燃气轮机运行与维修技术推广研究

吴航

摘要：随着我国工业化程度的不断加深，作为促进生产效率增长的燃气轮机不但被广泛使用，其应用技术与维修技术也在不斷获得新的突破。由于燃气轮机的本质是机器，在长时间运行后难免会出现种种故障，不但会影响到正常生产，还有可能威胁到人们的生命安全。因此，本文对燃气轮机的运行及其维修技术进行了深入分析，对现存问题进行了探究，并根据问题提出了相应的建议，希望能够为相关行业及技术人员提供一些理论依据。

Abstract： With the development of industrialization in our country， gas turbine is not only widely used to promote the growth of production efficiency， but also gets new breakthrough in its application and maintenance technology. Because the nature of gas turbine is a machine， after a long period of operation there will inevitably be various failures， which will not only affect the normal production， but also may threaten people's life safety. Therefore， this paper makes an in-depth analysis of the operation and maintenance technology of gas turbine， probes into the existing problems， and puts forward corresponding suggestions according to the problems， hope to be able to provide some theoretical basis for the relevant industry and technical personnel.

关键词：燃气轮机;运行;维修技术

Key words： gas turbine;operation;maintenance technology

中图分类号：U464.37                                 文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）21-0158-02

0  引言

燃气轮机在实际应用过程中不仅能够促进生产效益的提升，还能达到节能减排的效果，因此具有较强的可持续发展优势。同时，该机器对于空间要求并不高，在很大程度上减少了企业的成本支出。另外，相较于传统机器而言，燃气轮机还具有较强的安全性，能够在一定程度上保障生产人员的人身安全。就目前而言，我国燃气轮机的应用范围在不断扩大，工艺流程也越来越复杂，在此背景下，燃气轮机的制造与设计问题也开始逐渐暴露出来。与此同时，由于维修技术与维护保养措施的不完善，使得燃气轮机的实际运行效率低于理论设计值。因此，如果不对燃气轮机的运行及其维修保养措施进行深入研究，将难以发挥出燃气轮机的有效价值。

1  燃气轮机运行简介

就燃气轮机而言，其运行过程并不复杂，主要有五步，其一是利用自身的压气机吸入空气增加压力等级;其二是输送增压后的空气与燃料充分燃烧;其三燃烧产生的高温、高压气体推动燃气轮机核心部分—涡轮运转。由于压气机的启动过程比较缓慢，因此，在应用燃气轮机时，操作人员需要注意，在启动燃气轮机时应当花费一定时间，需要等到燃气涡轮转化得到机械功率超出压气机消耗的机械功率，方可进行操作。

2  燃气轮机运行过程中故障的诊断方法

2.1 专家系统诊断  专家系统诊断法是在燃气轮机出现故障后人们较常使用的方法之一。该方法适用性较广，往往不会对机器进行拆装。应用该方法之前，维修人员需要详细记录燃气轮机在使用过程中曾出现过的各种故障，并对故障及处理措施进行分类汇总。简而言之，该方法就是利用过往经验对未来发生的相似故障进行处理，该方法的显著优势在于简便快捷，维修人员能够在短时间内解决机器故障。其缺陷在于难以有效处理以往未发生过的新问题，并且该缺陷还会在一定程度上降低维修人员的维修效率。与此同时，如果在此过程中发生了误判，不但会降低维修质量和效率，还极有可能会导致燃气轮机无法正常运行。

