9E燃气轮机起动失败原因及其特性分析

孙晓英　吕霞云　张克强

摘 要：針对某厂一台燃用天然气的9E燃气轮机起动过程中发生的起动失败现象进行了分析，查出了起动失败的原因；对起动系统设备做了详尽的描述，提出预防起动失败的对策，对同类型机组运行维护具有一定的借鉴作用。

关键词：9E燃气轮机 起动失败 液力变扭器

中图分类号：TK47 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2012)10(c)-0096-02

燃气轮机发电机组作为一种新型、环保的能源动力机械，在我国也已有多年发展历史。从最初的燃油到现在多以天然气作为燃料的发电机组，燃气轮机机组装机容量不断壮大，以起停速度快、易于调峰、效率高、节能环保等优点在发电行业占据一席之地。

燃气轮机由压气机、燃烧室和透平等组成。空气由压气机的入口处进入压气机，经过压缩提高压力后排入燃烧室，与进入燃烧室的燃料混合燃烧，提高燃烧所产生燃气的温度后进入透平，高温、高压的燃气在透平里膨胀，将燃气的热能和压力能先转变成燃气高速运动的动能，随后再进一步转变成机械功。大约2/3的机械功用来拖动压气机，以提高空气的压力，维持燃气轮机的运行，另外所剩的1/3的机械功对外输出，以驱动发电机产生电力。

1 起动失败的现象

某电厂一台燃气轮机2012年6月11日15:40试验性起动燃气轮机，在清吹结束后，液力变扭器开始降角度，从52°往15°降的过程中，发L63QQ8H-ALM（LUBE OIL TORQUE CONVERT FILTER HIGH DIFF PRESSURE）,“润滑油液力变扭器滤网差压高”，L94TC-ALM（STARTING MEANS TRQ CONVERTER DRAIN VALVE TROUBLE）报警，“起动系统液力变扭器排放阀故障”，机组自动进入停机程序，燃气轮机停机，此时滑油温度42 ℃。

判断起动马达无故障后，将润滑油温度提高，再次起动燃气轮机。2012年6月11日16:40，再此起动燃气轮机，此时滑油温度48 ℃，在清吹结束后还发上述报警，燃气轮机停机。

2 起动失败原因及起动系统原理分析

2.1 原因分析

（1）起动系统故障，涉及的系统多而且复杂。从报警文本来看，首先查滤网63QQ-8，此滤网是起动系统进油的关键，从润滑油泵出口来的油先经过滤网63QQ-8，然后才到达液力变扭器。2012年6月12日将滤网63QQ-8提出来进行清洗，发现有铁屑存在，清洗完后，压缩空气吹净，自然晒干。如图1所示。

（2）2012年6月13日15:30将63QQ-8滤网装回，启动滑油泵88QA，强制20TU-1=1，L33TC=1，两信号是同时为1；强制20TU-1=0，在1.5 s之后，L33TC=0，有延时，但是在5 s以内，没有L94TC-ALM报警。

（3）2012年6月14日11:30 #1燃气轮机在盘车状态下做强制试验，结果如下：

（4）2012年6月14日16:00启动#1燃机，滑油温度52 ℃，到清吹结束后，发L94TC-ALM报警，燃气轮机故障停机。查报警逻辑如图2所示。

由图2可以看出，液力变扭器的动作时间是5 s，但是从几次试验来看，这个时间太短，不符合现场实际，跟厂家协商后，将定值修改为8 s。

将#1燃机K94TC修改为8 s，点火正常，一直到空载转速。从后来的起动运行情况来看，没有发生过液力变扭器故障停燃气轮机现象。

2.2 液力变扭器作用原理

（1）作用就是为了避免起动设备直接等转速的传动燃气轮机的转子，以降低起动设备的容量。

（2）在燃气轮机起动过程中，由于静摩擦和转子的静惯性作用，在零转速时，燃气轮机转动所需的扭矩Mt最大；交流电动机在零转速时的输出转矩只有额定转速时的一半左右。因此，如果用起动电机直接带动燃气轮机起动，所选取起动电动机的容量应按零转速时两者的起动扭矩相等或起动电机的扭矩略大于燃气轮机所需起动扭矩来确定。显然，起动电机的容量要增加很多。

（3）而起动后，起动电机的容量又富裕很多，这说明，用等转速的直接起动方式起动燃气轮机既不合理，又不经济。

（4）如果能把起动电机在额定转速时的最大输出转矩用来配合燃气轮机零转速时的起动冲转所需的扭矩，就能实现用较小容量的起动电机来起动燃气轮机的目的。这就要求在起动电机和燃气轮机转子之间，在起动过程中必须有不同的转速，而且两者间的转速差越大，所能传递的扭矩也越大。

（5）为此，在起动电机和燃气轮机转子之间安装了液力变扭器，液力变扭器的输入输出轴之间没有直接的机械连接，而是通过液力相连接，这就解决了起动过程中，起动电机和燃气轮机转子在起动时扭矩特性不匹配的问题。如图3所示。

3 结论

根据以上对起动失败原因及其原理的分析，可以看到以下几点。

（1）对润滑油系统的滤网要定期检查，发现有铁屑，或者滤网差压高要及时清理或者更换。保证起动系统的良好运行。

（2）要定期对液力变扭器充油阀、泄油阀进行试验，防止卡涩。

（3）对机组的参数要进行优化，以适应现场的实际情况。

参考文献

[1] 任其智.燃气轮机的检修[M].北京：机械工业出版社，2004,9，50:51.