燃气轮机压气机旋转失速原因分析

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燃气轮机运行故障分析及排除措施分析

0引言燃气轮机具有结构紧凑、启动速度快、运行状态平稳等优点，但是燃气几轮发生故障的频率也比较高，对设备的正常运行造成了严重的干扰。

1燃机启动过程中热挂问题及处理燃气机轮启动时排气温度升高，但是按照控制规范，燃油流量会继续增加，而燃机运转速度维持不变，会导致转速下降，处于“热挂”状态，随后燃机的转速下降会导致燃机启动失败。

出现启动热挂问题与燃机性能恶化有关，具体影响因素包括：燃油流量分配器卡涩、进气滤网堵塞、燃油母管压力释放阀泄露、燃机的控制系统发生故障、燃油雾化不良、透平出力不足。

处理热挂问题的要点有三个方面：一是需要定期清洗压气机，将流道内的油污、污垢等清除干净，保证运行状态正常；二是需要及时清洗透平热通道，清除通道内的灰尘，保证透平出力充足，在燃气启动时确保燃机的运转速度；三是在出现热挂问题时，可以减少燃油流量，让运行点下移，再增加燃油流量。

2压气机喘振及处理压气机喘振通常发生在燃机启动和停机过程中，主要有两种类型，一是突变失速所导致的喘振，二是渐变叶片排失速引起的喘振。

处理这个问题主要有四种方法，从压气机的中间级放气，也可以末级放气；选用可调进口导流叶片和静叶片；在压气机中应用多转子技术；应用机匣处理技术。

另外对于高压比压气机可以采取双转子结构防止喘振。

3燃机大轴弯曲及处理发生燃机大轴弯曲问题通常有三方面原因：一是在燃机运行时汽温汽压值超过了紧急停机值，但是并没有进行停机操作；二是管理人员并没有很好的落实防范措施和管理制度；三是没有充分重视停机过程中发生的一些异常状况，未能深入分析这些异常状态出现的原因。

处理这个故障问题的具体措施包括：设备管理者需要依据燃机的制造标准以及运行的具体特性制定不同状态下的燃机运行曲线，包括启动时曲线和停机时曲线，将典型曲线编入运行规程；针对滑参数停机的情况，需要专业技术人员制定滑参数停机方案以及对应的防范措施，加强对技术人员的培训和管理，确保其严格按照专业人员制定的方案完成各项操作；定期检查机组监测仪表的状态，保证仪表完好，运行状态准确，尤其需要加强对大轴弯曲表、振动表、气缸金属温度表的校验和检查；在遇到特殊情况且汽温汽压值达到了停机标准时，一定要立即进行停机操作，比如主、再热蒸汽温度在10min内突然下降50摄氏度、高压外缸上和下缸温差超过50摄氏度、高压内缸上和下缸温差超过35摄氏度等。

9E燃气轮机运行故障的分析与处理

9E燃气轮机运行故障的分析与处理随着我国经济的发展，对节能减排的重视程度也越来越深化，高效率、低排放的燃气轮机发电，逐渐成为主流的发电方式。

燃气轮机具有占地少，负荷调峰快，供电可靠性高等优点。

同时能利用其余热进行供热，具有良好的能源效益，环境效益，社会效益。

本文就9E 燃机出现的一些运行故障进行详细分析，希望带给大家参考意义。

标签：9E燃气轮机;运行故障引言9E 燃气轮机是一种以空气为和燃气为介质，空气通过压气机送往燃烧室，和燃料喷嘴喷入的燃气混合燃烧，形成高温、高压的燃气。

通过透平喷嘴和动叶膨胀做功，推动透平转子带动压气机和发电机转子一起高速旋转，实现了气体燃料的化学能转化为机械能，并输出电能。

做功后燃气轮机排气可以引入余热锅炉，由余热锅炉产生的蒸汽带动汽轮机进行发电和供热，实现能源的高效、综合利用。

1燃气轮机运行简介1燃气轮机运行原理最简单的燃气轮机装置包括三个主要部件：压气机、透平和燃烧室。

燃气轮机的工作过程是，压气机（即压缩机）连续地从大气中吸入空气并将其压缩;压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气涡轮中膨胀做功，推动涡轮叶轮带着压气机叶轮一起旋转;加热后的高温燃气的做功能力显著提高，因而燃气涡轮在带动压气机的同时，尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。

