电厂燃气轮机运行中影响因素分析探讨

摘要:本文基于笔者多年从事燃气轮机运行管理的相关工作经验,以电厂燃气轮机启动运行中的影响因素为研究对象,从五个方面进行了分析探讨,全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词:电厂燃气轮机影响运行启动

中图分类号:TM7文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)09(c)-0115-01

目前,燃气轮机机组在我国电力企业所占比重正在逐步提升,而引进机组的容量也在相应增大。燃气轮机机组与火电燃煤机组相比具有无可比拟的调峰优势,在基本负荷工况下,稳定运行的燃气轮机效率最高,但由于受天然气供给不足以及电网负荷的影响,机组启、停频繁,可利用小时较少。某发电厂1号燃气蒸汽联合循环机组的配置型式为1台燃机＋l台汽机＋l台发电机+l台余热锅炉。燃气-蒸汽联合循环机组轴系设备由日本三菱重工制造,型号为M701F。

机组在2年多的时间内启动都达到了数百次,经过不断摸索,对燃气轮机在不同季节的运行特性和启停规律有了一定的了解。希望通过对影响启动成、败因素的总结,找到影响燃气轮机启动及运行的主要原因和解决方案,以不断完善机组运行,从而在更安全的前提下充分挖掘机组的经济潜力,延长机组使用寿命,更好地为电网服务。

1设备的检查和消缺

1.1 对燃烧器和压气机的检查

M70lF的燃烧器和压气机叶片的工作时间都有严格的规定,在一定的周期内要进行检查和更换,即使发电任务比较紧,也必须将机组停下来进行以上工作以保证设备的安全。压气机R0级叶片长期工作在真空、高速、大流量的环境中,叶片容易受到空气中夹带的杂质和水分的侵蚀,长此以往,叶片的进气边会产生腐蚀并发展为裂纹。为此,三菱公司将传统的标准型R0级叶片替换为叶根处带有P形切口的叶片,以提高叶片对这种恶劣环境的适应性。根据最近几年P-CUT叶片的使用情况来看,在P形切口的位置产生高应力并发展成裂纹,这种情况已经在多个电厂被发现。三菱公司也承认这项技术改进是失败的,因此,需要对P-CUT的R0级叶片进行更换,但由于标准型的R0级叶片需求量大、生产运输周期长,因此,在叶片更换以前,需定期安排停机时间并联系三菱公司对叶片做超声波探伤检查。

对于调峰机组而言,由于低负荷及点火时间的增多,燃烧器工作条件恶化,折算寿命缩短,对应的更换周期也就缩短了。由于以上原因,在停机以后,要相应地增加对燃烧器和热通道部分的孔探工作。

燃烧器在运行中出现排气温度异常或排气温差异常情况时,应加强检查分析。若出现异常情况,在排除排气热电偶故障的因素后,就应检查燃烧器是否受损。某发电厂就曾出现过上述情况,因分析及时并安排机组停机消除缺陷,更换了少数燃烧器后,机组马上恢复了正常。燃烧器和压气机叶片成了制约机组运行、启动的重要原因。对上述工作的检查需在轴系静止的状态下进行(即停运盘车),对于M701F机组来说,燃气轮机与汽轮机共轴,停用盘车时汽轮机和燃气轮机要同时满足盘车停用条件,但由于汽轮机冷却时间较长(需5d时间),导致叶片检查需要更多时间,因此,机组的可利用率下降。尤其是这些主体设备的检查、检修和更换要由厂家和三菱协调后才能安排进行,所以制订检查、更换计划很重要,否则,机组将不可避免地处于停用状态。

1.2 天然气供应及调节系统消缺

以天然气为燃料的机组,不可避免地存在天然气输送途中的泄漏和其他影响,而燃气轮机对天然气入口品质、参数的要求很高,因此,稳定的天然气供应及调节系统也成为燃气轮机运行、启动能否正常的关键。

