探讨燃气轮机发电厂故障及其相应的防范措施

张晓更

摘  要：燃气轮机发电厂本身是一个燃气轮机发电厂，其所发挥的主要作用是电能供应，如果其运行中产生故障，会造成大范围停电的现象，由此引发安全事故。要保证燃气轮机发电厂正常运行，就需要做好故障诊断工作，对故障做出预测并及时排除。通过采取必要的防范措施，避免故障发生，维护燃气轮机发电厂的安全可靠运行。本论文着重于以GE燃气轮机发电厂为例，研究燃气轮机发电厂故障及其相应的防范措施。

关键词：燃气轮机发电厂;故障;防范措施

引言：

燃气轮机发电厂具有能源节约的特点，而且不会释放污染物造成環境污染，具有环保价值。燃气轮机发电厂将天然气作为燃料，对污染物排放起到一定的控制作用，而且能够安全可靠运行，对于热、电联产能够充分满足 [1]。美国通用电气公司（GE）所研制和生产的GE燃气轮机发电厂是一种通过燃料（主要为天然气）与空气燃烧产生出气体推动叶片做功的机械，按照燃烧室温度不同，当前E级、F级和H级是主流机型。燃气轮机所具备的优势是阶梯利用。燃气轮机发电厂在运行的过程中产生故障是不可避免的，主要为三个方面的故障，即变压器故障、燃气轮机发电厂运行过程中产生振动故障以及燃气轮机发电厂运行中存在质量控制问题。对于这些故障需要采取有有效的防范措施，降低故障发生率，提高发电机组的运行效率，更好地发挥其功能。

一、燃气轮机发电厂变压器的故障以及防范措施

在测量变压器的时候， 1600KVA及以下各相测得的相互差值超过平均值的4%;线间测得相互差值超过平均值得2%;变压器的直流电阻，与同温下产品出厂实测数值比较，相应变化超过2%。

对于变压器绕组直流电阻的测量，使用变压器直流电阻测试仪5503。该变压器直流电阻测试仪是新一代便携式变压器直流电阻测试仪。仪器操作简单，测试全过程由软件完成，测试数值稳定准确，不受人为因素影响，仪器显示采用背光的点阵图形液晶显示器，满足不同的测试环境，具有完善的反电势保护功能和现场抗干扰能力，完全适用于从配电变压器到大型电力变压器的直阻快速测试。

为了避免测量结果不准确，要求测量仪表的准确度应要超过0.5级，连接导线的截面要足够，而且接触良好。测量高压变压器绕组的直流电阻时，其他非被测的各电压等级的绕组应短路接地，防止直流电源投入或断开时产生高压，危及安全。在测量的过程中，由于变压器绕组电感较大，电流稳定所需的时间较长，为了测量准确，必须等待稳定后再读数 [3]。

二、燃气轮机发电厂运行中产生振动故障以及防范措施

燃气轮机发电厂在运行的过程中产生振动故障，随着机组负荷振动的逐渐增大，机组运行过程中负荷也会相应地降低。如果振动是先稳定一段时间之后逐渐增大的，但是并不会立即减小。这种振动会随着机组负荷的变化而有所增加，但是这种增加是缓慢进行的，就说明振动的产生与机组的受热状态存在相关性，有一个热变量，当负荷增大的时候，热变量增大，主要体现为两种形式，其一是与空负荷下的振动没有相关性，另一种是与空负荷下的振动有关，而且是呈现出正相关性，也就是说，当处于空负荷下，随着负荷的减小，振动也会随着减小，甚至消失。

产生振动缓慢增加的原因是由于负荷变化导致的，出现这种现象的主要原因是汽缸膨胀不良或者转子出现热弯曲，后者是由于转轴上所存在的应力非常大，转子通风孔出现堵塞的问题，或者转轴的材质不够均匀，转子中心孔中有油或者水，直径方向的热阻不够均匀，在转轴上存在裂纹，转子线圈出现局部短路或者匝间短路，存在导电部件松动的问题或者铜线膨胀受到阻碍的问题。

出现上面的这些现象，必然会产生振动的问题，而且对于产生振动的具体原因很难确定，即便是能够找到振动的原因，如果现场处理也很难有效解决。如果对于振动的现象不能在现场找到，更不能消除，就要发挥高速平衡对机组的作用，当运转到每分钟3000转的时候，可以有效地改善振动情况，对振动随着负荷增加而有所增加的问题起到抑制作用，或者将振动控制在规定的范围内。

燃气轮机发电厂振动突然增加的问题出现，就要查看负荷的变化情况，寻找符合的变化规律。通常产生这种现象的主要原因是由于活动式联轴器活动部件在扭矩传递的过程中产生改变，这个时候就会突发径向不对称位移的问题，转子不再处于平衡状态，转子的振动就会产生变化。如果采用更换磨损件的方式，就可以将这种不稳定的振动现象消除。在发电机组的运行现场还可以使用高速平衡方法，使得振动状态有所改善。

三、燃气轮机发电厂质量控制问题以及防范措施

燃气轮机发电厂运行中会存在质量问题，主要体现在基础测量存在偏差，SF6气体泄露等方面的问题。对于这些问题的解决，需要采用相应的质量控制措施。具体如下。

其一，基础复测中，设备基础及预埋件的允许偏差：三相共一基础标高≤2mm;相邻间隔基础标高≤5mm;同组间中心线≤1mm，预埋件表面标高，相邻预埋件标高≤2mm，并且高于基础表面≤1～10mm;220kV及以下室外设备基础标高误差≤5mm;室外设备基础与y轴线误差≤5mm。

其二，SF6气体出厂应有出厂检验报告和合格证明文件。运到现场后每瓶应做含水量检验，现场应进行抽样做全分析，抽样比例如下表所示：

如果经过检验所获得的结果中有一项不符合要求的时候，应以2倍气瓶数量重新抽样进行复验。复验结果即使有一项不符合，整批产品不应验收。

其三，SF6气体泄漏率以 24h 的漏气量换算，每一个气室年漏气率不应大于0.5%;泄漏值的测量应在封闭式组合电器充气 24h 后进行。

结束语：

通过上面的研究可以明确，燃气发电厂在运行的过程中如果产生故障，就要考虑到多方面的影响因素，最终对主要因素予以定位，将故障在短时间内消除，使得发电机组正常运转。在对GE燃气轮机发电机组故障诊断中，需要采用相应的技术，做到预防为主，降低故障发生率，避免因此造成不良后果。

参考文献：

[1] 刘子杰. 探讨燃气轮机发电厂故障及其相应的防范措施[J]. 化工管理， 2018（05）：33-33.

[2] 毕春光. 浅谈卡特彼勒G3520C燃气轮机发电厂电气故障处理[J]. 石化技术， 2019（03）：87-88.

[3] 闻涛. 燃气轮机发电厂运行故障分析及维修[J]. 消费导刊， 2018 （44）：282-282.

[4] 刘猛. 煤气发电机组常见故障分析与防范[J]. 环球市场， 2018 （13）：379-379.

[5] 王政玺. 从一张图看G3520C燃气轮机发电厂负荷摆动的原因[J]. 电气开关， 2018， 56（05）：98-99，102.

[6] 张世东， 张敏霞， 顾敏. 某9FA燃气轮发电机组异常振动分析与处理[J]. 电站系统工程， 2018， 34（05）：59-60，63.