燃气轮机由静止起动时，需用起动电机带着旋转，待加速到能独立运行后，起动电机才脱开。

[1] 。

2燃气轮机故障及事故的处理原则在燃气轮机运行过程中，机组出现故障，运行人员应该遵循以下处理原则：2.1在运行过程出现异常时，运行人员应迅速定位异常发生位置，根据运行规程和相关数据参数及时判断和分析，迅速的找准故障发生原因，并及时处理。

如果判断故障相对严重时，应按规程及时停机，防止事故的进一步发展和扩大。

2.2在由于事故造成停机事件后，应着重监视燃机的排气温度、滑油油回油温度、轮间温度以及各轴承振动是否在正常值，机组缸体有无摩擦异响等。

燃气轮机喘振故障分析

燃气轮机喘振故障分析摘要：喘振是燃气轮机运行过程中常见的故障之一，导致其发生的原因很多，而且一旦发生将会对设备的正常运行产生严重的影响，不但会增加能耗、降低生产效率，同时还会缩短设备使用年限。

为有效解决燃气轮机喘振故障的发生，就需要结合设备自身特点，从实际生产角度出发，对各项影响因素进行分析，选择合适的措施进行管理，争取不断提高燃气轮机运行效果。

本文对燃气轮机喘振故障原因以及处理措施进行了分析。

关键词：燃气轮机;喘振;振动特征燃气轮机是天然气和电力行业生产中重要设备，具有结构紧凑、运行安全、热效率高以及污染少等优点。

但是其在运行过程中会受外界因素影响，导致设备在运行时出现喘振故障，对设备性能与安全造成影响。

1.燃气轮机喘振故障分析燃气轮机出现喘振故障主要是因为气流脱离，在设备运行过程中，受叶轮旋转因素影响，会使得气流脱离情况迅速扩大到整个燃气轮机通道，造成通道堵塞。

因为前方通道被气流堵塞，出口反压降低，当出口反压降低到一定限度后，通道堵塞情况会解除，这样堵塞在通道内的气流会一涌而下，最终进入到压气机内的空气流量超过设备后方所能排泄的流量，反压急剧增高再次形成通道堵塞现象。

2.燃气轮机喘振故障原因分析2.1机组偏离设计工况在压气机中出现不稳定的喘振现象，主要是因为在压气机在启动和停止的过程中，气体流量减小到一定程度时，继而发生了气流的脱离现象而引起旋转失速，当气体体积流量持续减少时，旋转失速加剧从而引发了不稳定的喘振现象。

2.2防喘放气阀未打开防止喘振的主要方法为在压气机在启动和停止的过程中，压气机内部空气的空气流量和压力的变化幅度较大，用防喘阀通过对压气机进出口气流量的调节，从而防止喘振的发生。

