燃氣輪機效率低的影響因素及排查分析程引明　任旭江

章波　馬帥　

摘 要：天然氣在長距離管道輸送的過程中，能量在不斷的消耗，壓力在逐漸的降低，這將影響天然氣的運輸總量。為了提高長距離管輸天然氣的輸氣總量和輸送壓力，燃氣輪機在這其中扮演著重要的角色，但是由于一些影響因素導致燃氣輪機效率不能夠被完全利用，這樣天然氣的輸氣總量和壓力也會大打折扣，最終影響年度生產工作目標。

關鍵詞：影響因素;效率;輸氣總量

1 緒論

隨著我國經濟的高速發展，對能源的需求也在迅速增長，天然氣作為一種高效、優質、清潔的一次能源和化工原料，在我國能源結構中的比例正在迅速增加。自21世紀以來，我國建設完成多條天然氣管道，由于天然氣管道長距離、高壓力、大管徑等特點，壓氣站自然成為管道線路中不可或缺的組成部分。壓氣站內的核心動力設備：燃氣輪機和壓縮機，它們的可靠運行對場站的安全生產起著至關重要的作用。但是可靠運行有前提條件，例如：設備自身的缺陷、自然因素、日常注意不到位的細節等，往往都會使得設備出現各種各樣的問題，一方面會影響設備自身的工作效率，另一方面會影響場站的安全生產。為了避免此類問題的發生，盡可能提高機組運轉的可靠性，就需要我們對影響設備運行效率的因素進行全面分析，并從中找出規律，對影響因素做出針對性的預防措施，以滿足管道輸氣安全平穩運行的需求。

2 燃機效率低的影響因素分析

2.1 壓氣機葉片結垢

壓氣機葉片結垢會增加空氣的流動阻力，消耗機組效率，氣流與葉片之間摩擦產生的熱量會增加，壓氣機排氣溫度升高，進而導致透平的排氣溫度升高。

壓氣機葉片結垢來源于多個方面，其中包括：

2.1.1 空氣中的灰塵

羊腸子溝壓氣站因地理位置特殊，地處海拔3452m的高原地區，氣候干燥，長年大風并伴有沙塵暴天氣，所以特殊的自然條件將會給燃氣輪機在運行的過程中帶來不利的因素，雖然入口過濾器的濾芯的過濾精度為3μm，但還是會有更小更細的灰塵伴隨著氣體進入到壓氣機內部，經過長時間的積累，壓氣機葉片表面就會出現結垢現象。

2.1.2 鐵銹

鐵銹主要是在停機后產生的，由于入口的空氣溫度較低（一般為10-20℃），空氣中含飽和水，在停機的過程中，空氣會迅速的冷卻葉片，并在葉片上留有液態水，如果停機時間較長，葉片上就會產生鐵銹。因此，機組在運行

的過程中，我們應根據機組的運行時間，壓氣機出口壓力的變化值，及時進行壓氣機的清洗，確保設備的運行效率。

2.2 進氣壓差損失太大

進氣道壓差損失過大有兩個原因：①空氣過濾器堵塞;②壓氣機進氣道密封不嚴、有漏氣現象。

自然空氣由外界進入壓氣機以后，空氣有三個用途：助燃、密封、冷卻。當過濾器堵塞或進氣道漏氣時，進入壓氣機的空氣將大大下降，因為燃燒室內充分燃燒的前提條件是有足夠的空氣來助燃，當所需空氣減少燃燒室內燃燒不充分，從而導致燃機的效率降低。

2.3 壓氣機入口空氣溫度

燃氣輪機的性能對環境溫度特別敏感，環境溫度對機組效率的影響主要是空氣密度，在一定的體積范圍之內，溫度低時空氣密度大，進入壓氣機的空氣就越多，所以溫度低時燃氣輪機的輸出功率越高。一般來說，壓氣機入口的空氣溫度每升高3℃，燃氣輪機的效率就會下降1%。同時壓氣機的入口溫度升高，將會導致透平的排氣溫度和壓氣機的排氣溫度同時升高，這樣一來，就有可能因為透平排氣溫度的升高，導致燃氣輪機停機。夏天，由于全國普遍溫度較高，為了避免燃氣輪機因排氣溫度過高而停機，通常我們也會采取一定的措施。白天環境溫度較高，動力透平轉速降低，機組效率降低，夜間環境溫度低，動力透平轉速升高，效率提高。通常在滿足生產要求的前提下，申請調度調整機組轉速。雖然短時間內可以緩解透平排氣溫度對燃氣輪機的影響，但是這樣一來將會給生產系統的穩定運行帶來較大的影響。

