9E燃氣輪機起動失敗原因及其特性分析

孫曉英　呂霞云　張克強

摘 要：針對某廠一臺燃用天然氣的9E燃氣輪機起動過程中發(fā)生的起動失敗現(xiàn)象進行了分析，查出了起動失敗的原因；對起動系統(tǒng)設(shè)備做了詳盡的描述，提出預(yù)防起動失敗的對策，對同類型機組運行維護具有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：9E燃氣輪機 起動失敗 液力變扭器

中圖分類號：TK47 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2012)10(c)-0096-02

燃氣輪機發(fā)電機組作為一種新型、環(huán)保的能源動力機械，在我國也已有多年發(fā)展歷史。從最初的燃油到現(xiàn)在多以天然氣作為燃料的發(fā)電機組，燃氣輪機機組裝機容量不斷壯大，以起停速度快、易于調(diào)峰、效率高、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點在發(fā)電行業(yè)占據(jù)一席之地。

燃氣輪機由壓氣機、燃燒室和透平等組成。空氣由壓氣機的入口處進入壓氣機，經(jīng)過壓縮提高壓力后排入燃燒室，與進入燃燒室的燃料混合燃燒，提高燃燒所產(chǎn)生燃氣的溫度后進入透平，高溫、高壓的燃氣在透平里膨脹，將燃氣的熱能和壓力能先轉(zhuǎn)變成燃氣高速運動的動能，隨后再進一步轉(zhuǎn)變成機械功。大約2/3的機械功用來拖動壓氣機，以提高空氣的壓力，維持燃氣輪機的運行，另外所剩的1/3的機械功對外輸出，以驅(qū)動發(fā)電機產(chǎn)生電力。

1 起動失敗的現(xiàn)象

某電廠一臺燃氣輪機2012年6月11日15:40試驗性起動燃氣輪機，在清吹結(jié)束后，液力變扭器開始降角度，從52°往15°降的過程中，發(fā)L63QQ8H-ALM（LUBE OIL TORQUE CONVERT FILTER HIGH DIFF PRESSURE）,“潤滑油液力變扭器濾網(wǎng)差壓高”，L94TC-ALM（STARTING MEANS TRQ CONVERTER DRAIN VALVE TROUBLE）報警，“起動系統(tǒng)液力變扭器排放閥故障”，機組自動進入停機程序，燃氣輪機停機，此時滑油溫度42 ℃。

判斷起動馬達無故障后，將潤滑油溫度提高，再次起動燃氣輪機。2012年6月11日16:40，再此起動燃氣輪機，此時滑油溫度48 ℃，在清吹結(jié)束后還發(fā)上述報警，燃氣輪機停機。

2 起動失敗原因及起動系統(tǒng)原理分析

2.1 原因分析

（1）起動系統(tǒng)故障，涉及的系統(tǒng)多而且復(fù)雜。從報警文本來看，首先查濾網(wǎng)63QQ-8，此濾網(wǎng)是起動系統(tǒng)進油的關(guān)鍵，從潤滑油泵出口來的油先經(jīng)過濾網(wǎng)63QQ-8，然后才到達液力變扭器。2012年6月12日將濾網(wǎng)63QQ-8提出來進行清洗，發(fā)現(xiàn)有鐵屑存在，清洗完后，壓縮空氣吹凈，自然曬干。如圖1所示。

（2）2012年6月13日15:30將63QQ-8濾網(wǎng)裝回，啟動滑油泵88QA，強制20TU-1=1，L33TC=1，兩信號是同時為1；強制20TU-1=0，在1.5 s之后，L33TC=0，有延時，但是在5 s以內(nèi)，沒有L94TC-ALM報警。

（3）2012年6月14日11:30 #1燃氣輪機在盤車狀態(tài)下做強制試驗，結(jié)果如下：

（4）2012年6月14日16:00啟動#1燃機，滑油溫度52 ℃，到清吹結(jié)束后，發(fā)L94TC-ALM報警，燃氣輪機故障停機。查報警邏輯如圖2所示。

由圖2可以看出，液力變扭器的動作時間是5 s，但是從幾次試驗來看，這個時間太短，不符合現(xiàn)場實際，跟廠家協(xié)商后，將定值修改為8 s。

將#1燃機K94TC修改為8 s，點火正常，一直到空載轉(zhuǎn)速。從后來的起動運行情況來看，沒有發(fā)生過液力變扭器故障停燃氣輪機現(xiàn)象。

2.2 液力變扭器作用原理

（1）作用就是為了避免起動設(shè)備直接等轉(zhuǎn)速的傳動燃氣輪機的轉(zhuǎn)子，以降低起動設(shè)備的容量。

（2）在燃氣輪機起動過程中，由于靜摩擦和轉(zhuǎn)子的靜慣性作用，在零轉(zhuǎn)速時，燃氣輪機轉(zhuǎn)動所需的扭矩Mt最大；交流電動機在零轉(zhuǎn)速時的輸出轉(zhuǎn)矩只有額定轉(zhuǎn)速時的一半左右。因此，如果用起動電機直接帶動燃氣輪機起動，所選取起動電動機的容量應(yīng)按零轉(zhuǎn)速時兩者的起動扭矩相等或起動電機的扭矩略大于燃氣輪機所需起動扭矩來確定。顯然，起動電機的容量要增加很多。

（3）而起動后，起動電機的容量又富裕很多，這說明，用等轉(zhuǎn)速的直接起動方式起動燃氣輪機既不合理，又不經(jīng)濟。

（4）如果能把起動電機在額定轉(zhuǎn)速時的最大輸出轉(zhuǎn)矩用來配合燃氣輪機零轉(zhuǎn)速時的起動沖轉(zhuǎn)所需的扭矩，就能實現(xiàn)用較小容量的起動電機來起動燃氣輪機的目的。這就要求在起動電機和燃氣輪機轉(zhuǎn)子之間，在起動過程中必須有不同的轉(zhuǎn)速，而且兩者間的轉(zhuǎn)速差越大，所能傳遞的扭矩也越大。

（5）為此，在起動電機和燃氣輪機轉(zhuǎn)子之間安裝了液力變扭器，液力變扭器的輸入輸出軸之間沒有直接的機械連接，而是通過液力相連接，這就解決了起動過程中，起動電機和燃氣輪機轉(zhuǎn)子在起動時扭矩特性不匹配的問題。如圖3所示。

3 結(jié)論

根據(jù)以上對起動失敗原因及其原理的分析，可以看到以下幾點。

（1）對潤滑油系統(tǒng)的濾網(wǎng)要定期檢查，發(fā)現(xiàn)有鐵屑，或者濾網(wǎng)差壓高要及時清理或者更換。保證起動系統(tǒng)的良好運行。

（2）要定期對液力變扭器充油閥、泄油閥進行試驗，防止卡澀。

（3）對機組的參數(shù)要進行優(yōu)化，以適應(yīng)現(xiàn)場的實際情況。

參考文獻

[1] 任其智.燃氣輪機的檢修[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004,9，50:51.