然而在防喘阀失灵、空气流量和压力变化较大，喘振现象也会有发生的可能。

现实工作经常性的维护与巡视，可以有效的避免喘振发生。

2.3气流通道堵塞由于气流中杂质长期累积导致气流通道内结垢堵塞，从而导致了气体流动阻力增加，引起了体积流量减少，从而容易发生喘振的故障。

压气机叶轮叶片的失稳分析

压气机叶轮叶片的失稳分析近年来，压气机叶轮叶片的失稳问题引起了广泛的关注。

压气机作为燃气轮机的核心部件，其稳定运行对于燃气轮机的性能和寿命至关重要。

然而，在实际运行中，叶轮叶片的失稳现象常常会导致燃气轮机的性能下降、噪声和振动增大、甚至发生严重的事故。

因此，深入研究压气机叶轮叶片的失稳问题有着重要的意义。

首先，我们需要了解压气机叶轮叶片失稳的原因。

一种常见的原因是叶片本身的结构问题。

由于叶轮叶片是高速旋转的，其受到的离心力和气动力的作用很大，因此叶片的强度和刚度是关键因素。

如果叶片的强度不够或者刚度不均匀，就容易发生失稳。

此外，叶片的材料和工艺也会对失稳性能产生影响。

例如，叶片的塑性变形和疲劳破坏会导致叶片的形状产生变化，从而引发失稳现象。

另一个导致压气机叶轮叶片失稳的原因是流体动力学问题。

在压气机内部，气体流动会导致叶轮叶片的受力情况不均匀，从而引发叶片的振动。

特别是在大负荷运行和转子共振区域，由于气体的非线性和不稳定性，叶片的失稳现象更加明显。

此外，还存在着气体边界层的分离和抖动、各种流动涡流的相互作用等问题，这些也会对叶片的失稳性能产生重要影响。

针对压气机叶轮叶片的失稳问题，研究人员们提出了不同的分析方法和解决方案。

一种常用的方法是通过数值模拟来研究叶片的振动和失稳特性。

利用计算流体力学（CFD）方法，可以模拟叶轮叶片在不同工况下的气动受力情况，从而分析叶片的振动和失稳现象。

此外，还可以利用有限元分析方法研究叶片的结构应力和振动响应，进一步分析叶片的失稳性能。

通过这些分析方法，可以准确评估压气机叶轮叶片的稳定性，并根据分析结果提出相应的改进和优化措施。

除了数值模拟方法，实验方法也是研究压气机叶轮叶片失稳问题的重要手段。

实验可以直观地观察到叶片的振动和失稳现象，提供直接的实验数据，对于验证数值模拟结果和分析结果的准确性具有重要意义。

目前，研究人员们常常利用激光测振技术、压电传感器和加速度计等仪器设备来对叶片的振动进行测量。

燃气轮机组压气机失速引发的不稳定振动探讨

燃气轮机组压气机失速引发的不稳定振动探讨摘要：机械设备在使用的过程中基于能耗和安全控制的需要，必须要重视设备稳定，所以对设备运行过程中的具体状态进行监测，明确设备不稳定的具体情况，并结合监测到的数据来对不稳定特征等进行明确，这于设备的应用调整和优化有显著价值。

燃气轮机组压气机在失速的情况下会引发不稳定振动问题，该问题会对设备的使用安全等产生影响，所以针对燃气轮机组压气机失速引发的不稳定振动问题做深入讨论，明确问题的处理策略可以为当前工作提供指导与参考。

关键词：燃气轮机组；压气机；失速；不稳定振动在目前的工业生产实践中，燃气轮机组的应用具有普遍性，而且其稳定运行与高效运行对工业生产效率以及能耗控制等有积极意义，因此强调燃气轮机组的稳定运行具有必要性。

压气机是燃气轮机组中比较重要的组成配件，其在使用的过程中比较常见的问题是失速，而失速会导致压气机发生不稳定振动，如果不能及时的进行振动调整和控制，燃气轮机组的运行安全会受到影响，基于此，针对燃气轮机组压气机失速导致的不稳定振动做深入分析，研究不稳定振动控制或者是预防的手段，这对于实践工作的组织开展有显著意义。

1燃气轮机组的构成以及不稳定振动分析对目前利用的燃气轮机进行分析可知其是有多级轴流式压气机和多级透平组成的。

压气机在工作的过程中，会发生因为气流入口角偏离叶栅安装角而引发的失速、喘振等特殊类型的流体激振。

这类故障的发生会对燃气轮机组的稳定工作范围以及运行可靠性产生显著影响。

现阶段，针对此类故障的研究相对较少，而且压气机失速故障特征和油膜失稳故障存在着相似性，其具体表现均有突发性和不稳定性。

因为两类故障的形成机理是有差别的，所以在故障处理的过程中所要采用的方案也是明显不同的，因此需要科学界定两种故障类型，并基于故障类型来做故障处理方案的制定与实施，这样，故障处理的科学性才会更加的显著。

2燃气轮机组压气机失速引发的不稳定振动的处理基于上文的分析可知，燃气轮机组压气机在运行的过程中，由于失速引发的不稳定振动存在着突发性特征，而且其对燃气轮机的运行稳定以及安全有重大影响，所以在实践中需要做好具体问题的预防和处理，以下是结合实践总结的针对不稳定振动的预防与处理。

M701F4燃气轮机启动过程旋转失速分析

(2) 对启动设备出力情况进行监视及检查，确保启动设备出力
通过对SFC等启动设备出力情况录波分
析，启动设备是否
常出力，对辅助
参与启动过程的燃气轮机,应确保压力、满
足要求。通过以上
压气机启动期 :
，远离失速//
&
次旋转失速发生前，该启动过中 SFC 出
转速已由投产初期的2 000 r/min jg改为2 200 r/min o
第34卷第2期 2021年6月
《燃气轮机技术》 GASTURBINETECHNOLOGY
Vol. 34 No. 2 Jun. , 2021
M701F4燃气轮机启动过程旋转失速分析
许正武，刘云飞
(金华燃机发电有限责任公司，浙江金华321025)
摘要：分析某厂M701F4燃气轮机启动过程中压气机振动高事件，对燃气轮机压气机旋转失速产生机理进行阐述，并列出调节启停过程IV角度，确保启动设备出力，确保防喘阀抽气流量，降低机组启动升速率，加强水洗或对压气机IV及首级动叶进行清洗等防范措施,提出未设置喘振保护的各燃气轮机电厂根据现场实际情况设置喘振保护的建议。
[J] •工业汽轮机,2016(1) ： 12-16. [4] 任帅，翟宇•压气机喘振基本原理及控制手段研究[J] •河南科
,2017,623(11): 70-71. [5] 席亚宾，张帅,蔡青青，等•燃气轮机旋转失速机理及防范措施
[J] •内燃机与配件,2000(04)： 141-142. [6] 刘建生.燃气轮机压气机旋转失速原因分析[J] •发电设备,
收稿日期：2020-12-13 改稿日期#2021-01-13 作者简介:许正武(1980#)，青海海东人，本科，高级工程师，从事燃气-蒸汽联合循环电厂生产运行工作，E-mail：

