燃氣輪機運行與維修技術分析

王延輝

摘要：近年來，我國的經濟發展迅速。國家領導在發展經濟的同時，更加重視節能減排。為了響應國家號召，節約能源，保護環境，燃氣輪機以機組重量輕，燃料使用少的優勢，被廣泛應用于工業生產如輪船制造領域。作為新型設備，燃氣輪機需要被不斷的完善。本文根據燃氣輪機廠的日常運行和維修出發，對于如何延長燃氣輪機的使用壽命進行了深入的研究。

關鍵詞：燃氣輪機;運行條件;維修;使用壽命

1 ?燃氣輪機運行簡介

燃氣輪機的運行原理非常簡單，就是通過壓力機來吸入空氣，然后逐漸的增加等級，使空氣在壓力的作用下溫度升高。然后將高溫的壓縮空氣通過機器傳送到燃燒室，通過高溫的空氣使燃料燃燒。產生的高溫高壓氣體便通過機器推動燃氣輪機的核心部分高速運轉，從而產生動能。在啟動燃氣輪機的時候，外界的空氣流動產生動力，從而帶動了壓力機。需要等到燃氣透平轉化，得到機械功率超出壓氣機消耗的機械功率，才可以撤下外界的空氣動力[1]。

2 ?燃氣輪機運行過程中故障的診斷方法

2.1 專家系統診斷

燃氣輪機最常見的診斷故障的方法就是專家系統診斷法，這種方法屬于保守類型的，而且用途相對來說比較廣泛。所謂專家系統診斷法就是總結之前發生的故障，然后對故障進行總結和分析，并且記錄下來解決方案。然后匯總到系統中，下次如果再發生類似的故障，就照搬之前的方法來解決[2]。

這種直接套用之前的經驗的方法對于檢修人員來說是比較簡單的，而且可以快速解決問題，但是缺點就是如果發生新問題，檢修人員就會束手無策。一旦新的故障發生，檢修人員沒有匹配到類似的解決方案，就會陷入進退兩難的境地，不僅耽誤時間，還容易發生誤診的現象，影響燃氣輪機的正常運行。

2.2 神經網絡診斷

神經網絡診斷其實就是一種溯源診斷法。這種診斷方法相對比較抽象，不是很好理解。簡單來說就是根據機器故障的征兆來追溯故障的源頭是什么，然后找出源頭與故障問題的直接關系，并且加以維修。這種方法的優勢就在于它可以關聯記憶，通過溯源，及時發現問題，具有高度容錯和關聯記憶的特點。但是神經網絡診斷的缺點也非常的多，比如一些系統內部的故障，出現問題的征兆不明顯，或者無法判斷時，就會導致工作人員沒有辦法追溯故障源。如果不能夠分析故障征兆與故障源的關系，就沒有辦法解決[3]。另外，由于神經網絡診斷不僅要找到故障征兆，還有通過征兆分析出源頭問題，因此診斷時間比較長。如果系統里面并沒有儲存故障，就失去了診斷能力，因此會出現誤診的狀況。另外神經網絡診斷在實際應用的過程中，沒有辦法避免多種問題的出現，這就導致了這種診斷方法難度增加，診斷結果也更容易誤導檢修人員。

2.3 混合智能故障診斷

燃氣輪機的型號多種多樣，每個機組的使用參數也不盡相同，因此統一使用同一套檢測系統是不科學的。不同型號的燃氣輪機診斷的時候也要參考不同的發動機參數。只有這樣才能保證診斷結果更加科學，準確。因此，我們要結合上面的兩種診斷方法的優勢，統合成混合型診斷法。這種診斷法的優勢就在于可以根據歷史經驗和故障源頭來綜合考慮問題，然后通過適當的機組參數進行查詢調整，從而尋找出最佳的解決方案，保證燃氣輪機的安全運行。但是由于大部分的燃氣輪機都是標準參數，因此這個方法更適用于特殊參數的燃氣輪機[4]。

總之，三種診斷方法各有優勢和缺點，工作人員應該熟練掌握這三種診斷方法，在實際的操作過程中隨機應變，因事而議，拒絕古板、單一，要學會靈活多變。

3 ?燃氣輪機的常見故障：高溫部件的損傷原因

3.1 燃機部件的熱疲勞

由于燃氣輪機的部分零件經常處在高溫的狀態下，在熱應力的作用下，零件忽然受熱，冷熱溫差非常大，因此特別容易出現損壞。零件常年熱脹冷縮，容易出現輕微變形。另外，內燃機的程序運行時間過久，就會出現熱疲勞的狀態，而且無法避免。因此在燃氣輪機啟動后，還要經歷提速、負載運行、停止運行等過程，這些過程中，燃燒機的零部件受熱程度都是不同的，因此會造成不同的損失，而且無法避免[5]。

3.2 燃機部件發生蠕變

當工廠正常生產后，燃氣輪機的內燃機溫度就會持續增高，高溫零部件長期運行，就會慢慢發生基質異常。而且經過高溫高壓的環境，零件的基體組織晶粒的晶界就會變得非常的脆弱，這就導致了基體材料的抗蠕變性，并且出現了持續輕度弱化的情況，最后就會導致塑性變形現象，進而嚴重影響了內燃機的運行。

3.3 燃機部件的氧化和腐蝕

作為燃氣輪機最重要的一個部分，內燃機的高溫零部件在使用前都會涂抹保護涂層，為的就是防止零部件在高溫高壓的環境下出現變形、氧化和腐蝕。但是由于燃氣輪機的運行時間比較長，保護涂層會隨著使用時間慢慢蒸發，高溫零部件漸漸暴露出來，與燃料發生反應，從而影響燃氣輪機的穩定安全運行。

