摘要：燃气轮机是集多学科、多工程的综合水平的高科技机械设备，是我国进行国家经济建设、国防建设的重要机械设备，而我国的燃气轮机水平还处于落后位置，为了提高我国燃气轮机发展，必须对燃气轮机工作原理及运行故障、启动故障进行研究，从而开发出我国自主研发的燃气轮机。燃气轮机属于大型设施，长期依赖进口将会在技术上受制于人，所以对影响燃气轮机运行和启动因素进行研究是我们研究燃气轮机不可回避的话题。
关键词：燃气轮机；运行；启动
在全球化经济发展的时代中，我国燃气轮机发展远远落后于外国，为此在“十二五”发展规划中已经制定了我国燃气轮机发展思路及对策，可见国家对燃气轮机发展的重视程度。为了发展我国燃气轮机研发技术必须对当前使用中的燃气轮机启动、运行状况、故障形成原因进行分析、研究从而制定出科学、合理的预防、解决方法，促进我国燃气轮机的发展，提高我国燃气轮机发展水平，截止到2015年我国燃气轮机市场容量仅为国际市场的九分之一，还有极大的提升空间，为此必须将影响燃气轮机启动、运行因素研究透彻，促进我国自主研发燃气轮机的进程。
一、燃气机轮工作原理
蒸汽轮机是利用流动气体将热能转化为机械能旋转动能的机械。燃气轮机主要有压气机、燃烧室、和燃气透平这三个主要部分组成。压气机从外界吸入空气通过压缩增压送到燃烧室与燃料混合燃烧形成高温气体进入到透平中膨胀做功，推动透平带动压气机和外负荷转子一起高速旋转。这样一套循环流程被称为简单循环，大多数燃气轮机均采用简单循环方案，因为这样的结构最简单最能体现燃气轮机特有的启动快、少用或不用冷却水这一优点，并且能能将气体和液体燃料的化学能转化成机械能并输出电工。燃气轮机从静止启动需要起动机带着旋转，等到速度到一定数值后才能独立运转，起动机才脱开[1]。
二、影响燃气轮机运行的因素
燃气轮机的压气机叶片和燃烧器都有严格的工作规定，要定期进行检查和更换，即使工作任务繁重也必须将机组停下来进行更换以确保设备安全运作。压气机叶片长期处在高速、大流量的空气环境中，容易受到空气中水分和杂质的腐蚀，随着工作时间叶片会产生腐蚀并产生裂纹[2]。在叶片更换前需定期安排停机时间并联系厂家进行超声波探伤检查。由于低负荷及点火时间增多，燃烧器工作条件愈发恶劣，对应更换周期也缩短了，理想的检修周期是启动、停止450次、连续工作运行一年左右需要对燃烧器进行检修，启动、停止900次连续工作三年左右需要对热通道进行检查，启动、停止2400次连续工作时间六年左右需要进行大修。在运行中如果出现排气温度异常或异常分散应加强检查分析，排出其他故障因素后应检查燃烧器是否损毁[3]。由于压气机叶片和燃烧器是燃气轮机运行的重要部件，所以要对这2个部件进行定期检查，而燃气轮机冷却时间加长，压气机叶片检查也需要更长时间，所以，为了尽可能提高机组利用率要制定检查、更换计划，避免燃气轮机停用。燃气轮机是以可燃烧气体作为燃料，不可避免的会出现在燃气输送过程发生泄漏或者其他问题。燃气轮机对燃气品质、参数要求很高，燃气供应调节系统是燃气轮机正常运行启动的关键。冬季燃气轮机由于燃气压力波动早成启动失败是因为燃气管道防冻措施不完善，调压装置工作不稳定，因对调压装置加装伴热设备维持燃气参数，让燃气轮机在冬季能够正常启动、运行。燃气不会发生大规模的泄漏，但是会在燃烧器内形成积存，在启动前应进行燃气泄漏检测，确认安全后在进行燃气轮机启动，避免由于燃气积存直接启动引起爆炸，造成安全事故。为避免燃气积存要及时更换阀门，设置危险气体警报系统，在燃气浓度高时能发出警报，避免造成人员伤亡[4]。
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三、影响燃气轮机启动的因素
