浅析影响燃气轮机使用寿命的主要因素

袁飞

摘  要：随着石油、天然气等非固态化石燃料的广泛使用，火力发电厂的装置也发生了一系列的改变，以燃气轮机为主的火力发电装置逐渐开始进入了火力发电领域中。燃气轮机在使用过程中会产生较大的损耗，如高温、磨损等，这些因素都会对燃气轮机的使用寿命产生一定的影响。本文便针对影响燃气轮机使用寿命的主要因素进行分析，希望能够以此为依据为电厂燃气轮机的优化与完善提出一些意见与建议。

关键词：火力发电;燃气轮机;使用与维护

中图分类号：TK47          文獻标志码：A

在电厂的生产活动中，燃气轮机需要不间断运行，工作环境也较为复杂，这些都对燃气轮机的维护与检修提出了较高的要求。因此，如何调整燃气轮机的运行参数，使之在火力发电厂生产活动中能够更好地发挥作用，成了当前亟待解决的一项重要课题。

1 外界环境对燃气轮机使用寿命的影响

1.1 环境温度

燃气轮机的运行环境不仅能够影响到其运行效率，同时也会对燃气轮机的使用寿命产生影响。如果燃气轮机运行环境的温度过高，会对燃气轮机的正常启动造成阻碍，同时也会使填入至燃气轮机中的润滑油过量挥发，整个润滑油系统都会受到影响，零件磨损速率加快。但是如果燃气轮机运行环境的温度过低，则会使润滑油发生冻结，难以起到润滑作用。由此可见，无论是运行时环境温度过低还是过高都会使燃气轮机的使用寿命下降。一般来说，当环境温度超过45℃或者低于-50～-40℃时，燃气轮机的润滑系统都无法正常进行工作。由于在电厂中，燃气轮机在燃烧燃料时会有部分热量泄露至环境中，使环境温度升高。而在我国北方，冬季大气温度最低可达到-40℃左右。这些较为恶劣的环境都会影响燃气轮机工作时的外界温度，进而缩短燃气轮机使用寿命。

1.2 燃气轮机润滑情况

一般发电厂所使用的燃气轮机润滑工作都由特定的润滑系统来承担，以保证燃气轮机在较长时间连续不间断工作状态下仍然能够保持较好的工作性能。适当的润滑油可以减少燃气轮机零件的机械损耗，但是我们也需要清楚地了解到润滑油的性能同样会对燃气轮机造成损害。如润滑油的黏度过高、润滑油的理化性质、润滑油中的颗粒物质等。除此之外，如上文所述，润滑油系统的工作温度会对系统自身造成影响，从而降低润滑油的润滑功效。如果润滑油本身质量不达标、含有部分杂质，便会直接对燃气轮机产生损耗。

燃气轮机润滑系统里润滑油中主要的杂质为金属粉末或者是金属颗粒，鉴于其对于燃气轮机零件能够造成严重磨坏，缩短其使用寿命，必须对其进行分析处理，避免该类物质的存在。一般来说，润滑油中的污染杂质主要来自于以下几个方面：其一是在填加润滑油进入润滑油系统时，并没有对初始状态下的润滑油进行过滤，或者加油工具上含有一定量的污染杂质;其二是燃气轮机对于润滑油回流时的油气分离处理不达标，使回流并再次使用的润滑油中存在污染杂质;其三则是润滑油系统中的管道和油箱本身便存在较多的污染杂质，使润滑油遭到污染。除此之外，燃气轮机在使用过程中有时会发生一定量的润滑油泄露现象，如果润滑油储量不足，则很难保证轮机零件处于润滑状态。因此有必要在注油之前对润滑油系统进行检测，避免漏油情况的发生。