4 ?燃機高溫部件的運行維護技術

4.1 通過內窺鏡檢查

為了了解燃氣輪機在運行過程中內燃機高溫零部件的整體狀態，工作人員可以在內部安裝內窺鏡。這樣就可以通過內窺鏡來了解零部件的保護涂層是否存在脫落，零部件是否發生腐蝕和損耗。這樣，工作人員可以根據內窺鏡實時監控燃氣輪機的內燃機情況，然后制定合理的科學的維修計劃，并且盡早發現問題，做出整改，避免故障擴大化。這樣不僅可以降低燃氣輪機的損害，也降低了維修成本，提高了工作效率，縮短了工作時間。

4.2 在線運行參數監測

在線實時監測燃氣輪機的各項參數指標變化，如果運行參數與標準參數的出入較大，就說明機器出現問題。工作人員就要及時作出調整，將參數降到標準范圍內再繼續運行，確保燃氣輪機不會無故跳閘，運行也更加穩定。這種方法可以讓工作人員快速發現問題，并且做出針對性的調整方案。

5 ?如何對燃氣輪機的運行進行優化

5.1 提高燃氣輪機壓氣機吸入空氣的質量和流量

一般來講，如果燃氣輪機的壓氣機吸入的空氣雜質過多，就會對燃氣輪機的渦輪葉片造成嚴重的磨損和腐蝕。所以為了確保空氣的質量，可以安裝空氣過濾器，將空氣中的雜質過濾掉，這樣就可以保證壓氣機吸入的空氣都是優質的。但是需要注意的是要經常更換過濾芯，否則安裝空氣過濾器就失去了意義。另外，空氣流量如果過低，燃氣輪機就會出現壓縮機喘振的狀況，所以要保證氣體入口的流量，避免由于壓力問題引發故障[6]。

5.2 選擇合適燃料控制燃燒溫度燃料中含有的雜質

想要保證燃氣輪機穩定運行，燃料的選擇也十分的重要。要選擇合適的燃料，避免燃燒后雜質過多磨損燃燒室的噴嘴。比如一些重油燃料燃燒后會有殘留的顆粒物質，運輸的過程中這些有害物質就會損壞機器，從而導致機器調節出現問題，使用壽命減短。另外，選擇燃料要根據天氣選擇，避免潮濕的空氣對燃料燃燒造成影響。所以工廠應該在符合規定的前提下，選擇優質燃料，避免燃料燃燒后產生過多雜質損害機器。

5.3 控制啟動和跳閘次數

想要延長燃氣輪機的使用壽命，就要做到避免燃氣輪機跳閘和重啟。燃氣輪機應該嚴格的按照要求開啟和停止，如果經常異常關閉或者跳閘，會對機器造成嚴重的損耗。

6 ?燃氣輪機養護與維修

6.1 制定詳細的日常養護計劃

由于不同型號的燃氣輪機養護和維修方法都不相同，為了更好的使燃氣輪機穩定運行，工作人員就要根據實際情況，制定一套可行性強的養護維修計劃，并且在日常的工作中嚴格按照這個計劃執行。計劃包括日常的巡查、記錄和診斷結果分析等，然后根據使用參數，對燃氣輪機進行準確全面的養護和維修。

6.2 確定燃氣輪機檢修周期

燃氣輪機的檢修分為三個類型，即小修、中修和大修。小檢修的周期一般在2年左右，中檢修的周期在3年左右，大檢修的周期在4年左右。也就是說，要想燃氣輪機安全穩定的運行，就要每2年進行一次小檢查，根據實際情況及時調整零件、設備，檢查存在安全隱患等問題。每3年就要進行一次中檢查，對于燃燒室，過渡段和一級的噴嘴都要進行檢修和維護。每4年就要進行一次大檢查，所有零件都要維護保養一遍。只有這樣，才能增加燃氣輪機的使用壽命，提高運行的安全性和穩定性。

7 ?總結

作為軍事民用最重要的動力裝備，燃氣輪機不僅僅是制約著我國未來的能源發展，還牽動著我國的國防力量。因此為了推動產業發展，建立國防力量，就必須完善燃氣輪機運行的穩定和安全，提高燃氣輪機的使用壽命。隨著經濟的不斷發展，我國的工業技術也在不斷的發展。作為生產需求提升的必要手段，燃氣輪機已經被工業生產。燃氣輪機的推廣對提升各個行業的發展有著巨大的作用，因此本文就燃氣輪機的日常運行和維護出發，總結了燃氣輪機常見的高溫損壞問題，并且提出了相應的維修建議，希望可以對提高燃氣輪機穩定安全運行提供可行性的參考建議。

參考文獻：

[1]孫侃.燃氣輪機運行與維修技術探討[J].數碼設計（下），2019（8）：206.

[2]應雨龍，李靖超，龐景隆，等.基于熱力模型的燃氣輪機氣路故障預測診斷研究綜述[J].中國電機工程學報，2019，39（3）：731-743.

[3]吳明昊.船舶燃氣輪機發電模塊健康評估研究[D].黑龍江：哈爾濱工程大學，2018.

[4]張吉龍，胡靜濤，郭越，等.燃氣輪機遠程故障診斷系統的設計與實現[J].微計算機信息，2007，23（25）：171-173.

[5]王秋穎，萬勇，陳士林.兩次燃燒提高燃氣輪機效率[J].汽輪機技術，2000，42（6）：321-326.

[6]應雨龍.船用燃氣輪機氣路診斷技術研究[D].黑龍江：哈爾濱工程大學，2016.