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(dǎo)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(chǎn)工作目標。

關(guān)鍵詞：影響因素;效率;輸氣總量

1 緒論

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，對能源的需求也在迅速增長，天然氣作為一種高效、優(yōu)質(zhì)、清潔的一次能源和化工原料，在我國能源結(jié)構(gòu)中的比例正在迅速增加。自21世紀以來，我國建設(shè)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(nèi)的核心動力設(shè)備：燃氣輪機和壓縮機，它們的可靠運行對場站的安全生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。但是可靠運行有前提條件，例如：設(shè)備自身的缺陷、自然因素、日常注意不到位的細節(jié)等，往往都會使得設(shè)備出現(xiàn)各種各樣的問題，一方面會影響設(shè)備自身的工作效率，另一方面會影響場站的安全生產(chǎn)。為了避免此類問題的發(fā)生，盡可能提高機組運轉(zhuǎn)的可靠性，就需要我們對影響設(shè)備運行效率的因素進行全面分析，并從中找出規(guī)律，對影響因素做出針對性的預(yù)防措施，以滿足管道輸氣安全平穩(wěn)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(jié)垢

壓氣機葉片結(jié)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(chǎn)生的熱量會增加，壓氣機排氣溫度升高，進而導(dǎo)致透平的排氣溫度升高。

壓氣機葉片結(jié)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(qū)，氣候干燥，長年大風(fēng)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(nèi)部，經(jīng)過長時間的積累，壓氣機葉片表面就會出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。

2.1.2 鐵銹

鐵銹主要是在停機后產(chǎn)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(tài)水，如果停機時間較長，葉片上就會產(chǎn)生鐵銹。因此，機組在運行

的過程中，我們應(yīng)根據(jù)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(shè)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(xiàn)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(dāng)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(nèi)充分燃燒的前提條件是有足夠的空氣來助燃，當(dāng)所需空氣減少燃燒室內(nèi)燃燒不充分，從而導(dǎo)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(huán)境溫度特別敏感，環(huán)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(nèi)，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(dǎo)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(dǎo)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(huán)境溫度較高，動力透平轉(zhuǎn)速降低，機組效率降低，夜間環(huán)境溫度低，動力透平轉(zhuǎn)速升高，效率提高。通常在滿足生產(chǎn)要求的前提下，申請調(diào)度調(diào)整機組轉(zhuǎn)速。雖然短時間內(nèi)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(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行帶來較大的影響。

2.4 內(nèi)部零件老化

燃氣輪機投產(chǎn)運行一段時間以后，日積月累，設(shè)備內(nèi)部的零件因長期處于高溫，氣體沖刷，腐蝕的環(huán)境中，進而產(chǎn)生變形、燒蝕等現(xiàn)象，使得運行效率慢慢下降。對運行效率影響較大的內(nèi)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(xiàn)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(jīng)燃料氣噴嘴噴入燃燒室內(nèi)與空氣混合后燃燒，當(dāng)混合比一定時，空氣進氣量不變，若燃料氣噴嘴堵塞，導(dǎo)致噴入燃燒室內(nèi)的燃料氣減少，燃燒室內(nèi)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(dāng)中我們應(yīng)及時采取相應(yīng)的預(yù)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(jié)垢，導(dǎo)致燃氣輪機效率降低

當(dāng)我們分析判斷壓氣機葉片結(jié)垢以后，此時應(yīng)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(yīng)通過檢測結(jié)果分析判斷是否需要進行壓氣機水洗作業(yè)。

3.2 進氣壓差損失太大，導(dǎo)致燃氣輪機效率降低

根據(jù)數(shù)據(jù)，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(yīng)該對壓氣機的空氣進氣道濾芯、進氣渦殼濾網(wǎng)、進氣道進行檢查，查看濾芯是否有破損、積灰等現(xiàn)象，進氣道內(nèi)是否存在銹蝕和積灰。如果濾芯、濾網(wǎng)檢查較臟，應(yīng)采取反吹系統(tǒng)對濾芯進行反吹，對進氣道內(nèi)的積灰可用面團、橡皮泥進行清理。根據(jù)索拉公司要求，進氣道濾芯使用五年后進行更換，可根據(jù)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(huán)境惡劣，可以結(jié)合現(xiàn)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(dǎo)致燃氣輪機效率降低

環(huán)境溫度對機組效率的影響較為明顯，但環(huán)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(diào)整，調(diào)整只能小范圍的波動，因白天氣溫較高站內(nèi)通常在滿足生產(chǎn)要求的前提下，申請調(diào)度白天降低燃氣輪機轉(zhuǎn)速，晚上提高轉(zhuǎn)速。值班人員應(yīng)隨時注意查看上位機環(huán)境溫度，做好T1溫度歷史曲線趨勢分析。

3.4 內(nèi)部零件老化，導(dǎo)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(huán)境當(dāng)中，機組零件不免會產(chǎn)生變形、燒蝕、表面附著積碳等現(xiàn)象，這樣一來就會對機組的平穩(wěn)運行埋下隱患。還有一部分零件則呈現(xiàn)運行時間的規(guī)律性，例如：干氣密封濾芯、滑油濾芯、箱體通風(fēng)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(xiàn)故障則直接導(dǎo)致機組停機或者對燃氣輪機內(nèi)部造成巨大傷害。因此，這些重要零件需要在維護檢修規(guī)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(fā)生，做到有備無患。

3.5 燃料氣噴嘴堵塞，導(dǎo)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(fēng)將其干燥后方可回裝噴嘴。

4 結(jié)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(jié)垢、壓氣機入口空氣溫度的升高、燃氣輪機內(nèi)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(yīng)合理安排設(shè)備的維護保養(yǎng)和檢修工作，確保設(shè)備在冬季低溫時節(jié)的運行，定期根據(jù)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(xù)運轉(zhuǎn)的要求。

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