燃气轮机气路故障诊断技术探讨

燃气轮机气路故障诊断技术探讨

姚晨

华电新能源集团股份有限公司天津分公司  300450

摘要：随着科技的进步，带动工业建设的不断发展。燃气轮机具有体积小、开启速度快、运行稳定性强及效率高等显著优点，同时其运行过程还不会对社会大众的居住环境产生太大影响，因此，在我国的工业、交通运输业、船舶动力和天然气等领域和行业中都得到了广泛应用。然而，燃气轮机在运行过程中还是会受到很多外界因素的干扰，并且设备又长期处于高压和高温的环境中，一点点的风险隐患和因素都可能导致气路故障问题的出现，并直接影响设备的整体运行效率，那么相关人员就必须及时且有效地检查燃气轮机的汽轮故障，尽早发现并采取有针对性的预防和诊断技术，将故障问题快速解决，保证燃气轮机的稳定、高效运行。

关键词：燃气轮机；汽轮故障；故障诊断

引言

当前,燃气轮机在工业领域和航空领域发挥了越来越重要的作用。在电力行业,燃气轮机的应用也成为主要发展趋势。但是,随着燃气轮机工作环境的变化,尤其是启动过程中转速和温度均发生较大变化,各种故障将不断出现。为了确保燃气轮机的安全使用,燃气轮机启动过程故障诊断已成为当前的研究重点。

1燃气轮机的常见气路故障

外界很多因素都会影响燃气轮机的正常运转，对这些风险因素稍有处理不当就可能导致燃气轮机出现气路故障问题，不但会影响设备的使用性能，还会给企业带来一定的经济损失，因此，企业应指派专业的维修养护人员负责监督和管控燃气轮机的运行状态，发生故障时应对其立即进行诊断并采取有效的整改措施，将损失降到最低。

1.1压气机叶片积垢

在燃气轮机的实际运行过程中，其最容易出现的一类气路故障便是叶片积垢问题，通过对燃气轮机的具体运行原理进行分析可知，每千瓦燃气轮机如果要保证24h稳定运行就必须吸入大概0.5t左右的空气，并会有一些微粒杂质随着空气进入燃气轮机中，即使企业会针对这种情况采取相应的处理措施，也无法将微粒杂质完全隔离出去，微粒杂质进入燃气轮机的内部后通常都会附着在叶片的表面，当这些微粒杂质积聚一段时间后便会在叶片表面形成较大面积的沉积物，如果没有及时清理这些沉积物便会出现积垢，随着燃气轮机的持续运行，积垢会不断增多，并直接影响燃气轮机的实际运行性能。

1.2超负荷运行问题

燃气轮机发电设备需要不停地运行，保证持续稳定供电，设备在运行过程中，时间往往得不到良好的控制，导致设备超负荷运行，这种状态时间越久，越容易出现设备的疲劳，超负荷运转，增加了燃气轮机发电设备的负担，整体故障发生率增加，要想故障修复，会有一定的难度，燃气轮机运行稳定性不够，无法确保安全用电。

1.3压气机叶片磨损和腐蚀

当燃气轮机运行时，如果有固体颗粒或是盐分存在于空气中，那么这些物质就可能磨损甚至是腐蚀燃气轮机叶片的表面，不但会在叶片表面形成划痕，还会进一步增加叶片表面的粗糙程度。如果没有及时处理这一问题，会对叶片表面的整体气动性能产生不利影响，加大其阻力系数，一旦压气机叶片出现了磨损和腐蚀等问题后，通流的面积和流量都会越来越大。

