燃气轮机起动过程故障排除方法

刘齐 霍志勇 齐立武

摘要：现阶段，燃气轮机广泛应用在工业、船舶以及电力等机组系统中，并发挥着良好的应用效果。但是对于燃气轮机的起动过程来说，常常会受到各类因素影响，导致燃气轮机在起动环节出现各种故障，如果不能及时的排查和处理燃气轮机故障，就会影响整个机组运行，从而引发更大的故障，不利于企业的发展。为此，文章基于燃气轮机起动过程中常见的故障类型进行分析，并针对这些故障提出有效的排除对策，保障燃气轮机的平稳运行。

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.

关键词：燃气轮机;起动过程;典型故障;排除对策

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

中圖分类号：U664.131                                  文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）23-0122-02

0  引言

受到经济全面发展的影响，人们对能源系统引发的环境问题也越来越重视。随着燃气轮机的不断推广与应用，有效降低了企业投资成本，提高灵活度，同时凭借高效的运行和环保特点，得到了广泛推广与运用。燃气轮机起动系统主要包括启动马达、燃油系统、控制器、点火系统等几个部分。当燃气轮机起动开关开启时，首先由启动系统根据控制指令进行逐步提高系统压力，当液压的压力升高到一定值后，马达运转，通过棘轮离合系统带动汽轮机开始运行，当汽轮机转数达到供油转数后，控制系统接收燃油系统传输的指令，并根据指令进行共有操作，当高压压气机的转数符合点火转数时，点火系统便开始工作，然后燃气轮机转数逐渐平稳，从而燃气轮机顺利起动。但是在燃气轮机的长时间运行中，难免会出现各类故障问题，而起动故障属于燃气轮机的典型故障，只有做好燃气轮机起动过程中的故障分析与排查，才能保障燃气轮机的可靠运行，促进企业的健康发展。

1  燃气轮机起动故障

针对我国燃气轮机起动的过程和方法进行了细化和分析，主要可以将其分为三个步骤，以某一类燃气轮机启动阶段为例，第一步骤是燃气轮机启动时电机在加速器上开始快速旋转，同时启动电机在加速器上带动传动盒上的转动，同时启动电机在加速器上改变了带动燃气轮机的转子上快速旋转，使得燃烧室内部进行了喷油式点火，这个步骤被称之为加速器的冷态运行阶段。第二个点火阶段从燃气轮机向整个燃烧室内部提供了燃油，控制系统也跟之提出了点火的指令，同时燃油电磁阀也根据这个点火指令自动打开，燃烧室在高温下点火后，在涡轮作用下促使燃气产生高温，然后燃气轮机的涡轮转子不断地加速，直到起动机脱扣第二个点火阶段才完成。这个运行阶段伴随着燃烧室涡轮不断地做功，使得燃气轮机的转子运行速度增大，同时起动电流逐渐减少，起动电机也逐步推动，当机组达到脱扣转速时，涡轮带动压气机转子进行同步旋转作用。第三阶段是热态加速阶段，此阶段燃气轮机起动机已经退出做功，涡轮持续带动转子旋转。整个燃气轮机的起动过程包含多个阶段，同时也是整个系统运行的关键阶段，同时起动过程中也容易受到各类因素的影响，进而出现故障问题。常见的燃气轮机启动故障包括点火失败、燃气高温以及气动悬挂等故障。

1.1 燃气轮机起动电机设备故障分析和排除  当燃气轮机启动系统运行时，起动电机设备故障是一种典型的故障，产生这一故障的原因有很多种，当燃气轮机起动系统在第一阶段加速运行时，起动电阻机会带动燃气轮机加速运转，如果在进行点火前燃气轮机转子的转速没有达到程序标准值，那么控制系统就会执行停机指令。燃气轮机没有达到点火转速就会出现燃气轮机起动失败的现象，而一般引发这个故障的原因都是由于燃气轮机启动系统运行异常，具体原因包括以下几种：①燃气轮机起动电机没有按照规范进行起动运行，导致电机流过的电流超出额定电流标准，最终造成起动电机线圈烧毁，最终导致燃气轮机起动失败;②燃气轮机起动系统的电机接线位置松动，当出现虚接时也会引发电流流通受阻，从而出现燃气轮机起动失败故障;③燃气轮机控制系统发出指令后，控制箱接触器并没做出闭合操作，也是引发燃气轮机起动失败的主要原因;④当燃气轮机起动电机控制箱体内的线路连接不畅，也会导致电机运行异常，从而影响燃气轮机无法顺利起动。

在燃气轮机起动运行前，必须做好各个机组线路的链接与检查，做好线路连接排查，并紧固每条线路。当燃气轮机起动电机运行时，还要时刻关注燃气轮机起动电机的电流情况，避免电机的电力过大引发故障，如果燃气轮机起动电机无电流通过，也要及时检查接触器是否按照指令执行闭合操作，及时做好故障定位，有效解决故障。

1.2 燃气轮机点火失败故障分析和排除  燃气轮机向燃烧时提供燃油雾化空气，燃油阀门打开，如果在执行点火指令后，控制系统并未检测到燃气温度出现变化，那么控制系统会直接判定点火失败，从而执行停机指令。

