燃气轮机效率低的影响因素及排查分析程引明 任旭江

章波　马帅　

摘 要：天然气在长距离管道输送的过程中，能量在不断的消耗，压力在逐渐的降低，这将影响天然气的运输总量。为了提高长距离管输天然气的输气总量和输送压力，燃气轮机在这其中扮演着重要的角色，但是由于一些影响因素导致燃气轮机效率不能够被完全利用，这样天然气的输气总量和压力也会大打折扣，最终影响年度生产工作目标。

关键词：影响因素;效率;输气总量

1 绪论

随着我国经济的高速发展，对能源的需求也在迅速增长，天然气作为一种高效、优质、清洁的一次能源和化工原料，在我国能源结构中的比例正在迅速增加。自21世纪以来，我国建设完成多条天然气管道，由于天然气管道长距离、高压力、大管径等特点，压气站自然成为管道线路中不可或缺的组成部分。压气站内的核心动力设备：燃气轮机和压缩机，它们的可靠运行对场站的安全生产起着至关重要的作用。但是可靠运行有前提条件，例如：设备自身的缺陷、自然因素、日常注意不到位的细节等，往往都会使得设备出现各种各样的问题，一方面会影响设备自身的工作效率，另一方面会影响场站的安全生产。为了避免此类问题的发生，尽可能提高机组运转的可靠性，就需要我们对影响设备运行效率的因素进行全面分析，并从中找出规律，对影响因素做出针对性的预防措施，以满足管道输气安全平稳运行的需求。

2 燃机效率低的影响因素分析

2.1 压气机叶片结垢

压气机叶片结垢会增加空气的流动阻力，消耗机组效率，气流与叶片之间摩擦产生的热量会增加，压气机排气温度升高，进而导致透平的排气温度升高。

压气机叶片结垢来源于多个方面，其中包括：

2.1.1 空气中的灰尘

羊肠子沟压气站因地理位置特殊，地处海拔3452m的高原地区，气候干燥，长年大风并伴有沙尘暴天气，所以特殊的自然条件将会给燃气轮机在运行的过程中带来不利的因素，虽然入口过滤器的滤芯的过滤精度为3μm，但还是会有更小更细的灰尘伴随着气体进入到压气机内部，经过长时间的积累，压气机叶片表面就会出现结垢现象。

2.1.2 铁锈

铁锈主要是在停机后产生的，由于入口的空气温度较低（一般为10-20℃），空气中含饱和水，在停机的过程中，空气会迅速的冷却叶片，并在叶片上留有液态水，如果停机时间较长，叶片上就会产生铁锈。因此，机组在运行

的过程中，我们应根据机组的运行时间，压气机出口压力的变化值，及时进行压气机的清洗，确保设备的运行效率。

2.2 进气压差损失太大

进气道压差损失过大有两个原因：①空气过滤器堵塞;②压气机进气道密封不严、有漏气现象。

自然空气由外界进入压气机以后，空气有三个用途：助燃、密封、冷却。当过滤器堵塞或进气道漏气时，进入压气机的空气将大大下降，因为燃烧室内充分燃烧的前提条件是有足够的空气来助燃，当所需空气减少燃烧室内燃烧不充分，从而导致燃机的效率降低。

2.3 压气机入口空气温度

燃气轮机的性能对环境温度特别敏感，环境温度对机组效率的影响主要是空气密度，在一定的体积范围之内，温度低时空气密度大，进入压气机的空气就越多，所以温度低时燃气轮机的输出功率越高。一般来说，压气机入口的空气温度每升高3℃，燃气轮机的效率就会下降1%。同时压气机的入口温度升高，将会导致透平的排气温度和压气机的排气温度同时升高，这样一来，就有可能因为透平排气温度的升高，导致燃气轮机停机。夏天，由于全国普遍温度较高，为了避免燃气轮机因排气温度过高而停机，通常我们也会采取一定的措施。白天环境温度较高，动力透平转速降低，机组效率降低，夜间环境温度低，动力透平转速升高，效率提高。通常在满足生产要求的前提下，申请调度调整机组转速。虽然短时间内可以缓解透平排气温度对燃气轮机的影响，但是这样一来将会给生产系统的稳定运行带来较大的影响。