2.2 系统网络诊断  系统网络诊断法的关键核心点是溯源，在系统网络诊断法应用的过程中，维修人员主要需要通过故障的表现形式判断燃气轮机发生故障的具体部位，并通过该部位的检修达到消除故障的目的。该方法的应用优势主要有三个，其一是故障部位发现较准确;其二是容错率较高;其三是能够通过关联记忆提高检修效率。但在实际应用过程中，系统网络诊断法也暴露出了较多的问题，具体如下：①难以处理系统内部故障。通常情况下，系统内部发生故障后往往不会有较明显的外部表现。该情况不但会使维修人员难以通过故障的表现形式探寻故障的具体发生部位，还极有可能使维修人员难以发现机器已经出现故障。②花费时间较长。系统网络诊断法的运行过程主要分为三步，其一是发现故障的表现形式;其二是分析故障产生的原因;其三是判断故障发生部位。在上述三个步骤中，每个步骤都会较多时间。因此，利用该方法检修故障时，往往会花费维修人员较多的时间。③容易导致误判。如果机器同时发生多种故障，将会产生较复杂的表现形式，并对维修人员的判断产生较大干扰。

2.3 混合智能故障诊断  燃气轮机的检修工作比较复杂，主要体现在两方面，其一是机器型号多;其二是每个機组的使用参数差异较大。为保证检修工作更加科学合理及检修结果更加准确可靠，可以将专家系统诊断法与系统网络诊断法相结合，形成混合型诊断法。该方法能够充分结合上述两种方法的优势，在提高维修人员工作效率的同时，也能提高其工作质量。但由于使用特殊参数的燃气轮机的数量及种类较少，使得该方法的适用对象有限。

总而言之，每种方法都具有明显的优缺点，同时，每种方法之间也能形成互补关系。因此，在实际检修过程中，维修人员应当根据燃气轮机的实际运行状况进行综合判断，详细考虑各种方法的优缺点，综合使用各种方法对燃气轮机进行科学的检修。

3  燃气轮机的常见故障

通常情况下，引起燃气轮机非正常运转的原因主要有一个，即高温。由于高温通常会对长时间运行的机器部件造成不同程度的损伤，并进而造成各种机器故障。因此，笔者主要对该类情况进行了探讨。

3.1 燃机部件的热疲劳   由于热应力的影响，燃气轮机的部分零件常常会处于冷热交替的状态下，容易对零件造成不同程度的形变或其他类型的损伤。同时，在长期运行下，热疲劳现象也难以避免。除此之外，燃气轮机的零件还会经历三个会造成其损伤的过程，其一是提速;其二是负载运行;其三是停止运行。由于每个过程都会产生不同程度的热量，使得零件受到的损伤也各不相同。

3.2 燃机部件发生蠕变  正常情况下，燃气轮机开始工作后，其内部便会长期处于高温状态。在此情况下，燃气轮机的内部零件便会发生质地改变。与此同时，燃气轮机内部的高压环境也会使零件的组织结构发生脆化，进而发生蠕变。

3.3 燃机部件的氧化和腐蚀  零件的正常与否对燃气轮机能否正常运行具有极大的影响，为防止出现燃气轮机内部零件因高温高压而发生氧化、腐蚀的现象，人们往往会在使用零件之前在零件表面涂抹充足的保护涂层。但在燃气轮机的长期运行后，保护涂层会逐渐消失，使零件失去保护，进而产生氧化和腐蚀现象。

4  燃气轮机高温部件的运行维护技术推广

4.1 通过内窥镜检查  内窥镜是工作人员充分了解燃气轮机内部零件运行状态的有效工具，其具体作用主要有两个，其一是掌握零件保护涂层的状况;其二是观察零件是否出现形变和氧化。如果没有内窥镜，工作人员将难以详细掌握燃气轮机内部零件的具体状况。同时，在出现故障后，工作人员也难以制定科学合理的维修计划，从而有效阻止故障问题进一步扩大。另外，加装内窥镜还具有两大优势，其一是降低维修支出;其二是防止工作效率降低。

4.2 在线运行参数监测  在线实时监测燃气轮机的运行参数，能够有效帮助工作人员及时发现燃气轮机是否出现故障。如果运行参数与标准参数并没有较大差异，则能说明机器运行状态较好。如果发现运行参数出现异常现象，工作人员应当根据变化参照预定方案，及时对燃气轮机的运行状态进行调整，防止出现因跳闸等原因导致燃气轮机无法工作的现象。

