燃氣輪機運行典型故障分析及其處理

本文格式為Word版，下載可任意編輯——燃氣輪機運行典型故障分析及其處理燃氣輪機運行故障及典型事故的處理1燃氣輪機事故的概念及處理原則111事故概念

燃氣輪機事故指直接要挾到機組安全運行或設(shè)備發(fā)生損壞的各種異常狀態(tài)。凡正常運行工況遭到破壞,機組被迫降低出力或停運等嚴重故障,甚至造成設(shè)備損壞、人身傷害的統(tǒng)稱為事故。造成設(shè)備事故的原因是多方面的,有設(shè)計制造方面的原因,也有安裝檢修、運行維護甚至人為方面的原因。112故障、事故的處理原則

當(dāng)燃氣輪機運行過程中發(fā)生異常或故障時,處理時應(yīng)把握以下原則:(1)根據(jù)異常和故障的設(shè)備反映出來的現(xiàn)象及參數(shù)進行綜合分析和判斷,迅速確定故障原因,必要時馬上解列機組,防止故障曼延、擴大。(2)在事故處理中,必需首先消除危及人身安全及設(shè)備損壞的危險因素,充分評估事故可能的對人身安全和設(shè)備損害的后果,及時、果斷的進行處理。(3)在處理事故時穩(wěn)固樹立保設(shè)備的觀念。要認識到假使設(shè)備嚴重損壞以至長期不能投入運行對電力系統(tǒng)造成的影響更大。所以在緊急狀況下應(yīng)果斷的依照規(guī)程進行處理,必要時停機檢查。(4)在事故發(fā)生后,運行各崗人員要聽從值班長的統(tǒng)一指揮,各施其責(zé),加強聯(lián)系和協(xié)同,盡可能將事故控制在最小的損壞程度。(5)當(dāng)設(shè)備故障原因無法判斷時,應(yīng)及時匯報尋求技術(shù)支持,并按最嚴重的后果估計予以處理。(6)事故處理后,應(yīng)如實將事故發(fā)生的地點、時間及事故前設(shè)備運行狀態(tài)、參數(shù)和事故處理過程進行詳細記錄和總

結(jié)。

2燃氣輪機的運行故障、典型事故及處理211燃機在啟動過程“熱掛〞

“熱掛〞現(xiàn)象:當(dāng)燃機啟動點火后,在升速過程中透平排氣溫度升高達到溫控線時燃機由速度控制轉(zhuǎn)入溫度控制,這抑制了燃油量的增加速率而影響燃機升速,延長燃機啟動時間,嚴重時燃機一直維持在溫控狀態(tài)使燃機無法升速,處于“熱掛〞狀態(tài)。隨后燃機轉(zhuǎn)速下降致使啟動失敗,只能停機檢查?！盁釖歙暤脑蚣疤幚矸椒ㄓ?

(1)啟動系統(tǒng)的問題。①啟動柴油機出力不足;②液力變扭器故障。液力變扭器主要由一個離心泵葉輪、一個透平輪和一個帶有固定葉片的導(dǎo)向角組成。在啟動過程中通過液體將啟動柴油機的力矩傳送給燃機主軸。液力變扭器的故障可通過比較柴油機加速時燃機0轉(zhuǎn)速到14HM的啟動時間來判斷;③啟動離合器主從動爪形狀變化,使燃機還沒超過自持轉(zhuǎn)速,爪式離合器就提前脫離(柴油機進入冷機后停機),這時燃機升速很慢。而燃油參考值是以0105%FRS/S的速度上升的,由于燃機升速慢而噴油量增速率不變使燃油相對過量,使排氣溫度T4升高而進入溫控,導(dǎo)致燃機的啟動失敗。(2)壓氣機進氣濾網(wǎng)堵塞、壓氣機流道臟,壓縮效率下降。進氣濾網(wǎng)堵塞會引起空氣量不足;壓氣機流道臟會使壓氣機性能下降。必需定期更換進氣濾網(wǎng)并對壓氣機進行清洗,及時更換堵塞的濾網(wǎng)和清除壓氣機流道上的積垢及油污。(3)燃機控制系統(tǒng)故障。當(dāng)燃油系統(tǒng)或控制系統(tǒng)異常時,有可能引起燃油

