燃气轮机运行典型故障分析报告及其处理.docx

1、燃气轮机运行典型故障分析报告及其处理燃气轮机运行故障及典型事故的处理1 燃气轮机事故的概念及处理原则111 事故概念燃气轮机事故指直接威胁到机组安全运行或设备发生损坏的各种异常状态。凡正常运行工况遭到破坏,机组被迫降低出力或停运等严重故障,甚至造成设备损坏、人身伤害的统称为事故。造成设备事故的原因是多方面的,有设计制造方面的原因,也有安装检修、运行维护甚至人为方面的原因。112 故障、事故的处理原则当燃气轮机运行过程中发生异常或故障时,处理时应掌握以下原则:(1) 根据异常和故障的设备反映出来的现象及参数进行综合分析和判断,迅速确定故障原因,必要时立即解列机组,防止故障蔓延、扩大。(2) 在事

2、故处理中,必须首先消除危及人身安全及设备损坏的危险因素,充分评估事故可能的对人身安全和设备损害的后果,及时、果断的进行处理。(3) 在处理事故时牢固树立保设备的观念。要认识到如果设备严重损坏以至长期不能投入运行对电力系统造成的影响更大。所以在紧急情况下应果断的按照规程进行处理,必要时停机检查。(4) 在事故发生后,运行各岗人员要服从值班长的统一指挥,各施其责,加强联系和配合,尽可能将事故控制在最小的损坏程度。(5) 当设备故障原因无法判断时,应及时汇报寻求技术支持,并按最严重的后果估计予以处理。(6) 事故处理后,应如实将事故发生的地点、时间及事故前设备运行状态、参数和事故处理过程进行详细记录

3、和总结。2 燃气轮机的运行故障、典型事故及处理211 燃机在启动过程“热挂”“热挂”现象:当燃机启动点火后,在升速过程中透平排气温度升高达到温控线时燃机由速度控制转入温度控制,这抑制了燃油量的增加速率而影响燃机升速,延长燃机启动时间,严重时燃机一直维持在温控状态使燃机无法升速,处于“热挂”状态。随后燃机转速下降致使启动失败,只能停机检查。“热挂”的原因及处理办法有:(1) 启动系统的问题。启动柴油机出力不足;液力变扭器故障。液力变扭器主要由一个离心泵叶轮、一个透平轮和一个带有固定叶片的导向角组成。在启动过程中通过液体将启动柴油机的力矩传送给燃机主轴。液力变扭器的故障可通过比较柴油机加速时燃机0

4、 转速到14HM 的启动时间来判断;启动离合器主从动爪形状变化,使燃机还没超过自持转速,爪式离合器就提前脱离(柴油机进入冷机后停机) ,这时燃机升速很慢。而燃油参考值是以0105 %FRS/ S 的速度上升的,由于燃机升速慢而喷油量增速率不变使燃油相对过量,使排气温度T4 升高而进入温控,导致燃机的启动失败。(2) 压气机进气滤网堵塞、压气机流道脏,压缩效率下降。进气滤网堵塞会引起空气量不足;压气机流道脏会使压气机性能下降。必须定期更换进气滤网并对压气机进行清洗,及时更换堵塞的滤网和清除压气机流道上的积垢及油污。(3) 燃机控制系统故障。当燃油系统或控制系统异常时,有可能引起燃油量配合不当(过

5、量或不足) 或进油量分配不均匀。主要影响因素有: 油滤网堵塞; 燃油流量分配器卡涩; 主燃油泵电磁离合器故障; 燃油母管压力释放阀VR4 泄漏; 控制系统故障。(4) 燃油雾化不良。燃油雾化的细度和均匀性直接影响到燃烧完善度。燃油雾化的颗粒愈细,单位体积形成的油滴数量愈多,蒸发面积就愈大,蒸发速度也愈快,燃烧就愈完全,燃烧效率就愈高。它同燃油的品质、喷射压力以及燃油喷嘴的健康情况和雾化空气量有关。(5) 透平出力不足。由于烧原(重) 油机组的燃料中含有大量的灰份和杂质,跟燃油一起进入燃烧系统,燃烧后进入火焰筒和透平流道,一部分随燃气排到大气中,一部分堆积在热通道表面使流通面积减少,从而降低透平

6、的功率和效率。这方面的控制主要取决于下面几个方面: 燃油的选择; 燃油输送过程的控制; 燃油处理过程的控制; 抑钒剂加入过量,因为原油中的钒在高温下会对金属产生钒腐蚀,故通过加入抑钒剂(Mg 的化合物) 来抑制原油中的钒,使其生成疏松的物质随燃气排到大气中避免对金属产生腐蚀。但是抑钒剂加多了会形成灰份堆积在透平热通道,因此在运行中应经常对燃油进行化验并及时调整抑钒剂的加入量。可用孔探仪对透平热通道的积垢进行检查。定期对透平进行水洗及核桃壳清洗,可以清除透平流道中积垢,减少叶片的垢下腐蚀。212 压气机喘振(1) 产生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