燃气轮机的启动故障时由多种因素共同决定影响的，根据燃气轮机的启动过程中冷加速、热加速、自加速数据进行分析，发现这些数据都是随时间有序变化的，因此根据燃气轮机启动故障发生时间进行分析，从而对数据进行分析，确定故障原因。燃气轮机典型启动故障之一就是点火失败，燃气轮机在点火时，燃烧室内燃料没有正常形成燃烧火焰，其主要原因是点火瞬间燃料空气比值异常，不符合正常比值，造成燃烧室温度过低，从而导致点火失败，应在点火前检查燃料空气比值从而确保顺利点火，确保安全生产。在研究点火失败原因是可以通过模型建设对燃料与空气比值及燃烧值温度进行模拟点火，从而根据不同比值下燃烧室内温度变化及燃烧空气比值变化从而确定不同燃料空气比对点火失败影响，从而分析出正确比值从而提高点火成功率，提高燃气轮机启动成功率。影响燃气轮机启动因素还有燃气轮机喘振裕度。喘振裕度是指压气机内空气流量和压气机转速偏离正常设计运行状态。喘振是属于致命故障，严重时可能造成燃气轮机致命损毁。启动过程中控制重点监测指标是系统速度和加速度随时间变化。在燃气轮机启动是若发现燃气轮机转速上升缓慢或者没有上升就需要使用应急方法提升燃气轮机转速，或者停机进行维修。燃气轮机的转速又称作角速度，简单来讲就是转子在单位时间内转过的角度计算出轮机的旋转的速度及旋转的惯量，当角速度和惯量偏离正常数值时会造成燃气轮机发生启动故障。若燃气轮机顺利启动但是启动市场比正常启动药厂也要引起工作人员注意，在检修时需要进行全面、严格检查。在进行仿真实验时，要对启动是由于加速度问题造成的各种影响因素进行分析，与标准时间进行对比从而分析出启动失败或者启动延时的原因。燃气轮机启动失败的另外一个影响因素是透平阻力过大，导致燃气轮机无法正常加速到脱扣速度，导致启动失败。透平阻力可以增加燃气轮机启动能耗，增加压气机工作压力，引发喘振裕度，从而影响燃气轮机启动和运行。在分析解决燃气轮机启动、运行影响因素时，可以大规模利用模拟仿真的方法，对燃气轮机各故障形成方式进行数据记录，通过分析从而确定故障原因，为后续使用者提供经验，也能为我国自主研发燃气轮机提供宝贵数据材料[6]。
结束语
我国作为国际上最大发展中国家，拥有世界上最大的市场，拥有最好市场环境，为此我国需要大量的燃气轮机进行发展建设，同时也具有自主研发燃气轮机的能力，为了赶超国际燃气轮机水平，需要对燃气轮机进行启动、运行故障分析，从而确定影响燃气轮机运行、启动因素，提高我国自主研发燃气轮机水平，在日益激烈的国际化燃气轮机市场中保持长久的市场容量增长，从而不断提高我国经济建设速度。
参考文献：
[1] 郭伟康，李德兵.S109FA燃气轮机联合循环机组两班制运行启动成本及调度方式浅析[C].//中国电机工程学会燃气轮机发电专业委员会2014学术年会论文集.2014：224-228，314.
[2] 胥波，董奎，梁珊珊等.M701F4燃气轮机运行技术优化措施[J].东方电气评论，2015，29（4）：79-82.
[3] 马桂芳，刘生建.GE9FA燃气轮机静态变频启动装置故障分析及处理[J].韶关学院学报，2014，35（6）：41-46.
[4] 李余标，金少杰.PG9171E型燃气轮机启动马达拒动的原因分析与处理[C].//中国电机工程学会燃气轮机发电专业委员会2014学术年会论文集.2014：280-286.
[5] 吴云欢.燃气轮机气路故障诊断技术研究[J].科技与企业，2015（2）：251-251.
[6] 林伟.考虑燃气轮机变频启动的发电机保护系统研究[D].华北电力大学（保定），2014.
论文作者:过会兵
论文发表刊物:《基层建设》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/9
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