量協(xié)同不當(dāng)(過量或不足)或進油量分派不均勻。主要影響因素有:①油濾網(wǎng)堵塞;②燃油流量分派器卡澀;③主燃油泵電磁離合器故障;④燃油母管壓力釋放閥VR4泄漏;⑤控制系統(tǒng)故障。(4)燃油霧化不良。燃油霧化的細度和均勻性直接影響到燃燒完善度。燃油霧化的顆粒愈細,單位體積形成的油滴數(shù)量愈多,蒸發(fā)面積就愈大,蒸發(fā)速度也愈快,燃燒就愈完全,燃燒效率就愈高。它同燃油的品質(zhì)、噴射壓力以及燃油噴嘴的健康狀況和霧化空氣量有關(guān)。(5)透平出力不足。由于燒原(重)油機組的燃料中含有大量的灰份和雜質(zhì),跟燃油一起進入燃燒系統(tǒng),燃燒后進入火焰筒和透平流道,一部分隨燃氣排到大氣中,一部分堆積在熱通道表面使流通面積減少,從而降低透平的功率和效率。這方面的控制主要取決于下面幾個方面:①燃油的選擇;②燃油輸送過程的控制;③燃油處理過程的控制;④抑釩劑參與過量,由于原油中的釩在高溫下會對金屬產(chǎn)生釩腐蝕,故通過參與抑釩劑(Mg的化合物)來抑制原油中的釩,使其生成疏松的物質(zhì)隨燃氣排到大氣中避免對金屬產(chǎn)生腐蝕。但是抑釩劑加多了會形成灰份堆積在透平熱通道,因此在運行中應(yīng)經(jīng)常對燃油進行化驗并及時調(diào)整抑釩劑的參與量?？捎每滋絻x對透平熱通道的積垢進行檢查。定期對透平進行水洗及核桃殼清洗,可以清除透平流道中積垢,減少葉片的垢下腐蝕。

212壓氣機喘振

(1)產(chǎn)生喘振的原因壓氣機喘振主要發(fā)生在啟動和停機過程中。引起喘振的原因主要有:①機組在啟動過程升速慢,壓氣機偏離設(shè)計工

況;②機組啟動時防喘放氣閥不在開啟狀態(tài);③停機過程防喘放氣閥沒有開啟。

(2)防止喘振的措施防止壓氣機喘振的措施主要有:①采取中間放氣,即設(shè)置防喘放氣閥,將堵塞空氣通過防喘放氣閥排掉;②在壓氣機進口安裝可調(diào)導(dǎo)葉(IGV),在啟動過程將IGV角度關(guān)小,以減少壓氣機流量,防止壓氣機流道出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象;③對于高壓比的壓氣機,采用以上兩種的防喘措施還不夠時,可采用雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),即分成高壓和低壓壓氣機。213機組運行振動大

引起燃氣輪機運行振動的原因較多,對機組安全運行構(gòu)成要挾,因此應(yīng)高度重視。下面列舉部分引起機組振動的狀況和處理的方法:(1)機組啟動過程過臨界轉(zhuǎn)速時振動略為升高,屬正?，F(xiàn)象,但在臨界轉(zhuǎn)速后振動會下降。按正常程序啟動燃氣輪機時,機組會快速越過臨界轉(zhuǎn)速,假使由于升速較慢引起振動偏高,應(yīng)檢查處理升速較慢的原因。(2)啟動過程中由于壓氣機喘振引起的振動偏高,喘振時壓氣機內(nèi)部發(fā)出“嗡?嗡?〞聲,對這種狀況應(yīng)檢查壓氣機喘振的原因和對機組帶來的不良影響。

(3)機組停機后沒有按冷機程序執(zhí)行,或在冷機過程對氣缸和轉(zhuǎn)子的非均勻冷卻,致使燃氣輪機轉(zhuǎn)子臨時性彎曲,造成在啟動過程中晃動量大,引起振動偏大,對這種狀況可通過延長盤車轉(zhuǎn)速下的運轉(zhuǎn)時間或在點火轉(zhuǎn)速下延長暖機時間來消除;假使轉(zhuǎn)子永久性變形,投入運行后依舊沒有好轉(zhuǎn),那么需通過外部改正才能解決轉(zhuǎn)子彎曲問題;