2.4 内部零件老化

燃气轮机投产运行一段时间以后，日积月累，设备内部的零件因长期处于高温，气体冲刷，腐蚀的环境中，进而产生变形、烧蚀等现象，使得运行效率慢慢下降。对运行效率影响较大的内部零件是压气机的叶片和透平热通道零件，随着燃气轮机运行时间越来越长，压气机的叶片也会逐渐变形，顶部密封间隙增大等现象也会影响燃气轮机的效率。

2.5 燃料气喷嘴堵塞

燃料气经燃料气喷嘴喷入燃烧室内与空气混合后燃烧，当混合比一定时，空气进气量不变，若燃料气喷嘴堵塞，导致喷入燃烧室内的燃料气减少，燃烧室内燃烧不充分，高压热能减少，燃气轮机效率也会下降。针对以上影响燃气轮机效率低的因素，在日常工作当中我们应及时采取相应的预防措施，来保证机组的正常运行。

3 燃气轮机效率低排查分析

针对各项影响因素，提出以下几点排查分析的建议及管控措施：

3.1 压气机叶片结垢，导致燃气轮机效率降低

当我们分析判断压气机叶片结垢以后，此时应该立即采取措施，首先运用孔探仪对压气机指定孔探口进行孔探，并对动叶叶尖，叶中，叶根以及葉前缘，叶后缘进行检查并对样本拍照留存，然后我们应通过检测结果分析判断是否需要进行压气机水洗作业。

3.2 进气压差损失太大，导致燃气轮机效率降低

根据数据，综合分析判断是进气道压力损失较大影响机组效率时，我们应该对压气机的空气进气道滤芯、进气涡壳滤网、进气道进行检查，查看滤芯是否有破损、积灰等现象，进气道内是否存在锈蚀和积灰。如果滤芯、滤网检查较脏，应采取反吹系统对滤芯进行反吹，对进气道内的积灰可用面团、橡皮泥进行清理。根据索拉公司要求，进气道滤芯使用五年后进行更换，可根据燃机履历中备件更换时间，及时更换进气道滤芯。（涩宁兰线外界自然环境恶劣，可以结合现场实际情况缩短滤芯更换周期）。

3.3 压气机入口空气温度升高，导致燃气轮机效率降低

环境温度对机组效率的影响较为明显，但环境问题是客观存在的问题，人为不好控制。机组负荷不允许频繁调整，调整只能小范围的波动，因白天气温较高站内通常在满足生产要求的前提下，申请调度白天降低燃气轮机转速，晚上提高转速。值班人员应随时注意查看上位机环境温度，做好T1温度历史曲线趋势分析。

3.4 内部零件老化，导致燃气轮机效率降低

机组运行一定时间以后，有一部分零件长期处于高温高压的工作环境当中，机组零件不免会产生变形、烧蚀、表面附着积碳等现象，这样一来就会对机组的平稳运行埋下隐患。还有一部分零件则呈现运行时间的规律性，例如：干气密封滤芯、滑油滤芯、箱体通风滤芯、电池到一定运行时间必须进行强制更换，因为这些零件如果出现故障则直接导致机组停机或者对燃气轮机内部造成巨大伤害。因此，这些重要零件需要在维护检修规程中予以定标，在备品备件管理中需要定量储存，防止紧急情况发生，做到有备无患。

3.5 燃料气喷嘴堵塞，导致燃气轮机效率降低

需对燃料气喷嘴进行拆卸检查，查看喷嘴是否有积碳裂纹、烧蚀缺陷。如果有缺陷，用铜刷清理积碳，用喷嘴清洗液或异丙醇清洗喷嘴，并将喷嘴头浸入到溶液中浸泡两个小时，然后用仪表风将其干燥后方可回装喷嘴。

4 结论

影响燃气轮机效率的因素有很多，但对于我们运行的机组而言，主要还是受到压气机叶片结垢、压气机入口空气温度的升高、燃气轮机内部零件老化、进气压差损失等影响。为了保证燃气轮机运行的高效率，我们在运行管理中应合理安排设备的维护保养和检修工作，确保设备在冬季低温时节的运行，定期根据压气机的工作情况及时清洗叶片的积垢，以此来满足燃气轮机持续运转的要求。

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