2燃气轮机气路故障诊断策略

2.1提升人员检修能力

当前，我国经济发展运行速度较快，各行各业对电力的需求量更高。我国燃气轮机发电设备大多是进口设备，一些设备的成本较高，如果设备出现问题，会造成巨大的损失，整体看，设备的维修与养护成本较高。设备运行必须要在充分掌握大量数据的情况下，才能启停，这也就对维护人员提出了更高的技术标准要求。提升技术人员检修能力是当前重要的途径，技术人员通过专业的设备仪器，对设备实地检测，同时，也需要丰富的经验对设备进行诊断，及时发现设备运行中存在的问题，减少故障率，提高生产效能，提高燃气轮机发电设备养护人员水平至关重要。一是保证人员的专业性。电厂是社会经济运行中主要部分，那么，在工作人员招聘过程中，需要招聘专业的人员，具备良好的专业技术能力与丰富的行业维护经验，专业技术人员能及时发现小故障，避免出现大问题，影响到设备的稳定运行。二是结合设备检修需求培训。不同的设备使用操作方式不同，则设备的损耗也不同，根据设备的环境、操作方式的变化，进行专项培训，对设备运行条件复杂的设备维护人员，重点对环境的治理上，对设备的维护上，做好工作人员定期业务教育培训，培训过程中，结合生产的实际，总结经验、做好沟通交流，通过实例帮助工作人员解答问题，进一步促进工作人员检修能力不断提高；技术人员在培训中，针对设备各自使用的性能原理，对燃气轮机发电设备要全面了解，从而使工作人员可以借助燃气轮机发电设备原理解决现实存在的问题，使设备性能得以优化，不断完善检修技术水平。

2.2燃气轮机气路故障的预防

为保证燃气轮机的高效、稳定运行，对其运行中出现的气路故障问题进行有效诊断和解决是十分重要的，同样还应做好其预防工作。企业针对燃气轮机的运行状态应制定科学的维修养护计划，每隔一段时间就应主动检查燃气轮机的运行状况，在全面把握燃气轮机使用功能和性质特点的基础上总结出每一种气路故障的具体表现，并结合以往的工作经验落实好维护养护制度中的相关内容。同时操作人员在运转燃气轮机时还应严格遵循相应的规范制度和操作流程，设备运行时应合理设置其操作流程，明确设备的运行和维修标准，制定完善的燃气轮机等设备的使用规范，根据不同的故障问题制定相应的检查维修方法，为其安全、稳定的运行提供重要的技术保证，尽可能降低燃气轮机发生气路故障问题的概率。另外，企业还应及时总结燃气轮机的运行规律，根据其具体的流程内容进行使用，平时工作状态下对其进行动态的监督和管理，定期或不定期地检查设备的使用性能，发现异常情况时应停止设备运行并进行及时处理，从源头上预防气路故障问题。

2.3降低设备故障频率

当前，一些燃气轮机发电设备运行过程中，会出现较大的损耗，特别是设备的频繁重启，往往会造成设备不必要的损耗，设备出现的故障率增加，不利于设备的保养，更不利于电网系统稳定安全，及时发现故障点，做到有效的检测，发现运行中出现的常见问题，有效降低燃气轮机发电设备重启频率，保证设备稳定安全，实现持续性供电用电目标。

2.4行业体制

加强对国产重型燃气轮机的市场支持力度。（1）鼓励国内企业优先使用国产重型燃气轮机，选择国内制造商作为燃气轮机维修维护第三方服务商；给予一定的定向补贴，促进国产重型燃气轮机尽快规模化应用，以积累应用数据并提升国产重型燃气轮机的综合水平。（2）提高自主创新企业与自主创新技术的市场份额，鼓励发电企业应用国产化技术，将燃气轮机创新发展示范项目制度化，利用有限的示范项目容量来在最大程度地推动自主化。（3）结合“一带一路”倡议的推进实施，配套包含融资在内的优惠政策，将国产重型燃气轮机积极投放海外市场，提高国际市场竞争力。

结语

燃气轮机在我国的工业、交通运输业和天然气等众多领域和行业中都是一种常见的动力设备，发挥着重要作用，因此，面对其运行过程中易出现的几种典型气路故障，应安排专业人员采取有效的故障诊断、对故障与问题全面排查、深入分析并迅速解决，对设备进行及时的维修和养护，保证燃气轮机运行的稳定性和可靠性，提升企业的整体生产效益。

参考文献

[1]马健峰.燃气轮机故障诊断技术研究综述与展望[J].科学中国人，2019（3）：36.

[2]王贺，柳玉宾.燃气轮机运行初期故障诊断与预警研究[J].热力透平，2021，50（4）：266-269，275.

[3]党伟.燃气轮机叶片断裂故障诊断方法研究[D].北京：北京化工大学，2020.

[4]钱勇刚，居友冠.船舶燃气轮机气路故障诊断方法[J].电子技术与软件工程，2019（8）：229.