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燃气轮机起动过程原理

(2007-12-2522:02:35)

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标
签：
杂
谈
燃气轮机起动过程原理
2.1燃气轮机启动运行原理

燃气轮机主机由压气机，燃烧室和透平三大部件组成。压气机需要从外部输入机械功才能把

空气压缩到一定的压力供入燃烧室。透平则用高温高压的燃气做工质将其热能转变为机械能

从而对外输出机械功。在正常运行的时候，压气机是由燃气透平来驱动的。一般讲，透平功

率的2/3要用来拖动压气机，其余的1/3功率作为输出功率。显然存在一个问题，在启动过程

中点火之前和点火之后透平发出的功率小于压气机所需的功率这一段时间内，必须由燃气轮

机主机外部的动力来拖动机组的转子。换言之，燃气轮机的启动必须借助外部动力设备。在

启动

之后，再把外部动力设备脱开。机组启动扭矩变化，如图3-1所示。图中MT曲线为透平自点

心后所发出的扭矩；Mc曲线是压气在被带转升速过程中的阻力矩变化；Mn是机组起动时所

需要的扭矩特性，即由起动系统所提供的扭矩；n1为机组点火时的转速，即由起动带转机组

转子所达到的转速。在n1转速下，进入燃烧室的空气在其规定参数下，由点火器并藉联焰

管快速且可靠地点燃由主喷油嘴喷射出来的燃料，并且在机组起动升速过程中，不会发生熄

火、超温和火焰过长等现象。n1转速通常为15%~22%SPD范围内，机组不同，n1数值亦不同。

图3-1机组启动扭矩变化

燃气轮机的起动是指机组从静止零转速状态达到全速空载并网状态，在起动过程中要求机组

起动迅速、可靠、平稳和不喘振。为了防止压气机在起动过和中喘振，机组起动前和起动过

程中某一阶段内气机进口导叶处于34度，即所谓关闭状态，放气阀处于打开放气位置。压气
机进口可转导叶角度关小，能使压气机喘振边界线朝着流减小的方向变动，扩大了压气机的

稳定工作范围。同时由于空气流量减小，因而减小了起动力矩，使起动机功率减小；在起动

功率不变的情况下，可以缩短起动加速时间。防喘放气阀的放气是在于减小压气机高压级的

空气流量而不致阻塞，同时又能增加压气机放气口前的气流流量，从而提出高了流速，也使

压气机避免喘振。

机组起动过程中，压气进口导叶（IGV）角度，不能总在34度关闭状态；放气阀也不能总在

放气位；因机组起动时工质设计参数的需要，6型机当转速为87%SPD时，IGV由34度打开增

至57度，当机组转速达到满转速并且加负荷，直到所带负荷达到在约1.54万KW时，IGV继

续打开直到84度。而放气防喘阀，当机组转速达到97.5%SPD（转速继电器具14HS动作）时，

即关闭停止放气。

机组起动运行包括起动、带负荷、遥控起动和带负荷。起动包括正常起动和快速起动。带负

荷又分自动和手动进行。在起动运行过程中的控制调节又分转速控制、同期控制和温度控制

阶段。

燃气轮机的起动过程可以分段进行，亦可以自动按程序控制进行，要分步调试过程中，可以

分段进行。一旦分步调试正常后，便无需再分段进行机组起动，而是采用自动程序控制。机

组起动过程分以下几步。

（1）起动前的检查准备阶段。在这一阶段中，主要是检查机组起动所必需满足的那些条件

是否具备了。例如：润滑油辅油泵应投入，且润滑油的压力满面足运行条件，在各回油管路

的观察窗处可以看到润滑油在流动；压气机可转导叶应关闭在最小角度位置，防喘放气应处

于打开位置；起动失败泄油阀应打开等等。只有这些条件满足，程序控制系统中的保护继电

器L4才带电，其逻辑信号变成‘1’，机组才被允许起动。在机组起动前，应进行盘车。

（2）起动盘车和拖动。主机转子在静止状态，需在起动装置有比较大的扭矩才能克服转子

的惯性和静摩擦把转子缓慢转动起来。转子转动后，起动电机通过液力变扭器将转子升速。

（3）清吹。清吹的目的是在机组点火之前，让机组在一定的转速下，利用压气机出口空气

对机组进行一定时间的冷吹，吹掉可能漏进机组中的燃料气或因积油产生的油雾，清吹的时

间要根据被清吹的排气道的容积来选择，至少能将整个排气道体积三倍的空气吹除掉，这样

可避免爆燃。简单循环机组在初次启动时不需要清吹。但如果是重复启动，则在第二次点火

前必须清吹。如果机组带有余热回收设备（即联合循环），则每次点火前都应进行清吹。
（4）点火。清吹结束后，若机组达到点火转速，则进行点火。点火转速一般为机组额定转

速的15%~22%。在机组中，有6个主要的转速继电器，其中转速继电器14HM就是点火转速继

电器（又叫最小转速继电器）。它整定在920（+-20）转/分（额定转速的16%）触发，发出点

火信号进行点火。为了保证点火成功，点火时给出的燃料行程基准FSR比较大，即相应的燃

料量比较多。使燃烧室启动富