燃气轮机故障类型及原因

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。