M701F4燃气轮机旋转失速应对措施

M701F4燃气轮机旋转失速应对措施作者：蒋福东来源：《科技与创新》2017年第01期摘要：旋转失速是叶轮机械内部条件非定常流动的一种失稳现象，它是压气机严重偏离设计工况或在恶劣的流场畸变等进气条件下，一种由系统或局部扰动诱发的不稳定流动。

旋转失速影响机器的稳定工作范围和运行可靠性，严重时可导致灾难性事故。

介绍了M701F4燃气轮机在调试试运及日常运行中出现的旋转失速现象特征，分析了其产生的原因，并提出了应对措施。

关键词：燃气轮机；旋转失速；叶片质量；进气压损中图分类号：TK478 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2017.01.024多级轴流压气机作为燃气轮机的三大部件之一，关系着燃气轮机的效率和安全、稳定运行。

对多级轴流式压气机气动失稳前的流动特征进行研究，一直是燃气涡轮研究领域的关键课题。

一旦出现旋转失速，叶片所承受的长时间振动应力将导致压气机转子叶片寿命降低。

旋转失速的发展会导致压气机喘振。

喘振时，压气机的出口压力、流量等参数会出现大幅度的波动，机组的转速和功率都不稳定，并伴有强烈的机械振动，对燃气轮机有极大的破坏性。

因此有必要分析旋转失速产生的原因，采取积极的应对措施，从而尽量避免旋转失速的发生。

1 M701F4燃气轮机旋转失速现象M701F4燃机在启动或停机过程中发生旋转失速的现象——轴振突变，并伴BPT（叶片通道温度）、燃烧室壳体压力、进气室静压、进气室差压和#1、#2 轴承密封空气压力等参数的异常变化，如图1所示。

2 M701F4燃气轮机旋转失速原因分析2.1 旋转失速过程对于M701F4燃气轮机压气机，其通流设计好后，从入口到出口的轴向速度基本确定，以防止流动分离和损失增加。

在启动升速期间，由于低转速压缩空气的能力降低，后面级的体积流量和速度增加。

然而，每个级都有体积流量的限制，当流量达到限制（堵塞），就会导致入口质量流量降低，如图2所示。

进口流量降低会导致进气角变大，机组启动时，气流会在叶背分离产生失速，从而产生旋转失速，如图3所示。

旋转失速与喘振的诊断方法

旋转失速机理与故障特征1.故障机理：当进入叶轮的气体流量低于额定流量时，气体进入叶轮的相对速度方向角与叶片入口安装角度不一致，气体冲击叶片的工作面（凸面），在图面附近形成气流漩涡，漩涡逐渐增加使流道有效通过面积减小，漩涡组成的气体堵塞团沿着叶轮旋转的相反方向轮流在各个流道出现，由于失速区反向传播速度低于叶轮旋转速度，从绝对坐标系看失速区还是沿着叶轮旋转方向旋转，这就是旋转失速。

2.旋转失速特征：旋转失速的表现：1、失速区内达不到要求的压力时，就会引起叶轮出口和管道内的压力脉动，发生机器和管道的振动；2、叶轮失速在0.5-0.8倍的转频范围内，扩压器失速0.1-0.25倍的转频范围内3、当压缩机进入旋转失速范围后，虽然压力存在脉动，但机器流量基本稳定，这与喘振不同4、旋转失速引起的振动在强度比喘振小时域与频域特征：1）时域：各成分叠加波形2）频域：及的成对次谐波（为转子角频率，旋转脱离团角频率，,N为气体脱离团数目，实际工作流量，设计流量）3）轴心轨迹：杂乱不稳定，正进动喘振机理与故障特征1.故障机理：喘振是离心式和轴流式压缩机运行常见故障之一，是旋转失速的进一步发展。