(4)轉(zhuǎn)子存在動不平衡引起的振動偏高,必需對轉(zhuǎn)子進行動平衡來消除。假使是由于葉片斷裂或嚴重的金屬脫落而引起的就必需更換部件。對于5000或6000型燃氣輪機,葉片重量存在20～30克的偏差一般不會對振動造成明顯的變化。(5)由轉(zhuǎn)子內(nèi)部缺陷(拉桿螺栓緊力不均、輪盤接觸不良等)引起的振動,反映在啟動過程(特別是冷態(tài)啟動更為突出)和運行初期的振動較高,但運行一段時間后振動有所下降,這種狀況主要反映出轉(zhuǎn)子在啟動后傳熱不均勻引起轉(zhuǎn)子局部變形,可通過延長啟動時間來解決,但嚴重時需要對轉(zhuǎn)子進行解體大修。(6)由于軸承損壞而引起的振動偏大,一般同時會伴隨著機組惰走時間偏短,那么需要更換軸承;油膜震蕩也會引起振動偏大。(7)由于動靜部件相磨引起的振動偏大,則必需處理間隙;(8)由于套齒聯(lián)軸器或傳動齒輪磨損,接觸不良也會引起機組的異常振動,應(yīng)修理或更換損壞部件;

(9)轉(zhuǎn)子中心偏離引起振動大,則應(yīng)對轉(zhuǎn)子重新對中;

(10)基礎(chǔ)不牢、機組地腳螺栓松動、機組滑銷系統(tǒng)在熱膨脹時受阻等,也可能引起機組振動偏高。214點火失敗

點火失敗的主要原因有:①點火故障(點火線圈及點火變壓器故障);②燃油系統(tǒng)及燃油控制系統(tǒng)故障。這種狀況可以參考211的燃機在啟動過程“熱掛〞中的燃機控制系統(tǒng)故障的處理;③霧化空氣系統(tǒng)故障。這種狀況可以參考211的燃機在啟動過程“熱掛〞中的燃油霧化不良的故障處理;④燃油噴嘴結(jié)焦堵塞等等。

215燃燒故障

燃料燃燒不完全或個別燃燒室燃燒不良導(dǎo)致出口溫度不均勻,透平出口處的最大排氣溫差超過允許值,便發(fā)出燃燒故障報警;引起燃燒故障的原因主要有:①燃油進油量不均勻(主要有流量分派器故障、燃油噴嘴堵塞、燃油管道堵塞等);②霧化不良(主要有霧化空氣系統(tǒng)故障、燃油壓力偏低等);③燃油噴嘴故障(噴嘴變形)、燃燒室及過渡段故障等;④壓氣機故障。壓比低、燃燒及摻冷空氣不足;⑤透平故障(主要有流道堵塞、葉片變形等)。216啟動不成功

啟動過程發(fā)生故障導(dǎo)致機組啟動不成功的原因好多,主要有以下幾方面:①啟動系統(tǒng)故障。這種狀況可以參考211的燃機在啟動過程“熱掛〞中的啟動系統(tǒng)的問題處理;②點火失敗。這種狀況可以參考214的點火失敗的處理;③燃燒故障。這種狀況可以參考215的燃燒故障的處理;④機組“熱掛〞。這種狀況可以參考211的燃機在啟動過程“熱掛〞問題的處理;⑤壓氣機喘振。這種狀況可以參考212的壓氣機喘振的處理;⑥壓氣機進口導(dǎo)葉IGV開啟故障;⑦啟動過程振動大。這種狀況可以參考213的機組運行振動大的處理;⑧發(fā)電機同期故障;⑨其它主要輔機故障等。217燃機大軸彎曲

燃機大軸彎曲的主要原因有:①機組運行中振動偏大;②機組動、靜部件相磨造成大軸局部過熱變形;③軸瓦燒損致軸頸嚴重磨損;④盤車系統(tǒng)故障造成轉(zhuǎn)子熱態(tài)無法均勻冷卻。

解決措施有:①啟動和運行時注意監(jiān)視機組振動狀況,防止振動超標(biāo);②停機時應(yīng)確認盤車投入正常,并按正常運行的要求定期記錄燃機輪間溫度及其它參數(shù),定期檢查盤車的投入和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動狀況。阻止強制開啟輪機間門進行快速冷卻;③檢修時應(yīng)使機組充分冷卻(輪間溫度60℃以下)后才能停盤車。對無法等冷卻后才能停盤車的檢修,應(yīng)在轉(zhuǎn)子露出部分作記號,在檢修過程中定期對轉(zhuǎn)子進行盤動180°,并有專人負責(zé)記錄時間及轉(zhuǎn)動角度。熱態(tài)停盤車時輪間溫度不得高于150℃,停盤車時應(yīng)同時將輔助滑油泵置于手動位置讓滑油自循環(huán)進行冷卻;④檢修揭瓦后的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動前應(yīng)先將滑油循環(huán)8小時,以清除軸瓦及油路在檢修過程遺留的灰塵,第一次啟動時應(yīng)在盤車狀態(tài)下用聽針傾聽機組內(nèi)的聲音。218燃機軸瓦燒壞