5  优化燃气轮机运行效果的有效策略

5.1 提高燃气轮机压气机吸入空气的质量和流量  通常情况下，如果燃气轮机的压气机吸入的空气杂质较少，燃气轮机的涡轮叶片便不会出现较严重的损耗。为防止空气质量降低，可以利用空气过滤器有效消除空气中的杂质，从而使压气机能够长期吸入质量较高的空气。在此过程中，工作人员需要注意滤芯的更换频率。一旦发现滤芯难以有效过滤空气，应及时进行更换，不能为节省较少的成本而导致更大的零件成本支出。另外，工作人员还应当注意压缩机的喘振现象，如果发生该现象，则说明空气流量不足，需要在入口处采取措施增大空气流量，从而防止出现因压力失衡导致机器故障的现象。

5.2 选择合适燃料，控制燃烧温度及燃料中含有的杂质  燃料选择的恰当与否对燃气轮机能否长期正常运行具有较大影响，如果燃料杂质过多，将会直接导致喷嘴损耗。例如重油燃料，该类燃料在燃烧后会产生较多的颗粒物，该类杂质会在运输过程中磨损机器，直接影响机器的调节功能，并进而导致机器故障。除此之外，选择燃料时还应考虑天气因素，如果天气过于潮湿，燃料将有可能因空气湿度过大而出现燃烧不充分的现象。

5.3 控制启动和跳闸次数  如果燃气轮机频繁出现跳闸或重启现象，其使用寿命将会因此大幅缩短。因此，工作人员在操作时应保证操作行为完全符合操作规范。

6  燃气轮机的养护与维修

6.1 制定详细的日常养护计划  由于燃气轮机的型号种类较多，在制定燃气轮机的日常养护计划时，工作人员应当详细了解燃气轮机的型号特点及适用于该型号的养护方法，从而制定出可行性较高的养护计划。具体而言，养护计划的内容主要有四个，其一是日常巡查;其二是日常记录;其三是故障诊断;其四是结果分析。

6.2 确定燃气轮机检修周期  燃气轮机的检修周期主要分为三种，其一是小修;其二是中修;其三是大修。具体而言，小修的检修周期不能大于一年，中修的检修周期不能大于四年，大修的检修周期不能大于八年。通常情况下，为保证燃气轮机能够长期稳定运行，在燃气轮机开始工作后，工作人员往往会在第一年进行一次小修，在第三年进行一次中修，在第六年进行一次大修。小修时，主要检修内容有两个，其一是设备的运行状态;其二是零件的损耗。中修时，主要检修对象是燃烧室和涡轮，具体内容有两个，其一是过渡段和喷嘴的状况;其二是一级导向叶片和动力叶片的损耗。大修时，工作人员需要对机器进行全面细致的检修，替换内部各部分损耗的零件。

7  结语

综上所述，在日益提倡环保的今天，燃气轮机的出现和应用将能极大改善我国的工业污染状况，为我国工业的可持续发展带来巨大帮助。但由于在燃气轮机的应用过程中出现了种种问题，还需要对其运行及维修技术进行不断的深入研究，从而最大限度的降低故障发生的概率，进一步保证燃气轮机能够长期稳定的运行。

参考文献：

[1]王延辉，高洋，王延红.燃气轮机运行与维修技术分析[J].内燃机与配件，2020，4（14）：124-125.

[2]苑磊.燃气轮机运行与维修技术的分析[J].故障维修，2020，12（04）：176.

[3]宋梓赫.燃气轮机发电设备的检修及运行策略[J].科技创新与应用，2019，10（22）：137-138.

[4]孙侃.燃气轮机运行与维修技术探讨[J].数码设计（下），2019，10（08）：206.

[5]杨永兴.燃气轮机运行与维修技术推广探析[J].化工管理，2019，15（05）：87-88.