影响燃气轮机性能的因素

影响燃气轮机性能的因素

白汉宽 石聪

广东粤华发电有限责任公司 广东广州 510730

【摘要】近年来，我国市场经济在进一步发展，工业化发展进程也不断向前推进,电力工业中的电力结构对燃气轮机的需求发展尤为显著，严格把控燃气轮机安全稳定非常重要。在设计工业以及制造技术不断提高的同时，对影响燃气轮机性能的因素及处理方法进行深入分析，能促使电力工业的发展。本文首先介绍了燃气轮机的热力学原理的概况，然后对影响燃气轮机性能的因素进行讨论，研究如何充分发挥其优势，只有改善相应的使用现状，才能减少各类问题带来的损害，提高燃气轮机的管理水平和生产效率。

【关键词】燃气轮机；性能；影响因素

燃气轮机作为新时代动力设备的核心，其特点为效率高，噪音低，排放小等，能够安全可靠的提供高质量、清洁性较好的发电，燃气轮机的发展程度和研究状况能够表明国家工业体系下的发展程度。目前，燃气轮机的发展有了一定的成绩，但由于其技术性、综合性的特点，所以基础技术仍需进一步改革，本文针对影响燃气轮机性能的因素分析及改进方法展开详细论述，从而对进一步的研究和完善提出建议，只有解决相关问题、完善相关技术，才能促进燃气轮机健康稳定和有序高效的发展。

1.燃气轮机的热力学原理

对于单轴且简单循环的燃气轮机来说，其构成是单独的轴贯穿全部，各级的转速情况一样，通常用于驱动速度比较稳定的负荷。空气由入口到压缩机，加压到比较高的压力状态，这时温度提高。空气在压缩后到达燃烧状态，该过程保证压力的恒定。随后，燃烧混合物进入透平热能转化为动能，为驱动压缩机提供能量的同时，经发电机输出功。通常来说，透平做功阶段的功一半以上用来驱动轴流压气机。

2.影响燃气轮机性能的因素

近年来，在涂层技术和冷却技术等加工工艺，以及耐高温等性能材料的开发，例如不断发展的情况下，我国燃气轮机技术的发展不断向前推进，涡轮前温度和单机循环效率得以提高，对联合循环系统的效率也有了更高的要求，目前燃气轮机已经有了非常广泛的应用，所以对于影响燃气轮机性能的因素的探索有着重要的意义。

2.1燃料类型的影响

在各类型燃料中，天然气的应用时间较长、范围较广，其具有辐射能较低、杂质含量较少的优点，较适合作为透平的材料，但是天然气的价格较高，供应能力无法达到最佳，这限制了其进一步的应用。另外，天然气中凝结的液体碳氢化合物，会降低高温烟气通道部件的使用时长。若被带入的碳氢化合物量较小就会产生较小的影响，如果有大量的液体碳氢化合物，就会造成过高的温度环境，导致设备部件寿命减少的同时，还会缩短检修间隔期。

燃气轮机所使用的燃料油需要在处理之后才能继续使用，这样才能减少沉淀环节之后仍存在的杂质以及装运时带来的污垢，纯轻油也不能免去这一步骤。如果没有检查燃料油情况，而直接对于无处理的脏燃油进行使用，就会出现燃气轮机被损坏的情况。其中，过滤装置是应用最为广泛的装置，还可以通过离心和静电除盐器来开展除钠工作。另外，处理易积灰的材料时，由于过较为复杂，所以应加以重视，尤其是去除和控制微量金属杂质的步骤，对于调节系统和钠、钒等金属杂质应特别注意。

2.2启动频率的影响

燃气轮机拥有启动速度快的特点，该特点使得较为适合成为调峰机组。相应的高温部件在启动和停机动作的过程中，会通过一次热循环，因此，如果燃气轮机启动和停机的动作次数较多，就会导致其零件寿命下降，远低于持续工作的同型号机组零件，尽管系统控制过程的运行曲线能够减小热效应，但并不能起到较大的作用。所以要实现对燃气轮机长期且高效利用的目的，就需要根据实际情况的需求，对设备启动频率加以控制。