7、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。(2) 防止喘振的措施防止压气机喘振的措施主要有: 采取中间放气,即设置防喘放气阀,将堵塞空气通过防喘放气阀排掉; 在压气机进口安装可调导叶( IGV) ,在启动过程将IGV 角度关小,以减少压气机流量,防止压气机流道出现堵塞现象; 对于高压比的压气机,采用以上两种的防喘措施还不够时,可采用双转子结构,即分成高压和低压压气机。213 机组运行振动大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和处理的方法:(1) 机组启动过程过临界转速时

8、振动略为升高,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,如果由于升速较慢引起振动偏高,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) 机组停机后没有按冷机程序执行,或在冷机过程对气缸和转子的非均匀冷却,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,对这种情况可通过延长盘车转速下的运转时间或在点火转速下延长暖机时间来消除;如果转子永久性变形,投入运行后仍然没有好转,那么需通过外部纠正才能解决转子弯曲问题;(4

9、) 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。如果是由于叶片断裂或严重的金属脱落而引起的就必须更换部件。对于5000 或6000 型燃气轮机,叶片重量存在2030 克的偏差一般不会对振动造成明显的变化。(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,那么需要更换轴承;油膜震荡

10、也会引起振动偏大。(7) 由于动静部件相磨引起的振动偏大,则必须处理间隙;(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,应修理或更换损坏部件;(9) 转子中心偏离引起振动大,则应对转子重新对中;(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。214 点火失败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。这种情况可以参考211 的燃机在启动过程“热挂”中的燃机控制系统故障的处理; 雾化空气系统故障。这种情况可以参考211 的燃机在启动过程“热挂”中的燃油雾化不良的故障处理; 燃油喷

11、嘴结焦堵塞等等。215 燃烧故障燃料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,便发出燃烧故障报警;引起燃烧故障的原因主要有: 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) 。216 启动不成功启动过程发生故障导致机组启动不成功的原因很多,主要有以下几方面: 启动系统故障。这种情况可以参考211 的燃机在启动过程“热挂”中的启动系统的问

12、题处理; 点火失败。这种情况可以参考214 的点火失败的处理; 燃烧故障。这种情况可以参考215 的燃烧故障的处理; 机组“热挂”。这种情况可以参考211 的燃机在启动过程“热挂”问题的处理; 压气机喘振。这种情况可以参考212 的压气机喘振的处理; 压气机进口导叶IGV 打开故障; 启动过程振动大。这种情况可以参考213 的机组运行振动大的处理; 发电机同期故障; 其它主要辅机故障等。217 燃机大轴弯曲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; 轴瓦烧损致轴颈严重磨损; 盘车系统故障造成转子热态无法均匀冷却。解决措施有: 启动和运行时注意监视

13、机组振动情况,防止振动超标; 停机时应确认盘车投入正常,并按正常运行的要求定期记录燃机轮间温度及其它参数,定期检查盘车的投入和转子的转动情况。禁止强制打开轮机间门进行快速冷却; 检修时应使机组充分冷却(轮间温度60 以下) 后才能停盘车。对无法等冷却后才能停盘车的检修,应在转子露出部分作记号,在检修过程中定期对转子进行盘动180,并有专人负责记录时间及转动角度。热态停盘车时轮间温度不得高于150 ,停盘车时应同时将辅助滑油泵置于手动位置让滑油自循环进行冷却; 检修揭瓦后的转子转动前应先将滑油循环8小时,以清除轴瓦及油路在检修过程遗留的灰尘,第一次启动时应在盘车状态下用听针倾听机组内的声音。21

14、8 燃机轴瓦烧坏轴瓦烧损的主要原因有: 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。解决措施有: 运行时严密监视轴瓦温度和回油温度; 滑油过滤器和冷油器切换应使用操作票并在专人监护下,先将备用组注满油后再进行切换操作,并加强对油压和油流的监视,操作应缓慢进行,严防在操作时滑油中断及温度突变而烧毁轴瓦;停机时应监视滑油泵运行情况、油温和轴瓦温度,确认燃机盘车投入正常,并且定期记录滑油压力、温度及其它参数,定期检查盘车的投入和转子的转动情况; 热态停盘车时轮间温度不得高于150 ,停盘车时应同时将辅助滑油泵置于手

