对机组的精心维护及在出现故障后应及时、正确的排除。本文对燃气轮机在运行中出现的一些常见故障进行了分析,探讨排除故障的方法,以求在以后的运行维护中提高燃气轮机的安全可靠性和排除故障的能力。

1燃气轮机事故的概念及处理原则

1.1事故概念

燃气轮机事故指直接威胁到机组安全运行或设备发生损坏的各种异常状态。凡正常运行工况遭到破坏,机组被迫降低出力或停运等严重故障,甚至造成设备损坏、人身伤害的统称为事故。造成设备事故的原因是多方面的,有设计制造方面的原因,也有安装检修、运行维护甚至人为方面的原因。

1.2故障、事故的处理原则

（1）根据异常和故障的设备反映出来的现象及参数进行综合分析和判断,迅速确定故障原因,必要时立即解列机组,防止故障蔓延、扩大。

（2）在事故处理中,必须首先消除危及人身安全及设备损坏的危险因素,充分评估事故可能的对人身安全和设备损害的后果,及时、果断的进行处理。

(3)在处理事故时牢固树立保设备的观念。要认识到如果设备严重损坏以至长期不能投入运行对电力系统造成的影响更大。所以在紧急情况下应果断的按照规程进行处理,必要时停机检查。

(4)当设备故障原因无法判断时,应及时汇报寻求技术支持,并按最严重的后果估计予以处理。

2燃气轮机的运行故障、典型事故及处理

2.1燃机在启动过程“热挂”

“热挂”现象:当燃机启动点火后,在升速过程中透平排气温度升高达到温控线时燃机由速度控制转入温度控制,这抑制了燃油量的增加速率而影响燃机升速,延长燃机启动时间,严重时燃机一直维持在温控状态使燃机无法升速,处于“热挂”状态。随后燃机转速下降致使启动失败,只能停机检查。“热挂”的原因及处理办法有:压气机进气滤网堵塞、压气机流道脏,压缩效率下降。进气滤网堵塞会引起空气量不足;压气机流道脏会使压气机性能下降。必须定期更换进气滤网并对压气机进行清洗,及时更换堵塞的滤网和清除压气机流道上的积垢及油污。

2.2压气机叶片积垢

燃气轮机在运行过程中,会吸入大量空气,空气在一定程度上携带着微粒,长时间运行后,微粒在叶片上逐渐聚集,叶片表面的沉积物不断增加,严重影响燃气轮机的工作性能。叶片积垢的主要影响为:叶片表面粗糙程度增加,增加流动损失;改变叶片型面,使得气流角度发生改变,引起燃气轮机振动,最终导致燃气轮机流量以及工作效率下降。

2.3机械损伤

空气中的颗粒物质、液体中固体颗粒以及燃气轮机零件脱落对轮机产生机械损伤,机械损伤会造成叶型损耗,发生流动干扰,降低轮机工作效率,严重时会引起叶片断裂,轮机关断。

2.4燃烧室故障

燃烧室在高温高压的条件下运行,易引起喷嘴积炭、燃烧烧蚀等引起燃烧室发生故障,降低燃烧室工作效率,燃烧不充分,最终导致燃气轮机效率降低。另外,常见的故障还包括涡轮机叶片积垢、涡轮机叶片磨损以及涡轮机机械损伤等

2.5压气机喘振

(1)产生喘振的原因压气机喘振主要发生在启动和停机过程中。引起喘振的原因主要有:①机组在启动过程升速慢,压气机偏离设计工况;②机组启动时防喘放气阀不在打开状态;③停机过程防喘放气阀没有打开。

(2)防止喘振的措施防止压气机喘振的措施主要有:①采取中间放气,即设置防喘放气阀,将堵塞空气通过防喘放气阀排掉;②在压气机进口安装可调导叶(IGV),在启动过程将IGV角度关小,以减少压气机流量,防止压气机流道出现堵塞现象;③对于高压比的压气机,采用以上两种的防喘措施还不够时,可采用双转子结构,即分成高压和低压压气机。

