干货 | 燃气轮机启动过程之压气机喘振

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喘振现象及形成机理

在压气机运行特性曲线的左侧，有条喘振边界线，如果流经压气机的空气流量减小到一定程度而使运行工况进入到喘振边界线的左侧，则整台压气机就不能正常工作。此时，空气流量就会出现波动，忽大忽小；压力出现脉动，时高时低。严重时，甚至会出现气流从压气的进口处倒流的现象，同时还会伴有低频的怒吼声响，还可能使机组产生剧烈的振动，这种现象称为喘振现象。

图 压气机特性线

为防止喘振，在设计和运行压气机时，可采用以下几种方式：

  · 合理地选择各级之间流量系数（气流轴向速度与圆周速度之比) 的配合关系，力求扩大压气机的稳定工作范围；

  · 采用进气可转导叶；

  · 在压气机通流部分的某一个或若干截面上，安装防喘放气阀的措施；

  · 采用双转子压气机的措施；

  · 在进气管道上安装防喘爆破门；

  · 采用压气机进气加热措施。

喘振原因及排查方向

通过分析喘振产生的机理及压气机防喘措施的设计，燃气轮机运行过程中喘振发生原因主要有以下方面：

  · 压气机通流部分污染，使压气机效率下降，压缩气体流量减小，发生气流的脱离现象而引起旋转失速，造成机组偏离设计工况。

  · 防喘放气阀失灵，防喘放气阀未开启或者过早的关闭，使压气机空气流量和压力变化幅度较大。

  · 外界空气湿度较大，使得含水量较多的水分被吸入压气机，这些水分就会携带污垢在流道上形成垢层，进而引发喘振故障。

  · 进口可转导叶IGV动作不正常或动作角度变化。

喘振处置

在机组运行中，不能容许压气机出现喘振。因为当压气机发生严重喘振时，往往会引起压气机叶片断裂现象的发生，从而可能进一步导致灾难性事故的发生。当发生喘振时，为避免压气机受到过大伤害，应立即触发紧急停机按钮。燃气轮机运行过程中，密切关注防喘放气阀等防喘措施是否工作正常，若工作不正常，为避免发生喘振应手动紧急停机，故障排除前不容许起动。注重防范，应定期进行压气机通流部分清洗，避免压气机结垢，同时定期保养IGV、防喘放气阀等防喘机构。

来源：燃气轮机聚焦微信公众号（ID：GasTurbines），本文摘编自《燃气轮机起动过程典型故障综述》，作者：魏昌淼等。