2.4 內部零件老化

燃氣輪機投產運行一段時間以后，日積月累，設備內部的零件因長期處于高溫，氣體沖刷，腐蝕的環境中，進而產生變形、燒蝕等現象，使得運行效率慢慢下降。對運行效率影響較大的內部零件是壓氣機的葉片和透平熱通道零件，隨著燃氣輪機運行時間越來越長，壓氣機的葉片也會逐漸變形，頂部密封間隙增大等現象也會影響燃氣輪機的效率。

2.5 燃料氣噴嘴堵塞

燃料氣經燃料氣噴嘴噴入燃燒室內與空氣混合后燃燒，當混合比一定時，空氣進氣量不變，若燃料氣噴嘴堵塞，導致噴入燃燒室內的燃料氣減少，燃燒室內燃燒不充分，高壓熱能減少，燃氣輪機效率也會下降。針對以上影響燃氣輪機效率低的因素，在日常工作當中我們應及時采取相應的預防措施，來保證機組的正常運行。

3 燃氣輪機效率低排查分析

針對各項影響因素，提出以下幾點排查分析的建議及管控措施：

3.1 壓氣機葉片結垢，導致燃氣輪機效率降低

當我們分析判斷壓氣機葉片結垢以后，此時應該立即采取措施，首先運用孔探儀對壓氣機指定孔探口進行孔探，并對動葉葉尖，葉中，葉根以及葉前緣，葉后緣進行檢查并對樣本拍照留存，然后我們應通過檢測結果分析判斷是否需要進行壓氣機水洗作業。

3.2 進氣壓差損失太大，導致燃氣輪機效率降低

根據數據，綜合分析判斷是進氣道壓力損失較大影響機組效率時，我們應該對壓氣機的空氣進氣道濾芯、進氣渦殼濾網、進氣道進行檢查，查看濾芯是否有破損、積灰等現象，進氣道內是否存在銹蝕和積灰。如果濾芯、濾網檢查較臟，應采取反吹系統對濾芯進行反吹，對進氣道內的積灰可用面團、橡皮泥進行清理。根據索拉公司要求，進氣道濾芯使用五年后進行更換，可根據燃機履歷中備件更換時間，及時更換進氣道濾芯。（澀寧蘭線外界自然環境惡劣，可以結合現場實際情況縮短濾芯更換周期）。

3.3 壓氣機入口空氣溫度升高，導致燃氣輪機效率降低

環境溫度對機組效率的影響較為明顯，但環境問題是客觀存在的問題，人為不好控制。機組負荷不允許頻繁調整，調整只能小范圍的波動，因白天氣溫較高站內通常在滿足生產要求的前提下，申請調度白天降低燃氣輪機轉速，晚上提高轉速。值班人員應隨時注意查看上位機環境溫度，做好T1溫度歷史曲線趨勢分析。

3.4 內部零件老化，導致燃氣輪機效率降低

機組運行一定時間以后，有一部分零件長期處于高溫高壓的工作環境當中，機組零件不免會產生變形、燒蝕、表面附著積碳等現象，這樣一來就會對機組的平穩運行埋下隱患。還有一部分零件則呈現運行時間的規律性，例如：干氣密封濾芯、滑油濾芯、箱體通風濾芯、電池到一定運行時間必須進行強制更換，因為這些零件如果出現故障則直接導致機組停機或者對燃氣輪機內部造成巨大傷害。因此，這些重要零件需要在維護檢修規程中予以定標，在備品備件管理中需要定量儲存，防止緊急情況發生，做到有備無患。

3.5 燃料氣噴嘴堵塞，導致燃氣輪機效率降低

需對燃料氣噴嘴進行拆卸檢查，查看噴嘴是否有積碳裂紋、燒蝕缺陷。如果有缺陷，用銅刷清理積碳，用噴嘴清洗液或異丙醇清洗噴嘴，并將噴嘴頭浸入到溶液中浸泡兩個小時，然后用儀表風將其干燥后方可回裝噴嘴。

4 結論

影響燃氣輪機效率的因素有很多，但對于我們運行的機組而言，主要還是受到壓氣機葉片結垢、壓氣機入口空氣溫度的升高、燃氣輪機內部零件老化、進氣壓差損失等影響。為了保證燃氣輪機運行的高效率，我們在運行管理中應合理安排設備的維護保養和檢修工作，確保設備在冬季低溫時節的運行，定期根據壓氣機的工作情況及時清洗葉片的積垢，以此來滿足燃氣輪機持續運轉的要求。

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