燃气轮机异常故障分析及对策研究

徐 斌

（深能安所固电力（加纳）有限公司，广东 深圳 518000）

随着技术的创新与发展，燃气轮机得到了更加广泛的应用，在国内外发电行业中展现了良好的作用，为了保证燃气轮机运行的稳定，则需要做好定期维修，及时发现设备运行问题。当前，供电用电质量得到了越来越多人的关注，这也就对电厂运行与质量提出了更高要求。当前，燃气轮机工作压力大，设备负荷重，运行过程中温度高，处理不当就会出现问题，影响到设备的稳定性，只有全面解决好高速转动机械的故障问题，才能保证供电用电质量。在此条件下除了日常的必要检测，还需要科学的维护，以此，全面保证机组良好稳定运行。

燃气轮机在实际应用中，有着非常广泛的用途，当前最为主要的用处就在于对航空、船舶、天然气输送及发电等领域的贡献。虽然是机械性设备，但是和其他设备相对比，其内部的结构更加复杂多样，运转过程更加精密严格，这也是汽轮机在运转过程中经常会出现故障的原因。燃气轮机服役过程中难免会出现问题，只有全面依靠先进的技术支撑，才能及时发现故障点，快速进行解决，使设备能够在良好的环境下全面运转；如果不能及时发现问题，就会导致燃气轮机“带障”运行，控制不当，就会越来越严重，最终造成极恶劣后果。燃气轮机运转环境较为恶劣，特别是在日常的运行中，需要不断进行启动、停车及变换工况，这时就会对各种部件产生摩擦，很多的部件在长期的工况运转下，还会出现高温通流、循环热载荷和机械载荷等情况，影响到设备的良好运转，对设备正常运行造成非常大的威胁。很多的设备需要长期使用，如果不注意检修与维护，就会在长期使用中出现问题，如各部件的退化、老化、陈旧等，造成设备整体性能上的失效，只有不断提高检修能力，及时发现故障成因，才能更好地维护设备正常运转，确保发挥设备优势。

1 燃气轮机检修策略

我国燃气发电厂较多，要想全面进行设备的检修，则要根据设备运行时长进行计划安排，这也是电厂进行调峰的成因。进行设备检修时，要形成规范标准，要想既保证电厂良好运转，又不影响设备运行，需要全面做好计划方案，形成科学合理的检修计划，确保燃气轮机检修的经济性。

1.1 加强燃气轮机的日常检查与维护

当前，我国燃气发电厂都是超出负荷运行的，特别是在经济发达地区，对电力需求更多，电厂要想保证电力的供应，则需要调峰运行，以此保证当地的用电需要。设备在长时间的运行中，需要进行检修才能保证正常运行，燃气轮机检修成本较高，要想全面做好日常的维护，则要进行低成本运行，并根据设备的情况，寻找厂商进行维护，这样才能更好地实现燃气轮机检修经济性，保证运行的成本。燃气轮机大部分依赖进口，我国受核心技术限制，不利于设备的日常维护，要想全面做好设备的检修与维护，则要依靠国外的专业人员。目前看，燃气轮机检修成本不仅是人力成本，还有设备更换的成本。要由专业技术人员做好日常的维护，做好设备运行的质量评估，从专业技术角度做好设备的保养工作。维护成本是影响设备运行的条件，只有全面做好计划，根据燃气轮机制造商维护手册进行检修，才能更好地保证成本，实现良好的经济效益。建立自有的维护队伍，对设备的日常维护与检查是很重要的，能够有效减少设备运行中的隐患，及时发现小故障，通过小问题的解决避免出现部件损坏现象。设备进气滤网运行情况关系到设备的运行速度与质量，要及时检查，对杂质过多的进行更换清理，一般情况下，燃气轮机进气滤网在运行过程中，会阻挡部分污染物，通过滤网隔离空气颗粒物能够保证设备稳定性，如果滤网性能不好，那么部分设备就会在空气口处进入大量污染物与颗粒，导致设备的叶片与转子部件出现问题，只有全面做好日常的维护，才能更加科学地减少故障率。

1.2 传统检修与状态检修相结合

燃气轮机主要依靠进口，如果单纯依赖国外的专业人员进行检修，会影响到设备的寿命，那么，就需要我国技术人员通过对其技术的研究，不断开发新技术，打破技术壁垒，做好设备的日常检修。传统检修计划中，设备要严格按照制造商要求进行检修，不但成本高，而且还受制于国外，如果设备出现问题不解决，其后果非常严重，甚至会导致设备报废。目前看，我国的燃气发电厂不论是规模上，还是发电量上，设备都在超出范围运行，如果检修不及时，则会造成运行问题，要建立以实际工况为基础的良好模式，有效延长机组使用寿命，在不影响正常运转的情况下，做好科学合理检修，这样就能够及时发现问题，有效降低安全隐患，全面延长燃气轮机设备寿命，提升电厂经济效益。