軸瓦燒損的主要原因有:①軸瓦潤滑不好:如油位過低、油質(zhì)變劣、滑油壓力不足等引起軸瓦失油或滑油溫度偏高;②軸頸處接觸不良,造成局部負載過重;③軸瓦溫度過高。

解決措施有:①運行時嚴密監(jiān)視軸瓦溫度和回油溫度;②滑油過濾器和冷油器切換應(yīng)使用操作票并在專人監(jiān)護下,先將備用組注滿油后再進行切換操作,并加強對油壓和油流的監(jiān)視,操作應(yīng)緩慢進行,嚴防在操作時滑油中斷及溫度突變而燒毀軸瓦;③停機時應(yīng)監(jiān)視滑油泵運行狀況、油溫柔軸瓦溫度,確認燃機盤車投入正常,并且定期記錄滑油壓力、溫度及其它參數(shù),定期檢查盤車的投入和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動狀況;④熱態(tài)停盤車時輪間溫度不得高于150℃,停盤車時應(yīng)同時將輔助滑油

泵置于手動位置讓滑油自循環(huán)進行冷卻,以防軸瓦溫度過高而燒毀軸瓦巴氏合金;⑤正常運行時應(yīng)保持滑油油位在1/2以上;⑥定期進行滑油油質(zhì)化驗,有異常時應(yīng)根據(jù)狀況監(jiān)視和采取措施,以保證油質(zhì)符合標(biāo)準;⑦定期對油箱油位計進行校驗,并做低油位報警試驗;⑧檢修更換新瓦時,應(yīng)檢查瓦面接觸良好;⑨檢修揭瓦后的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動前應(yīng)先將滑油循環(huán)8小時,清洗掉檢修過程存在軸承箱中的灰塵,檢查軸瓦回油油流狀況。219燃機嚴重超速

為防止燃機嚴重超速,應(yīng)采取的措施有:①機組運行時各種超速保護均應(yīng)投入運行,防止在無保護的狀況下運行;②在燃機啟動至空載或停機解列時,應(yīng)嚴密監(jiān)視機組轉(zhuǎn)速在額定范圍之內(nèi),防止調(diào)速控制系統(tǒng)異常而超速,否則應(yīng)手動降速或緊急停機并記錄轉(zhuǎn)速最高值;③定期對燃料截止閥進行動作試驗和泄漏試驗,檢查燃油截止閥動作自如,關(guān)閉嚴密,否則應(yīng)進行處理;④定期進行超速試驗和甩負荷試驗。2110燃機通流部分損壞

燃機通流部分損壞的主要原因:①燃燒產(chǎn)物超溫;②高溫腐蝕;③外來物或熱通道部件掉塊打擊其它部件引起的惡性損壞;④機組振動過高或其它原因引起動、靜部件相磨。為此在措施方面應(yīng)考慮:(1)在燃油方面:①為減少對高溫部件的高溫腐蝕,延長熱部件壽命,應(yīng)控制燃油的鈉、鉀含量及鎂釩比在規(guī)范之內(nèi),即:Na+Ka≤11ppm,Mg:V=3～315,嚴禁燃用有害微金屬含量超標(biāo)的燃料;②為減少對燃油噴嘴和熱通道部件的沖刷,應(yīng)嚴格控制燃油的過濾精度在5