15、动位置让滑油自循环进行冷却,以防轴瓦温度过高而烧毁轴瓦巴氏合金; 正常运行时应保持滑油油位在1/ 2 以上; 定期进行滑油油质化验,有异常时应根据情况监督和采取措施,以保证油质符合标准; 定期对油箱油位计进行校验,并做低油位报警试验; 检修更换新瓦时,应检查瓦面接触良好; 检修揭瓦后的转子转动前应先将滑油循环8 小时,清洗掉检修过程存在轴承箱中的灰尘,检查轴瓦回油油流情况。219 燃机严重超速为防止燃机严重超速,应采取的措施有: 机组运行时各种超速保护均应投入运行,防止在无保护的情况下运行; 在燃机启动至空载或停机解列时,应严密监视机组转速在额定范围之内,防止调速控制系统异常而超速,否则应手动

16、降速或紧急停机并记录转速最高值; 定期对燃料截止阀进行动作试验和泄漏试验,检查燃油截止阀动作自如,关闭严密,否则应进行处理; 定期进行超速试验和甩负荷试验。2110 燃机通流部分损坏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它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。为此在措施方面应考虑:(1) 在燃油方面: 为减少对高温部件的高温腐蚀,延长热部件寿命,应控制燃油的钠、钾含量及镁钒比在规范之内,即:Na + Ka 11ppm , Mg :V = 3315 ,严禁燃用有害微金属含量超标的燃料; 为减少对燃油喷嘴和热通道部件的冲刷,

17、应严格控制燃油的过滤精度在5m ,定期更换燃油滤网; 降低燃油粘度以改善燃油的雾化程度,确保燃油燃烧完全,在允许范围之内应尽量提高燃油的温度,确保进机油粘度控制在20cst 以下。(2) 在机组启动、运行方面应注意: 燃机点火时燃油不能过量,点火失败后的再次点火前应检查启动失败排放阀是否把未燃烧的燃料排尽,并根据情况适当延长清吹时间,以除去流道中的残留燃料;升速过程中应注意燃油参考值FSR 的上升情况,流量分配器转速的变化情况、透平排气温度、轮间温度以及超温、温差等保护的动作情况,若出现FSR控制故障或保护不动作时应停机进行处理; 运行过程中应注意压气机进口可调导叶的开度; 开停机过程中还应注

18、意防喘放气阀的位置与机组转速状态的对应情况,如出现不对应且有防喘放气阀实际位置不对应、出现振动异常情况、主机有异常声响、透平排气温度或FSR 的异常上升情况时要立即紧急停机; 在启动和运行过程中应监视机组振动情况; 运行过程中应密切监视透平排气温度和排气温差的变化,如出现超标且确认热电偶无异常时应尽快停机进行检查; 改善燃油雾化,确保燃烧完全,应跟踪主燃油出口压力、燃油喷嘴前压力和压差情况,保证燃油的喷射压力; 在运行过程中跟踪雾化空气压比的变化情况,如出现压比低报警时应进行检查,并控制运行过程中雾化空气的温度。(3) 在维护方面应注意: 定期对雾化空气系统进行低点排污和排水; 燃机水洗时应控

19、制轮间温度在149 以下,水温控制在82 以上; 定期对压气机进口可调导叶的角度进行校验,以确保运行时角度对应而且关闭和打开时的限位块不要顶住气缸; 应定期对热通道用孔探仪进行检查。(4) 在机组大中修时应注意: 对热通道各部件进行彻底检查,按规范要求严格控制叶片裂纹,对裂纹超标的叶片进行更换或采取止裂措施,防止裂纹扩展; 应对热通道各动静间隙按规范进行控制,以防止启动过程的动静摩擦; 应对IGV 的实际角度与机械指示和控制的显示值进行对比、校验; 检修过程中应注意不能有任何东西掉进气缸里,回装时应进行彻底的检查,以防止有任何物品遗留在热通道里。2111 滑油温度高燃机滑油温度高的原因有: 冷

20、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。为此在措施方面应考虑: 运行时应跟踪冷却水泵的出力变化,一般情况下水泵出力的降低是水泵叶轮被(颗粒) 冲刷或汽蚀(水温较高或水中含气)引起叶型变化导致的,水泵的出力下降一般也是一个逐步下降的过程,只要在运行中跟踪就可避免由于该原因而导致的油温升高;定期对冷却水系统进行清洗,包括水箱中积垢的清理和管路的循环排放;发现有水泵出力下降的趋势则要做好检查安排,必要时更换水泵叶轮; 在大、中修时安排检查冷却风机马达轴承及转动情况,定期对冷却水散热器进行

21、清洗; 在大、中修时安排冷却水箱水位计校验; 定期对冷油器进行清洗; 定期对冷却水温度调节阀进行拆检。2112 燃机排气温差大燃机排气温度分布不均匀会使叶片形成热应力,加剧透平缸的变形。因此,控制燃机排气温差是保证机组正常运行的一个重要环节。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泄漏。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。