淺析影響燃氣輪機使用壽命的主要因素

袁飛

摘? 要：隨著石油、天然氣等非固態化石燃料的廣泛使用，火力發電廠的裝置也發生了一系列的改變，以燃氣輪機為主的火力發電裝置逐漸開始進入了火力發電領域中。燃氣輪機在使用過程中會產生較大的損耗，如高溫、磨損等，這些因素都會對燃氣輪機的使用壽命產生一定的影響。本文便針對影響燃氣輪機使用壽命的主要因素進行分析，希望能夠以此為依據為電廠燃氣輪機的優化與完善提出一些意見與建議。

關鍵詞：火力發電;燃氣輪機;使用與維護

中圖分類號：TK47? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

在電廠的生產活動中，燃氣輪機需要不間斷運行，工作環境也較為復雜，這些都對燃氣輪機的維護與檢修提出了較高的要求。因此，如何調整燃氣輪機的運行參數，使之在火力發電廠生產活動中能夠更好地發揮作用，成了當前亟待解決的一項重要課題。

1 外界環境對燃氣輪機使用壽命的影響

1.1 環境溫度

燃氣輪機的運行環境不僅能夠影響到其運行效率，同時也會對燃氣輪機的使用壽命產生影響。如果燃氣輪機運行環境的溫度過高，會對燃氣輪機的正常啟動造成阻礙，同時也會使填入至燃氣輪機中的潤滑油過量揮發，整個潤滑油系統都會受到影響，零件磨損速率加快。但是如果燃氣輪機運行環境的溫度過低，則會使潤滑油發生凍結，難以起到潤滑作用。由此可見，無論是運行時環境溫度過低還是過高都會使燃氣輪機的使用壽命下降。一般來說，當環境溫度超過45℃或者低于-50～-40℃時，燃氣輪機的潤滑系統都無法正常進行工作。由于在電廠中，燃氣輪機在燃燒燃料時會有部分熱量泄露至環境中，使環境溫度升高。而在我國北方，冬季大氣溫度最低可達到-40℃左右。這些較為惡劣的環境都會影響燃氣輪機工作時的外界溫度，進而縮短燃氣輪機使用壽命。

1.2 燃氣輪機潤滑情況

一般發電廠所使用的燃氣輪機潤滑工作都由特定的潤滑系統來承擔，以保證燃氣輪機在較長時間連續不間斷工作狀態下仍然能夠保持較好的工作性能。適當的潤滑油可以減少燃氣輪機零件的機械損耗，但是我們也需要清楚地了解到潤滑油的性能同樣會對燃氣輪機造成損害。如潤滑油的黏度過高、潤滑油的理化性質、潤滑油中的顆粒物質等。除此之外，如上文所述，潤滑油系統的工作溫度會對系統自身造成影響，從而降低潤滑油的潤滑功效。如果潤滑油本身質量不達標、含有部分雜質，便會直接對燃氣輪機產生損耗。

燃氣輪機潤滑系統里潤滑油中主要的雜質為金屬粉末或者是金屬顆粒，鑒于其對于燃氣輪機零件能夠造成嚴重磨壞，縮短其使用壽命，必須對其進行分析處理，避免該類物質的存在。一般來說，潤滑油中的污染雜質主要來自于以下幾個方面：其一是在填加潤滑油進入潤滑油系統時，并沒有對初始狀態下的潤滑油進行過濾，或者加油工具上含有一定量的污染雜質;其二是燃氣輪機對于潤滑油回流時的油氣分離處理不達標，使回流并再次使用的潤滑油中存在污染雜質;其三則是潤滑油系統中的管道和油箱本身便存在較多的污染雜質，使潤滑油遭到污染。除此之外，燃氣輪機在使用過程中有時會發生一定量的潤滑油泄露現象，如果潤滑油儲量不足，則很難保證輪機零件處于潤滑狀態。因此有必要在注油之前對潤滑油系統進行檢測，避免漏油情況的發生。

