小型燃气轮机压气机喘振故障分析

1、小型燃气轮机压气机喘振故障分析摘要：某气体处理厂的MS1002D 型燃机，从1995年至1998年间，多次发生喘振故障。由于没有对故障彻底排除，致使该机严重损坏，直接经济损失1300万元人民币，并造成工厂停产半年之久。机组检修后，又重新投入运行，该机组又多次发生喘振故障。某输气公司的ALSTOM 旋风号机组也存在同样的问题，从2000年开始机组多次发生喘振，直至机组停运为止，喘振故障都没有解决。2002年由于喘振问题，压气机转子返黎明厂进行动平衡试验后，机组投入运行后又多次发生喘振故障。据故障出现的原因，有四种方法都可以解决目前压气机喘振问题。1提高动力涡轮开始升速加载时高压涡轮的折合转速。2

2、推迟防喘放气阀的关闭时间3减小可调进口导叶的最大关小角度4改变机组升速加载的调节规律关键词：压气机喘振故障分析前言：燃气轮机作为单位生产的核心部分，其运行情况的好坏对全厂是至关重要的。喘振故障可导致进气道变型、附属设备损坏，甚至机组叶片断裂飞车。由于喘振故障的存在，给单位和国家所带来了无法估量损失的。故障现象分析表1，我们可以发现机组发生喘振时，高压涡轮转速一般在79%82%范围内，低压涡轮一般在72%77%范围内。这表明机组启动程序已经完成（当高压转子转速达到80%，低压转子转速达到64%时，启动程序完成），且动力涡轮在升速加载过程中。每次出现喘振时，报警盘上都显示下列报警：空气过滤器故障，

3、排气温差大等。此时机组发出沉闷的啸声犹如牛叫，过滤器应急门打开。表1：喘振故障现象部分情况统计表序号机组型号喘振发生时间 高压涡轮转速%低压涡轮转速%故障现象及报警1998/6/20 80 72 发出沉闷声，空气过滤器故障，排气温差大1998/7/14 79 75 发出沉闷声，空气过滤器故障，排气温差大1998/8/6 82 81 发出沉闷声，空气过滤器故障，排气温差大，滑油液位低1998/8/16 79 77 发出沉闷声，空气过滤器故障，排气温差大，滑油液位低5 ALSTOM旋风号发出沉闷声，空气过滤器故障，排气温差大6 ALSTOM旋风号发出沉闷声，空气过滤器故障，排气温差大7 ALSTO

4、M旋风号发出沉闷声，空气过滤器故障，排气温差大8 ALSTOM旋风号发出沉闷声，空气过滤器故障，排气温差大故障分析喘振就是前喘后堵，压气机前端进气量不够，而后端又发生流量过大堵塞现象，这样气流就会一波一波的进入、排出，引起喘振。压气机发生喘振，说明压气机共同工作线已进入喘振边界。造成压气机共同工作线进入喘振边界的原因是压气机的喘振边界线向下移动。由于机组运行时间较长，燃机的部件性能，如压气机的效率会下降，进气道中的损失也会增加，加之压气机机匣变形造成气流通道偏离了原设计状态，这些都会影响压气机的喘振边界，并使其向下移动。如图1所示。c 图BC 载，至不变，高C 80%。低压涡由于压所以压气以下

5、有1段，这样就可以使已在喘振边界线内的C 点走出喘振边界线，达到C 点，压气机共同工作线也将变为A-B -C -D ，从而使共同工作线走出喘振边界线。动力涡轮的升速加载是通过关小可调进口导叶来实现的，所以为了提高动力涡轮开始升速加载时高压涡轮的折合转速，我们只需将进口导叶关小时间推迟。采用此方法的缺点是，机组在低负荷运行时T 3*将降低（即C 点的T 3*要比C 点的T 3*低），机组的循环效率将下降，对机组的经济性产生不利的影响。c 2-C -E -E-D点的T 3*低）c图3 推迟防喘放气阀的关闭时间后的压气机共同工作线3减小可调进口导叶的最大关小角度从故障分析可知，燃机在完成启动程序后，

6、进入额定空载状态B 点，在BC 段开始关小可调进口导叶，保持高压涡轮转速不变，动力涡轮开始升速加载。随着可调进口导叶关至最小，其共同工作点也进入喘振边界线。如果减小可调进口导叶的最大关小角度，使其在还未进入喘振边界线就已停止关小，那么就可以避免喘振。由图4可以看出，当我们将可调进口导叶的最大关小角度增加5度时，则压气机的共同工作线将变为A-B-C -D 。这样压气机的共同工作边界线将走出喘振边界线。采用此方法的缺点是降低了T 3*（即C 点的T 3*要比C 点的T 3*低），使机组的有效功率下降，对机组的经济性产生不利的影响。c 4额定转c图5 改变机组升速加载的调节规律后的压气机共同工作线其共同工作线走向为A-B-C -D -D ，这样压气机的共同工作线将走出喘振边界线，同时又保证了机组的有效输出功率和循环效率不变。以上四中方法可以排除燃机压气机喘振故障。此外，在机