1.3 优化设备备件的配置情况

燃气轮机配件价格高，如果是常年备用，还会占用大量的资金，针对电厂的运行情况，要全面做好计划与预防。如果是单纯依赖进口配件，成本费用高、操作复杂、占用时间长，这种方法不是直接解决问题的方式，还会影响到电厂的经济效益。当前，随着我国经济的不断发展，电力需求量增加，发电厂不断扩大自身的规模，要想全面实现技术自主，不但要在技术上进行自主研究，还要与国外的生产厂商进行签约，使配件得到长期稳定的供给，建立与厂商的检修服务合约。这样一来，就可以用相对优惠的价格来选购备件，不但不用事前准备，还会得到优惠，集中对部件做好整体性的修理、返厂、检样等，节省了运行的成本。根据设备的用气量参数，做好设备整体计划，按制造商提供的技术文件与检修间隔时间要求，避开机组检修过于集中的情况，做好时间间隔才能保证电力供应的稳定性。

1.4 逐渐建立企业自身的检修队伍

随着我国技术的不断发展，对国外的技术依赖性越来越小。当前，虽然我国燃气轮机设计与制造工艺还不成熟，但是在技术驱动下，相关的技术也不断完善。要根据现有的技术水准，建立自己的队伍，加大学习研究力度，不断吸取国外设计与制造经验，可以根据电厂实际，安排专人前往国外学习检修技术，通过以老带新的方式，不断总结经验，形成自主技术，逐步摆脱对国外制造厂商的检修依赖。

2 发电厂燃气轮机检修特点分析

2.1 燃气轮机的检修特点

燃气轮机检修主要包括小修、中修和大修三种方式，设备按时进行检修才能更好地保证设备的稳定与安全。当前，国内大型燃气轮机设计和制造还不完善，一部分部件还依靠进口，自主能力不强，对于技术性问题，还不能自主进行检修，要依靠外部的专家进行，很多的地方还较为薄弱，技术人员如果不能及时到位，则无法进行全面的检修，这也就给汽轮机运转带来了时间差，影响到了设备的正常运转。对于大型燃气轮机的结构性部件，需要进行更换才能保证良好的运行，也就是说，一个维护流程下来，需要经过多重环节才能完成，包括换部件返厂—检查—评估—修复—发电厂安装等多种程序，这样能够确保修复质量，但这样做不仅浪费时间与精力，还会给电厂带来成本的增加。

2.2 燃气轮机的检修周期

在国内，许多制造商都是一样的流程，不论是哪一个厂家的产品，如果进行检修，都需要大量的时间，要依据设备的周期计划才能完成检修。一般情况下，是通过以等效运行时间或启动停止次数数据来确定燃气轮机检修规模与检修周期。

3 燃气轮机异常故障及对策

3.1 燃气轮机启动时点火失败的原因及处理方式

燃气轮机启动过程中，往往不能一次性点火成功，要多次点火才能成功，要想全面保证燃气轮机点火成功率，则需要做好科学维护，点火失败原因主要有以下六个方面：一是点火变压器出现故障。如果设备运行的环境质量不好，会导致点火电极潮湿，容易出现点火失败的情况。水洗后应尽可能对点火变压器进行检查，全面保证点火电极干燥，才能避免失败；二是天然气系统不严。如果潮湿空气进入，就会出现积水现象，日常要做好天然气管线检查，保证绝缘性能良好；三是火花塞和火焰探测器出现问题。火花塞和火焰探测器要做好定期检测，避免出现点火嘴变形、松动、烧坏、氧化、生锈的问题，对出现的问题，要及时做好更换，保证库存备件完好无损；四是阀间放散阀、速比阀和控制阀故障。点火压力不足，无法及时点火，要加大对易损元器件的试验，避免出现故障问题，影响点火成功率；五是燃机点火天然气热值低。燃气轮机启动前更改启动逻辑条件，增加天然气控制阀开度才能确保一次性成功；六是热通道损坏。通过日常的检修，及时发现问题故障，做好整改消缺，提高设备安全性。

3.2 速比阀和控制阀阀间压力高的故障处理

速比阀是重要的部件，能够充分保证设备运行时机组需要的进气量，同时也能够保证事故中及时切断燃机进气量，使设备能够安全稳定地运行。机组启动点火中，速比阀指令与反馈偏差大，速比阀不能及时关到工况标准位置，导致阀门卡涩或阀门内漏，往往会出现关不严的情况，如果速比阀执行不到位就会出现指令反馈偏差大的跳机现象。只有做好日常的速比阀和控制阀试验，才能发现问题，及时做好修复，保证设备稳定运行。

3.3 燃气轮机启动时振动较大的故障处理

机组启动要各个部件的紧密配合，当转子受热均匀后会自动下降到规定的安全范围内。如果不在范围内出现数值增加的情况，那么设备就会报警；如果出现了连续性升高，就需要及时停止设备运行，紧急停机后对故障情况做好分析处理。设备的不平衡量存在于透平转子上，燃气轮机前后两个联轴器加上一定的配重，就会全面解决好转子不平衡的振动问题，如果处理不好，把配重加到非平衡部位，也会影响设备的转动，引发多点多工况振动。振动过大与瓦温间存在明显联系，要全面分析非故障作用下的振动问题，以动平衡彻底解决机组振动大的故障。这样就能够通过简单的方法避免揭缸检修带来的麻烦，动平衡检修大大缩短了排查故障的时间，保证了设备的连续稳定运行。