2 操作方法對燃氣輪機使用壽命的影響

2.1 空氣質量

燃氣輪機在工作時需要使燃料變為氣態，提高燃料與空氣的混合程度和接觸面積，便于燃料在缸內燃燒。由此可以看出，燃氣輪機運行時的空氣質量也會對燃氣輪機的使用壽命產生較大的影響。如果空氣質量較差，空氣中混雜較多的顆粒物，則會影響壓氣機、渦輪以及燃燒室等零部件結構的性能，嚴重時甚至會加速上述燃氣輪機裝置的損壞。首先，粉塵顆粒物在被吸入燃氣輪機中時，會與渦輪葉片相接觸發生碰撞，不僅能附著在渦輪葉片表面形成結垢，增加渦輪運轉負荷，降低渦輪進氣量，還有可能使葉片產生裂紋，甚至發生斷裂事故;其次，為了能夠提高燃燒室的耐高溫性能，一般都會在燃燒室內壁涂上一層耐高溫涂層，以避免高溫對零件造成破壞。而過量粉塵顆粒的進入則會使氣體在流動時剮蹭涂層，加速涂層的磨損和剝落，此時燃燒室除了面對粉塵顆粒的沖擊之外，還需要面臨高溫帶來的損害;最后，在輸氣管道以及其他精密零件上也容易因為過量粉塵顆粒的進入而形成污垢，不僅會讓燃氣輪機的進氣量與出氣量減少，降低燃氣輪機的工作效率，同時也會加速重要部件的磨損進度。

2.2 工作溫度

與環境溫度相似，燃氣輪機在正常工作時也會有自身的工作溫度。燃氣輪機工作時需要對燃氣進行燃燒，為了能夠提供足夠的能量，保證發電效率，火力發電廠所使用的燃料物質熱值普遍較高。因此，在燃氣輪機工作時常常需要處于較高工作溫度的狀態。而燃燒溫度過高會使燃氣輪機的零件材質老快速度加劇，一般來說，在燃氣輪機處于最大轉速進行工作時，燃氣溫度每上升1℃，輪機零件的機械強度與使用壽命普遍會縮短約15%左右。而且燃氣輪機處于啟動、加速或者是最大運轉效率的狀態下，燃氣輪機燃氣溫度將會在短時間內大幅度提高，此時對于燃氣輪機的零件負荷最高、使用壽命消耗最大。據實驗分析，當燃氣輪機的運行負荷達到最高時，僅1h工作對零件造成的損耗便能超過正常運載負荷的6倍。

2.3 燃氣輪機的安裝、操作和維護

燃氣輪機作為高損耗設備，其除了對于加工材質具有較高要求之外，同樣也需要較高水平的組裝工作來維持既定的使用壽命。在安裝過程中，各個零件以及驅動設備的安裝、調查、維修等步驟需要盡可能保持清潔，避免容易磨損燃氣輪機的物質附著在燃氣輪機零件表面。

除此之外，燃氣輪機的不當操作也會加速燃氣輪機的老化，如頻繁關閉開啟、不能定期進行清理或清理操作不當等。燃氣輪機的正常運行周期包括啟動、點火、暖機、升速、加負荷、停機幾個過程。在這一循環周期內，燃氣輪機零件將會面臨升溫——高溫——降溫的變化，如果頻繁關閉啟動，或者由于其他原因而突然停機，將會在極大程度上加速燃氣輪機的老化進程。而為了清除上文所述由于空氣質量或氣體燃燒而產生的污垢和積碳，需要定期對燃氣輪機進行清理。如果操作沒有按照規程進行，則容易發生潤滑油系統受到污染、渦輪葉片加速老化斷裂、部分零部件銹蝕等問題。

結論

通過上文所述我們了解到了影響燃氣輪機使用壽命的主要因素，想要讓燃氣輪機盡可能保持較長的正常使用年限，不但需要先進的燃氣輪機生產制造技術，更需要在使用燃氣輪機時給予其良好的運行環境并且采取正確的操作方法。與其他行業對于燃氣輪機的使用不同，電廠燃氣輪機運行負荷高、時間長且不易實時停機檢修。因此必須對上述影響因素進行有效控制，如：在電廠燃氣輪機開機之前對燃氣輪機機組進行嚴密的檢查，尤以燃氣系統和潤滑油系統最為重要。在對燃氣輪機進行安裝工作時，除了要嚴格選用高素質專業人才之外，更要讓其務必遵循操作規程進行工作。并且在機組安裝完成之后，需要進行預調試，并根據實際情況進行調整。

參考文獻

[1]翁一武，聞雪友，翁史烈.燃氣輪機技術及發展[J].自然雜志，2017，39（1）：43-47.