结合多个故障案例分析来看，燃气轮机点火失败的故障原因主要包括以下几个方面：①燃气轮机点火装置故障，又或者点火装置控制器出现故障，导致在点火时无法正常产生火花，最终致使燃气轮机点火失败;②燃气轮机压送空气减压阀异常，从而导致燃气雾化空气的压力不稳，从而导致燃料不足，也是影响点火的主要原因;③燃气轮机燃油管路故障，导致燃料泄露，又或者电磁阀无法正常打开，燃料进入燃烧室的比例较少，无法完成点火;④燃气轮机燃油雾化空气温度较低，导致燃油运动粘度小，从而出现点火困难。

为此，在燃气轮机起动前，工作人员还要仔细检查点火设备，查看点火器供电情况，在控制系统发出点火指令后，还要及时查看燃油雾化空气的压力情况，电磁阀开关是否正常开启，同时关注燃油压力以及温度是否正常，确保所有数字都正常时，才能保障燃气轮机正常点火。

1.3 燃气轮机燃气超温停机故障诊断和排除  当燃气轮机在起动时，通过燃料和空气在燃烧室内会产生剧烈的放射性化学反应，致使其在燃烧室内的温度迅速提高，涡轮转子和叶片以及传动轴承都需要能够承受较大的热应力，因而很容易就会发生热部件的故障，为了避免燃气的超温给热部件带来的损害，燃气轮机也配备了超温停机的保护。燃气轮机在起动环节中相关工作人员也要时刻注意到燃气温度的变化，对于燃气轮机可以采取一种机械性的液压式燃油温度调节控制系统，当发生了燃油温度调节不合理时，就可能会使汽车出现高温故障，从而直接引发了燃气轮机的停止运行。

因此，为了避免燃气轮机超温停机故障，可以采取以下解决措施：①在燃气轮机起动之前要结合实际的外界温度对燃油进行调节，通常情况下大气温度提升4℃，通过调节慢车螺钉防止超溫故障;②当燃气轮机处于热应力状态时，当燃气轮机再次启动前可以采用冷吹措施，从而快速降温，避免超温停机故障的出现;③在燃气轮机起动时，还要密切关注有压力和燃气温度上升速率，如果升升温度过高，应该及时手动停止燃油据，避免燃油超温故障。

1.4 燃气轮机起动悬挂故障诊断与排除  当燃气轮机转速没有达到慢车转速而停止上升，燃气轮机转速也逐渐下降最终停转，而这一故障就称之为气动悬挂故障。当燃气轮机出现气动悬挂故障后，会对燃气轮机造成较大的损伤，从而影响使用寿命。一般燃气轮机起动悬挂故障包括冷悬挂故障和热悬挂故障，冷悬挂故障的产生原因一般是由于燃气轮机起动时燃油供应不足，导致涡轮做功不足，从而影响燃气轮机压力机转速。热悬挂故障主要是燃气轮机温度过高，导致燃气的温度提升过快，但转速却无法上升到自持转速，从而导致转速停滞，引发燃气轮机起动失败。

为此，当燃气轮机发生悬挂故障时，如果燃气温度较低，可以判断为冷悬挂故障，这时相关人员可以采用手动短暂调节燃油调节系统，实现慢车油量增加，在燃气轮机启动前还要结合大气温度对燃油进行调整，以此来避免悬挂故障的出现。如果悬挂故障发生时燃气温度偏高，这时可以诊断为热悬挂故障，可以对机组进行冷吹再启动，如果燃油压力过高还要合理调节燃油量。

2  燃气轮机附件故障

2.1 压力信号器故障

燃气轮机是一种高速旋转的机械设备，在其运行的过程中需要不断地采用润滑油来保持其机械的润滑，而且滑油的压力也是保证滑油供给正常的一个重要基础依据，如果滑油的压力过高，那么这个压力的信号器就会出现闭合，当燃气轮机在高速运行过程中控制单元采集了一个闭合的信号后，便可以执行紧急启动停机的指令。但是当燃油的压力信号器不正常时，也可能导致汽车的燃气涡轮机暂时停止。

在燃气轮机出现滑油压力不足的现象时，操作人员首先要观察滑油和燃油管理压力是否正常，如果压力值在运行范围内，可以判定是压力信号器引发的故障，应该及时短接压力信号器，维持燃气轮机稳定运行，当停气后及时更换压力信号器。

2.2 放喘放气阀故障

燃气轮机压力机一般都设有防喘振放气阀，而如果防喘振放气阀没有按照规定进行大块，就会导致燃气轮机出现喘振故障，从而影响燃气轮机运行效率，还会产生噪声。

为此，在燃气轮机运行过程中，要严格按照规范打开放喘放气阀们，并及时检查压缩空气压力是否正常，如果放气阀机械出现卡滞，那么应该更坏或者拆除，并做好定期的养护工作。

3  结束语

综上所述，随着我国现代工业的全面发展，推动了燃气轮机的现代化水平，在最新技术的支持下，提高了燃气轮机运行的可靠性，通过对燃气轮机发故障诊断分析，全面优化了燃气轮机的运行效率，提高了燃气轮机的运行安全，同时也减少了燃气轮机受到故障的影响，提高燃气轮机使用寿命，推动我国发电事业的长远发展。

参考文献：

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