3.4 进口可转导叶故障使润滑油进入压气机和燃烧室的处理方式

燃机转速如果达到100%全速，叶片处于最小开度34 度，压气机5 级抽气处将出现负压区的现象，在这样的状态下运行，设备就会产生问题，如果在负压增加的情况下，轴承两端就得不到有效压力，相应的空气密封就会不良，轴承腔室润滑油会沿着密封空气管形成倒吸，直达压气机内部，润滑油大量流失后就会造成液位快速下降，影响到设备的稳定性。进口可转导叶故障的预防措施，建议投入运行的燃机压气机每半个月进行在线清洗，清除可转导叶积尘，每年更换控制齿环及从动齿轮滑油脂的同时，检查可转导叶轴套间隙，导叶、叶根园弧角区域是否有裂纹以及控制齿环与从动齿轮之间的啮合齿侧间隙。

3.5 进口可转导叶油缸漏油进入压气机的处理方式

燃气轮机压气机叶片和进口可转导叶油垢越多，进气道内底部润滑油则越多，这会影响到设备的稳定安全。这种现象的出现，往往是调试进口可转导叶时产生的，辅助油泵运行过程中，控制导叶使油缸漏油到轮机间底部的部分润滑油随气流进入压气机，导致了部分油质沉积，堆积到进气道涡壳底部，而没有直接按照标准漏到轮机间底部。解决这个问题就需要全面强化油系统运行效率，加强严密性的控制，做到定期维护保养，才能避免润滑油进入压气机和燃烧室中，有效保证机组安全。进入机组大修期要对这方面的问题重视起来，日常维护保养这也是主要的方面，一定要全面注意各方面的问题，保证密封空气孔板、分离器、轴承密封等的质量，对于发现的孔板磨损要及时更换，使通道畅通。密封不严的要做好处理，进口可转导叶故障停机信号如果发出警示，就需要及时停止设备运行，根据信号位置查找故障点，及时排除故障问题，通过手动打闸停机做好检测。

3.6 燃气轮机排气内缸温度高的处理方式

燃气轮机排气内缸温度高影响设备的稳定与安全，一般形成这种问题的成因是送风机动力不强，外力不足导致挡板不能及时打开，影响到了送气效果；备用送风机挡板没有及时关闭，封闭不严造成的漏气；冷却空气流量过少，力量不够，或者是冷却空气温度高，造成的温度提升；负荷间冷却与涡壳冷却分配不均匀。在众多问题成因中，冷却空气流量不足、冷却负荷间空间气量分配不合理是最为多见的成因，要针对这两个方面做好问题检测，及时发现问题所在，有效增大冷却空气量，这样就能够有效保证负荷间冷却通风效果，使风机能够正常运行，而且要不断总结经验，有效降低排气内缸温度，使其保持良好的温度，提高设备运行效率。

3.7 燃气轮机启动盘车失败的故障处理

燃气轮机盘车一般选择“COOLDOWN ON”后，88QA、88QV、88QB-1/2、88WC 启动，滑油母管压力和油箱负压就会正常运行。为了解决启动盘车失败问题，需要及时观测运行的状态，排除电气故障成因，查看电磁阀传动机构，及时发现异常情况。对检查过程中出现的问题做好记录，只有在全面保证各部分正常运行的情况下，才能查看供电电压和绕组电阻运行质量，一般出现问题的表现是电磁阀内阀杆固定螺帽松脱，电磁阀阀杆跑位移动，阀位出现了不动现象，导致设备的油路不通，液力变扭器没有了工作介质，就会导致设备运行异常，要及时换同型号电磁阀，及时恢复传动盘车程序，保证设备良好稳定运行。

3.8 燃气轮机提前熄火故障分析及排除

燃气轮机如果出现提前熄火的现象，一般是热通道部件出现了问题，根据参数做好对照，对速比阀和控制阀进行试验，检查P2 压力变送器和阀间放气阀20VG-1 的运行质量，出现老化磨损则要及时更换新部件，如果不能及时处理，就会在长期运行中引起阀门调节特性改变。燃气轮机脱网时比其他探测器值低，波动范围大，随着FSR 降低，火焰探测器显示值也降低，就会失去显示值，造成燃气轮机提前熄火。阀间压力P2和速比阀控制阀开度出现故障，一般需要对控制阀FSR 与反馈FSG 进行检测，保证位置相符才能避免熄火现象的发生。根据燃烧的稳定性进一步判断火焰探测器的运行。要每隔600～800 小时做一次压气机离线水洗，提升压气机效率，使燃烧更加稳定。

4 结束语

燃气轮机是当前燃气电厂最为主要的设备，在工业生产中起到重要的作用，为了全面保证燃气轮机的正常运行，则要做好日常的维修保养，及时处理好损坏问题，通过相关的技术创新，全面提升自主处理能力，为燃气轮机稳定安全运行提供保障。