在天然气管线上设置了调压装置,和大多数电厂一样,调压装置往往布置在室外,管线调压装置在冬季的防冻就显得尤为重要。冬季燃气轮机启动时,由于天然气压力波动引起的机组启动失败,其大都是由于防冻措施不到位、调压装置工作失常造成的。在分析原因之后,对调压装置加装了伴热设施,在极端恶劣天气条件下,管线调压装置对天然气参数的维持满足了燃机进口需求。

天然气不会发生大规模泄漏,但令人头痛的是燃料模块和燃气轮机罩壳内的泄漏。为了防止燃料在燃烧器内的积存,机组进入启动程序后,燃气轮机先执行高盘吹扫程序,随后点火,避免产生爆燃。燃料模块内燃料的控制阀在多次启、停和燃烧调整之后,阀体的严密性不可避免地会有所下降,这种泄漏发生在管道内,笔者将其称为内漏现象,需更换阀门才能解决。

2启动过程中的影响

2.1 振动

M701F是单轴机组,轴系长,影响整个轴系振动的因素非常多,某发电厂机组振动总体水平不错,但在启动和加负荷过程中,#1瓦振动较大并有突窜现象。通过研究三菱公司的技术通告并分析相关数据后得出结论:燃气轮机运行时,由于燃气轮机罩壳内的温度升高导致了燃气轮机#1瓦楔向支撑的纵向延长,#1瓦中心线抬高,从而容易发生油膜涡动;半倍频振幅的增加导致了通频振动数据的整体抬高。利用停机对火焰筒联焰管、天然气及抽气管道法兰泄漏进行了消缺,在燃机抽气冷却空气管路发现管道外露点,造成燃机罩壳温度升高,#1瓦支撑形变,对漏点消除并对管道法兰进行热紧。在随后的启动工作中,解决了运行中#1瓦中心线抬高的问题,振动已恢复正常。

2.2 燃烧调整

M701F燃气轮机燃烧器结构是值班燃料喷嘴扩散燃烧方式,主燃料喷嘴预混燃烧方式。燃机带上负荷并向上加负荷过程中,燃烧器旁路阀门(BV)起到燃烧调整的作用。燃烧器旁路阀门(BV)的正常动作很重要,若动作不正常将导致燃烧调整失败甚至跳机。随着机组启、停次数的增加,燃烧器旁路阀门(BV)动作次数相应增加,该阀门油动执行机构的密封件会发生老化失效,阀门的弹簧预紧力也会发生变化。所以,在停机后应不定期对燃烧器旁路阀门(BV)的油动执行机构和阀门紧力进行检查和校验,以测定开启和关闭时间是否符合要求。如果确定燃烧器旁路阀门(BV)有问题而暂时无法处理,那么,能做的就是在强制保持某一负荷,以避免燃烧调整失败带来的风险,这样会牺牲部分负荷,且对燃烧器运行极为不利。

2.3 启动中的控制和调节

燃气轮机启动速度很快,而蒸汽轮机需要有一定的暖机时间,汽轮机进汽时,进汽温度应与汽缸金属温度相匹配,同时注意控制汽缸热应力。随着燃气轮机排气温度的上升,汽轮机入口处的温度也在逐步上升,在一定的负荷工况内(由相应机组余热锅炉性能决定)减温水量会增加,要注意维持蒸汽过热度,汽温的过高或过低都会使机组保护动作,从而影响启动的进行。

3结语

影响燃气轮机运行、启动的因素很多,如静态变频控制器、励磁系统、发电机等方面的原因。某些元件或设备的故障最终都会导致启动无法进行或失败,本文只对常见的因素进行了探讨。随着对M701F机组认识的不断加深,通过运行和检修人员的不断努力,会将这些因素的影响降至最低程度。

参考文献

[1]邹志鸿.影响燃气轮机运行和启动的几个因素[J].华电技术,2010(3).

[2]王焕平,顾和生.淮南市某抽水站全调节泵改造[J].排灌机械,2002(1).