燃气轮机故障监测及诊断

1. 国内燃气轮机主要类型

燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资省、运行成本低和寿命周期较长等优点。主要用于发电、交通和工业动力。

燃气轮机分为：

（1）轻型燃气轮机为航空发动机的转型，其优势在于装机快、体积小、启动快、简单循环效率高，主要用于电力调峰、船舶动力。

（2）重型燃气轮机为工业型燃气轮机，其优势为运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高，主要用于联合循环发电、热电联产。

燃气轮机有不同的分类方法，一般情况如图1-1所示。

图1-1

2. 燃气轮机故障类型

1. 燃机在启动过程中“热挂”

2. 压气机喘振

3. 机组运行振动大

4. 点火失败

5. 燃烧故障

6. 启动不成功

7. 燃机大轴弯曲

8. 燃机轴瓦烧坏

9. 燃机严重超速

10. 燃机通流部分损坏

11. 润滑油温度高

12. 燃机排气温差大

3. 燃气轮机故障原因

“热挂”的原因：

（1） 启动系统的问题。启动柴油机出力不足；液力变扭器故障等。

（2） 压气机进气滤网堵塞、压气机流道脏，压缩效率下降。

（3） 燃机控制系统故障。

（4） 燃油雾化不良。

（5） 透平出力不足。

产生压气机喘振的原因：

压气机喘振主要发生在启动和停机过程中。引起喘振的原因主要有：机组在启动过程升速慢，压气机偏离设计工况；机组启动时防喘放气阀不在打开状态；停机过程防喘放气阀没有打开。

机组运行振动大的原因：

引起燃气轮机运行振动的原因较多，对机组安全运行构成威胁，因此应高度重视。下面列举部分引起机组振动的情况：

（1） 机组启动过程过临界转速时振动略微升高，属正常现象，但在临界转速后振动会下降。按正常程序启动燃气轮机时，机组会快速越过临界转速，如果由于升速慢引起振动偏高，应检查处理升速较慢的原因。

（2） 启动过程中由于压气机喘振引起的振动偏高，喘振时压气机内部发出“嗡…嗡…”声，对这种情况应检查压气机喘振的原因和对机组带来的不良影响。

（3） 机组启停后没有按冷机程序执行，或冷机过程对气缸和转子的非均匀性冷却，致使燃气轮机转子临时性弯曲，造成在启动过程中晃动量大，引起振动偏大。

（4） 转子存在动不平衡引起的振动偏高，必须对转子进行动平衡来消除。

（5） 由转子内部缺陷（拉杆螺栓紧力不均、轮盘接触不良等）引起的振动，反映在启动过程（特别是冷态启动更为突出）和运行初期的振动较高，但运行一段时间后振动有所下降，这种情况主要反映出转子在启动后传热不均匀引起转子局部变形，可通过延长启动时间来解决，但严重时需要对转子进行解体大修。

（6） 由于轴承损坏而引起的振动偏大，一般同时会伴随着机组惰走时间偏短，那需要更换轴承；油膜振荡也会引起振动偏大。

（7） 由于动静部件相磨引起的振动偏大。

（8） 由于套齿联轴器或传动齿轮磨损，接触不良也会引起机组的异常振动。

（9） 转子中心偏离引起振动大。

（10） 基础不牢、机组地脚螺栓松动、机组滑销系统在热膨胀时受阻等，也可能引起机组振动偏高。

点火失败的原因：

点火失败的主要原因有：点火故障（点火线圈及点火变压器故障）；燃油系统及燃油控制系统故障；雾化空气系统故障、燃油喷嘴结焦堵塞等等。

燃烧故障的原因：

燃烧不完全或个别燃烧室燃烧不良导致出口温度不均匀，透平出口处的最大排气温差超过允许值，便引发燃烧故障报警；引起故障的原因主要有：燃油进油量不均匀（主要有流量分配器故障、燃油喷嘴堵塞、燃油管道堵塞等）；雾化不良（主要有雾化空气系统故障、燃油压力偏低等）；燃油喷嘴故障（喷嘴变形）、燃烧室及过渡段故障等；压气机故障；压比低、燃烧及掺冷空气不足；透平故障（主要有流道堵塞、叶片变形等）。

启动不成功的原因：

启动过程发生故障导致机组启动不成功的原因很多，主要有以下几个方面：启动系统故障；点火失败；燃烧故障；机组“热挂”；压气机喘振；压气机进口导叶IGV打开故障；启动过程振动大；发电机同期故障；其他主要辅机故障等。

燃机大轴弯曲的原因：

燃机大轴弯曲的主要原因有：机组运行中振动偏大；机组动、静部件相磨造成大轴局部过热变形；轴瓦烧损至轴颈严重磨损；盘车系统故障造成转子热态无法均匀冷却。

燃机轴瓦烧坏的原因：

燃机轴瓦烧坏的主要原因有：轴瓦润滑不好：如油位过低、油质变劣、滑油压力不足等引起轴瓦失油或滑油温度偏高；轴颈处接触不良，造成局部负载过重；轴瓦温度过高。

燃机通流部分损坏的原因：

燃机通流部分损坏的主要原因：燃烧产物超温；高温腐蚀；外来物或热通道部件掉块打击其他部件引起的恶性损坏；机组振动过高或其它原因引起动、静部件相磨。

滑油温度高的原因：

燃机滑油温度高的原因有：

冷却水泵出力不足、散热风机故障、散热器堵塞或水箱水位低引起的冷却水温高；冷油器堵塞，水流偏小且换热效率低；冷却水温度调节阀故障，使进入冷油器的水量偏少。

燃机排气温差大的原因：

燃机排气温差大是由多种原因造成的，主要有：

在排气热电偶出现故障时，此时应对热电偶进行更换、校验或对其通道进行校验；燃油喷嘴或逆止阀故障造成喷嘴前压差大，使进入各个燃烧室的喷嘴油量不同，从而使透平排气温度场分布不均；流量分配器故障。主要是由于磨损使流量分配齿轮间隙发生变化，从而使进入各燃烧室的燃油量不相同，造成排气温差大；燃油清洗阀关不严或漏气。燃油从旁路管跑掉，使进入各燃烧室的燃油量不相同，从而造成排气温度场的不均匀；燃油管道变形或堵塞，使进入各燃烧室的燃油量不相同，从而对排气温度的均匀程度造成影响；雾化空气压比低，雾化空气量偏少，燃油燃烧不完全从而对透平的排气温度场产生影响；火焰筒或过渡段破损，影响火焰筒和过渡段的冷却效果，从而影响排气温度场的分布；叶片积垢不均而影响了热通道各部位的通流量，从而对排气温度场造成影响；叶片冷却空气冷却叶片后进入热通道，如叶片冷却通道堵塞，也会对排气温度场形成一定的影响。

（完整word版）燃气轮机故障类型及原因