喘振是压缩机组严重失速和管网相互作用的结果，它既可以是管网负荷急剧变换所引起，也可以是压缩机工作状况变化所引起。

当进入叶轮的气体流量减少到某一最小值时，气体失速团扩大到整个叶轮流道，压缩机出口压力突然下降，管网气流倒流，当管网中的下降低于出口排气压力，停止倒流恢复向管网供气，因进气量不足，出口管网回复到原来压力后，又会在流道出现旋涡区，周而复始，气体在进出口处吞吐倒流。

2.喘振特征：喘振的表现：由于气体的吞吐倒流，会伴随有巨大周期性的气体吼声和剧烈的机械振动，这些波动，在压力，流量，振动信号等都有显示。

有喘振引起的机器振动频率和强度，不但与压缩机中严重的旋转失速团有关，还和管网容量有关：管网容量越大，则喘振振幅越大，频率越低；管网容量小，则喘振幅值小，喘振频率也较高，一般为0.5-20Hz。

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇａｓｔｕｒｂｉｎｅ；ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ；ｒｏｔａｔｉｎｇｓｔａｌｌ
近几年我国燃气发电装机容量继续保持高速增长，截至２０１３年年底，我国燃气发电装机已
ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ａｎｄｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｌｙｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｍａｙｓｅｒｖｅａｓａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｓｉｍｉｌａｒｆａｕｌｔｓｏｆｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｓ．
Ｆ级燃气一蒸汽联合循环机组，压气机共有１７级，
压比为１８，第６、１１和１４级安装有中间放气阀。在燃机启动期间放气阀打开，达到同步转速时该阀门
熟，对燃气轮机（简称燃机）设备的缺陷处理技术
还处于学习和发展阶段。
达４３０９万ｋｗ，占总装机容量的３．４５；发电量达１１４３亿ｋＷ・ｈ，占总发电量的２．１９。燃气
气机出口压力等运行参数变化情况来判定，在启
动升速过程中，如果在某一升速阶段压气机压力
ＬｉｕＪｉａｎｓｈｅｎｇ
（ＤａｔａｎｇＩｎｔｅｒｎａｌｔｉｏｎａｌＳｈａｏｘｉｎｇＪｉａｎｇｂｉｎＴｈｅｒｍａｌＰｏｗｅｒ
Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｏｘｉｎｇ３１２３６６，ＺｈｅｊｉａｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ）
燃机压气机旋转失速是燃机发电机组启停
阶段较为突承振动突增，如果处理不当，会引起机组振动
关闭。燃机的１号轴承安装于透平尾部排气室内部，２号轴承安装于压气机进气室位置（见图１）。
２号轴炉
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇａ４５０ＭＷｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｅｔａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ａｎｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｏｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｒｏｔａｔｉｎｇｓｔａｌｌａｎｄｔｏｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｏｆｒｅｌｅｖａｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｏｇｅｔｈｅｒｗｉｔｈａｎａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｓｔａｌｌ
第３１卷第３期２０１７年５月
发也没备
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Ｖ０１．３１，ＮＯ．３
Ｍａｙ．２０１７
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燃气轮机压气机旋转失速原因分析
不升反降，同时伴随燃气轮机轴承振动和噪声突
然增强，则可以初步判断为压气机旋转失速。该机组装有２套Ｍ７０１Ｆ４型４５０ＭＷ等级的
发电已经超越核电，成为国内的第四大电源。相
对而言，因我国燃气发电起步较晚，技术还不成
关键词：燃气轮机；压气机；旋转失速中图分类号：ＴＫ４７７文献标志码：Ａ文章编号：１６７１ — ０８６Ｘ（２０１７）０３ — ０１９３ — ０３
ＣａｕｓｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＣｏｍｐｒｅｓｓｏｒＲｏｔａｔｉｎｇＳｔａｌｌｉｎａＧａｓＴｕｒｂｉｎｅ
刘建生
（大唐国际绍兴江滨热电有限责任公司，浙江绍兴３１２３６６）
摘要：以某４５０ＭＷ燃气发电机组为例，对压气机旋转失速的现象和参数变化情况进行阐述，对压气机旋
转失速产生的机理进行分析，提出防止压气机旋转失速的相应措施，有助于解决燃气轮机压气机的类似故障。
保护动作跳闸，并可能诱发喘振，造成压气机叶
片断裂等恶性事故，因而得到了燃机发电厂和设备制造厂家的重视。笔者以某４５０Ｍｗ天然气燃机为例，对压气机旋转失速产生的原因进行分析，并提出防范措施。