2 操作方法对燃气轮机使用寿命的影响

2.1 空气质量

燃气轮机在工作时需要使燃料变为气态，提高燃料与空气的混合程度和接触面积，便于燃料在缸内燃烧。由此可以看出，燃气轮机运行时的空气质量也会对燃气轮机的使用寿命产生较大的影响。如果空气质量较差，空气中混杂较多的颗粒物，则会影响压气机、涡轮以及燃烧室等零部件结构的性能，严重时甚至会加速上述燃气轮机装置的损坏。首先，粉尘颗粒物在被吸入燃气轮机中时，会与涡轮叶片相接触发生碰撞，不仅能附着在涡轮叶片表面形成结垢，增加涡轮运转负荷，降低涡轮进气量，还有可能使叶片产生裂纹，甚至发生断裂事故;其次，为了能够提高燃烧室的耐高温性能，一般都会在燃烧室内壁涂上一层耐高温涂层，以避免高温对零件造成破坏。而过量粉尘颗粒的进入则会使气体在流动时剐蹭涂层，加速涂层的磨损和剥落，此时燃烧室除了面对粉尘颗粒的冲击之外，还需要面临高温带来的损害;最后，在输气管道以及其他精密零件上也容易因为过量粉尘颗粒的进入而形成污垢，不仅会让燃气轮机的进气量与出气量减少，降低燃气轮机的工作效率，同时也会加速重要部件的磨损进度。

2.2 工作温度

与环境温度相似，燃气轮机在正常工作时也会有自身的工作温度。燃气轮机工作时需要对燃气进行燃烧，为了能够提供足够的能量，保证发电效率，火力发电厂所使用的燃料物质热值普遍较高。因此，在燃气轮机工作时常常需要处于较高工作温度的状态。而燃烧温度过高会使燃气轮机的零件材质老快速度加剧，一般来说，在燃气轮机处于最大转速进行工作时，燃气温度每上升1℃，轮机零件的机械强度与使用寿命普遍会缩短约15%左右。而且燃气轮机处于启动、加速或者是最大运转效率的状态下，燃气轮机燃气温度将会在短时间内大幅度提高，此时对于燃气轮机的零件负荷最高、使用寿命消耗最大。据实验分析，当燃气轮机的运行负荷达到最高时，仅1h工作对零件造成的损耗便能超过正常运载负荷的6倍。

2.3 燃气轮机的安装、操作和维护

燃气轮机作为高损耗设备，其除了对于加工材质具有较高要求之外，同样也需要较高水平的组装工作来维持既定的使用寿命。在安装过程中，各个零件以及驱动设备的安装、调查、维修等步骤需要尽可能保持清洁，避免容易磨损燃气轮机的物质附着在燃气轮机零件表面。

除此之外，燃气轮机的不当操作也会加速燃气轮机的老化，如频繁关闭开启、不能定期进行清理或清理操作不当等。燃气轮机的正常运行周期包括启动、点火、暖机、升速、加负荷、停机几个过程。在这一循环周期内，燃气轮机零件将会面临升温——高温——降温的变化，如果频繁关闭启动，或者由于其他原因而突然停机，将会在极大程度上加速燃气轮机的老化进程。而为了清除上文所述由于空气质量或气体燃烧而产生的污垢和积碳，需要定期对燃气轮机进行清理。如果操作没有按照规程进行，则容易发生润滑油系统受到污染、涡轮叶片加速老化断裂、部分零部件锈蚀等问题。

结论

通过上文所述我们了解到了影响燃气轮机使用寿命的主要因素，想要让燃气轮机尽可能保持较长的正常使用年限，不但需要先进的燃气轮机生产制造技术，更需要在使用燃气轮机时给予其良好的运行环境并且采取正确的操作方法。与其他行业对于燃气轮机的使用不同，电厂燃气轮机运行负荷高、时间长且不易实时停机检修。因此必须对上述影响因素进行有效控制，如：在电厂燃气轮机开机之前对燃气轮机机组进行严密的检查，尤以燃气系统和润滑油系统最为重要。在对燃气轮机进行安装工作时，除了要严格选用高素质专业人才之外，更要让其务必遵循操作规程进行工作。并且在机组安装完成之后，需要进行预调试，并根据实际情况进行调整。

参考文献

[1]翁一武，闻雪友，翁史烈.燃气轮机技术及发展[J].自然杂志，2017，39（1）：43-47.