μm,定期更換燃油濾網(wǎng);③降低燃油粘度以改善燃油的霧化程度,確保燃油燃燒完全,在允許范圍之內(nèi)應(yīng)盡量提高燃油的溫度,確保進機油粘度控制在20cst以下。(2)在機組啟動、運行方面應(yīng)注意:①燃機點火時燃油不能過量,點火失敗后的再次點火前應(yīng)檢查啟動失敗排放閥是否把未燃燒的燃料排盡,并根據(jù)狀況適當(dāng)延長清吹時間,以除去流道中的殘留燃料;②升速過程中應(yīng)注意燃油參考值FSR的上升狀況,流量分派器轉(zhuǎn)速的變化狀況、透平排氣溫度、輪間溫度以及超溫、溫差等保護的動作狀況,若出現(xiàn)FSR控制故障或保護不動作時應(yīng)停機進行處理;③運行過程中應(yīng)注意壓氣機進口可調(diào)導(dǎo)葉的開度;④開停機過程中還應(yīng)注意防喘放氣閥的位置與機組轉(zhuǎn)速狀態(tài)的對應(yīng)狀況,如出現(xiàn)不對應(yīng)且有防喘放氣閥實際位置不對應(yīng)、出現(xiàn)振動異常狀況、主機有異常聲響、透平排氣溫度或FSR的異常上升狀況時要馬上緊急停機;⑤在啟動和運行過程中應(yīng)監(jiān)視機組振動狀況;⑥運行過程中應(yīng)密切監(jiān)視透平排氣溫度和排氣溫差的變化,如出現(xiàn)超標(biāo)且確認熱電偶無異常時應(yīng)盡快停機進行檢查;⑦改善燃油霧化,確保燃燒完全,應(yīng)跟蹤主燃油出口壓力、燃油噴嘴前壓力和壓差狀況,保證燃油的噴射壓力;⑧在運行過程中跟蹤霧化空氣壓比的變化狀況,如出現(xiàn)壓比低報警時應(yīng)進行檢查,并控制運行過程中霧化空氣的溫度。(3)在維護方面應(yīng)注意:①定期對霧化空氣系統(tǒng)進行低點排污和排水;②燃機水洗時應(yīng)控制輪間溫度在149℃以下,水溫控制在82℃以上;③定期對壓氣機進口可調(diào)導(dǎo)葉的角度進行校驗,以確保運行時角度對應(yīng)而且關(guān)閉和開啟時的限位塊不要頂住氣缸;④應(yīng)定期對熱通道用

孔探儀進行檢查。(4)在機組大中修時應(yīng)注意:①對熱通道各部件進行完全檢查,按規(guī)范要求嚴格控制葉片裂紋,對裂紋超標(biāo)的葉片進行更換或采取止裂措施,防止裂紋擴展;②應(yīng)對熱通道各動靜間隙按規(guī)范進行控制,以防止啟動過程的動靜摩擦;③應(yīng)對IGV的實際角度與機械指示和控制的顯示值進行對比、校驗;④檢修過程中應(yīng)注意不能有任何東西掉進氣缸里,回裝時應(yīng)進行完全的檢查,以防止有任何物品遺留在熱通道里。2111滑油溫度高

燃機滑油溫度高的原因有:①冷卻水泵出力不足、散熱風(fēng)機故障、散熱器堵塞或水箱水位低引起的冷卻水溫高;②冷油器堵塞,水流偏小且換熱效率低;③冷卻水溫度調(diào)理閥故障,使進入冷油器的水量偏少。

為此在措施方面應(yīng)考慮:①運行時應(yīng)跟蹤冷卻水泵的出力變化,一般狀況下水泵出力的降低是水泵葉輪被(顆粒)沖刷或汽蝕(水溫較高或水中含氣)引起葉型變化導(dǎo)致的,水泵的出力下降一般也是一個逐步下降的過程,只要在運行中跟蹤就可避免由于該原因而導(dǎo)致的油溫升高;定期對冷卻水系統(tǒng)進行清洗,包括水箱中積垢的清理和管路的循環(huán)排放;發(fā)現(xiàn)有水泵出力下降的趨勢則要做好檢查安排,必要時更換水泵葉輪;②在大、中修時安排檢查冷卻風(fēng)機馬達軸承及轉(zhuǎn)動狀況,定期對冷卻水散熱器進行清洗;③在大、中修時安排冷卻水箱水位計校驗;④定期對冷油器進行清洗;⑤定期對冷卻水溫度調(diào)理閥進行拆檢。

2112燃機排氣溫差大

燃機排氣溫度分布不均勻會使葉片形成熱應(yīng)力,加劇透平缸的變形。因此,控制燃機排氣溫差是保證機組正常運行的一個重要環(huán)節(jié)。燃機排氣溫差大是由多種原因造成的,主要有:①在排氣熱電偶出現(xiàn)故障時,此時應(yīng)對熱電偶進行更換、校驗或?qū)ζ渫ǖ肋M行校驗;②燃油噴嘴或逆止閥故障造成噴嘴前壓差大,使進入各個燃燒室的噴油量不同,從而使透平排氣溫度場分布不均;③流量分派器故障。主要是由于磨損使流量分派齒輪間隙發(fā)生變化,從而使進入各燃燒室的燃油量不一致,造成排氣溫差大;④燃油清洗閥關(guān)不嚴或泄漏。燃油從旁路管跑掉,使進入各燃燒室的燃油量不一致,從而造成排氣溫度場的不均