2.6燃气轮机压气机滤网压差高的原因

2.6.1燃气轮机压气机滤网表面积灰过多

由于空气中所富含的杂质种类非常多，想要对这些杂质进行精确的清除非常困难，而其中所附着的浮尘、细小颗粒物等等又是非常之多，因而即便是有滤网进行空气过滤，也难免会有“漏网之鱼”进入燃气轮机当中。可能这些进入燃气轮机中的杂质并不多，或者短时间内没有造成太大的影响，但是久而久之，这些来自于空气中的杂质越积越多，就会形成质变，对燃气轮机压气机造成较大的影响。所以在日常生产过程中，我们会发现，在燃气轮机压气机滤网使用时间较长之后，同时燃气—蒸汽联合循环机组运行时间也较多的情况下，那些空气中的浮尘和细小颗粒物就会在燃气轮机压气机滤网的表面附着，而且越来越多，最终形成燃气轮机压气机滤网表面的积灰，严重时就会造成燃气轮机压气机滤网的堵塞，导致燃气轮机压气机滤网压差越来越大。

2.6.2燃气轮机压气机滤网外部有较大杂物覆盖

当燃气轮机压气机滤网以及机组的使用时间较长过后，我们会发现燃气轮机压气机滤网外部杂质覆盖也是一个较为严重的问题，同样对燃气轮机压气机滤网以及整个燃气—蒸汽联合循环机组的安全运行造成了极大的威胁。在实际的燃气轮机压气机滤网运行过程当中，我们发现附着在滤网外部的杂物常见的主要是灰尘以及过滤掉的杂质。如果长时间没有对这些杂物进行清理，同样会引起质变问题，对燃气轮机压气机滤网造成堵塞。由于燃气轮机压气机滤网的堵塞，滤网的压差就会相应增大，威胁到整个机组的安全运行，甚至会造成不可挽回的经济损失。

2.7燃机轴瓦烧坏

轴瓦烧损的主要原因有:①轴瓦润滑不好:如油位过低、油质变劣、滑油压力不足等引起轴瓦失油或滑油温度偏高;②轴颈处接触不良,造成局部负载过重;③轴瓦温度过高。解决措施有:①运行时严密监视轴瓦温度和回油温度;②滑油过滤器和冷油器切换应使用操作票并在专人监护下,先将备用组注满油后再进行切换操作,并加强对油压和油流的监视,操作应缓慢进行,严防在操作时滑油中断及温度突变而烧毁轴瓦;③停机时应监视滑油泵运行情况、油温和轴瓦温度,确认燃机盘车投入正常,并且定期记录滑油压力、温度及其它参数,定期检查盘车的投入和转子的转动情况;④热态停盘车时轮间温度不得高于150℃,停盘车时应同时将辅助滑油泵置于手动位置让滑油自循环进行冷却,以防轴瓦温度过高而烧毁轴瓦巴氏合金;⑤正常运行时应保持滑油油位在1/2以上;⑥定期进行滑油油质化验,有异常时应根据情况监督和采取措施,以保证油质符合标准;⑦定期对油箱油位计进行校验,并做低油位报警试验;⑧检修更换新瓦时,应检查瓦面接触良好;⑨检修揭瓦后的转子转动前应先将滑油循环8小时,清洗掉检修过程存在轴承箱中的灰尘,检查轴瓦回油油流情况。

结语

燃气轮机发电机组的动态特性优劣取决于正确调节对象,合理确定调节系统的方案及调节部套的工艺结构言由上述测得的动态特性曲线可见系统的稳定性和响应速度完全符合机组的技术规范要求。曲线反映了各种参数的变化范围、速率及相互之间的关系,,并显示出各种参数随运行情况的变化是平滑的。三种过渡工况的特性曲线对同类机组动态特性具有一定的参考价值。

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