2.3负荷影响

如果燃气轮机在尖峰负荷的状态下运行，就会导致运行温度升高，从而需要较为频繁的进行高温烟气通道相关部件的维修以及更换工作。对于尖峰负荷的状态下运行的影响，能够通过降低负荷运行进行平衡。降低负荷并不需要持续减少燃烧温度，如果负荷不会减少至额定功率的百分之八十以下，在余热应用的情况下就不会减少燃烧温度。

与此同时，在应用不一样的模式时，高温通道部件的使用寿命也会变得不同，例如由满负荷跳闸甩负荷的影响结果等同于约十次的启停动作，原因是叶片以及喷嘴部位会出现热效应，应力数值较大就会导致在有限次的循环中出现裂纹。

2.4环境影响

空气质量对于燃气轮机的维修情况和运行成本都起着很大的作用，不仅仅是灰尘和杂质，油污和盐等物质也会在较大程度上损坏高温烟气通道的相关部件，压气机叶片也会收到一定的腐蚀作用，从而出现表面有凹痕的情况，这在加大表面粗糙度的同时，也容易出现疲劳裂纹。上述问题将减少空气流量以及压气机的工作效率，也影响到燃气轮机的功率以及总热效率。

通常情况下，压气机工作环境较差就会直接导致燃气轮机工作效率降低，因此，在实际使用时，不仅要保证工作环境的干净整洁，还需要利用压气机清洗来确保其工作效率，也可以通过过滤系统进行对环境的改善。

2.5设备维修情况的影响

在使用燃气轮机也应以减少隐患为目标，在设备运行的过程中，如果不进行定期的维护，就会出现一些安全问题。设备维护管理的首要目标是确保设备安全平稳的运行，这也是最基本的要求。工作人员需要严格把握现场管理的情况，通过对设备运行特点的具体分析对其运行情况进行监控，保证高质量的现场巡检，从而能够在设备出现问题时及时发现、及时解决。若要保证设备一直拥有良好的技术状态，就应该对设备的修检情况加以规划，记录设备运行时间总时间，定期保养和检修设备，从而降低设备出现故障的概率。

另外，要重视对设备的状态检修，在设备运行时要通过设备的各项数据对其运行状态进行判断，以便及时解决故障隐患。另外，针对设备的运行状况可以开展技术改造以及整体更新等工作，从统计分析设备的缺陷故障、资产折旧程度、设计工况和实际运行工况的偏离情况等方面入手，以确保设备经济低效的运行状态，有效控制成本，提高经济效益，全面且精准的对设备情况和设备状态进行把握。

2.6空气温度和密度的影响

不同型号的燃气轮机有着不同的温度影响曲线，环境温度对于其经输出功率的影响通常是：环境温度低于21摄氏度时，环境温度的变化对燃气轮机的净输出功率影响很小；环境温度高于21摄氏度时，随着温度的增加，净输出功率呈线性下降的趋势；而发电效率在环境温度高于-5摄氏度时，会随着温度的上升而呈明显下降的趋势。另外，空气的质量和流量对于燃气轮机的温度影响曲线都有着较大的影响。

空气密度方面，数值较小的空气密度会降低空气流量和相应的输出，这与工作所在地的海拔高度以及空气湿度都有关系，海拔越高，空气越稀薄，空气密度越小。空气湿度越高，空气密度越小，从而减少热耗率。而空气湿度的提升会降低燃烧室的空气量，然后降低喷入的燃油，降低机组的出力情况。另外，压气机出口压力的运行情况受到的影响也较大。

3.结语

综上所示，在市场经济不断发展的今天，燃气轮机运行的质量问题和安全问题越来越受到关注，对其性能的影响因素进行探究能够带来更积极的推动作用，使燃气轮机整体运行情况提升、更加正常和高效运行的同时，也会带来巨大的经济效益，促进企业健康稳定和可持续的发展，在继续改革和完善的情况下，必将会使未来的相关行业的不断发展，同时，相关领域的研究可以得到进一步提升。

【参考文献】

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