S209FA燃氣輪機潤滑油系統改造

邵璀榮

（浙江國華余姚燃氣發電有限責任公司，浙江 余姚 315400）

0 引言

余姚燃氣發電廠一期工程裝機容量為1×780 MW，采用美國GE公司生產的S209FA型“二拖一”燃氣-蒸汽聯合循環發電機組。與國內大多數單軸機組配置不同，S209FA機組燃氣輪機和汽輪機分別配置不同的油系統。燃氣輪機油系統包括潤滑油系統、液壓油系統、密封油系統、跳閘油系統及頂軸油系統。

S209FA燃氣輪機油系統采用多系統共用油箱、油品為同一牌號的設計。由于燃氣輪機控制燃料供給的液動閥同樣使用同一油箱的液壓油，潤滑油油品的劣化將帶來控制系統的風險。與此同時，原設計中燃氣輪機停機投入盤車后由液壓油向機組提供頂軸油，在盤車未停運時，無法進行燃氣控制模塊的檢修作業，影響了檢修的及時性。為確保系統的穩定性，便于燃料模塊設備的檢修作業，對燃氣輪機油系統做了改造，將液壓油獨立出來，單獨使用抗燃油作為控制油，實現潤滑油與控制油的分列。

1 改造前的機組油系統配置

1.1 潤滑油系統

1.1.1 系統功能

潤滑油系統主要向燃機發電機各軸承以及盤車機構提供潤滑冷卻油，以及發電機密封油和燃機跳閘油，同時向燃機液壓油系統供油。

1.1.2 系統主要流程

正常運行時2臺交流潤滑油泵1臺運行、1臺備用，經潤滑油冷油器、潤滑油濾網，由壓力調節閥調節潤滑油母管壓力后，供給燃機各軸承，回油至潤滑油箱。當直流潤滑油泵運行時，潤滑油不經過冷油器和濾網，直接供給各軸承。

1.2 液壓油系統

1.2.1 系統功能

液壓油系統在燃機正常運行時向進口可調導葉油動機、燃氣速比閥和各控制閥提供高壓動力油，停機時向各軸承提供高壓頂軸油。

1.2.2 系統主要流程

來自潤滑油母管的液壓油由液壓油泵升壓，經過濾網、隔離閥后向液壓油母管供油，正常運行時，1套運行，1套備用。從液壓油母管分別引出2條管路，1路向燃氣控制閥提供動力油，1路供給各支持軸承作為頂軸油。由于供給頂軸油系統的油壓要求較高，當需要供油時，頂軸油電磁閥打開，同時控制油管線建壓，推動液壓油泵壓力切換器，使液壓泵的出口壓力從12.4 MPa升高至18.95 MPa。若壓力無法達到16.19 MPa，頂軸油母管壓力開關動作，阻止燃氣輪機盤車投入。頂軸油壓力開關可以手動控制，液壓油蓄能器提供壓力補償以防止壓力波動。

1.3 跳閘油系統

1.3.1 系統功能

跳閘油系統是燃氣輪機的保安系統，燃機發跳閘指令后，通過跳閘油電磁閥泄去跳閘油壓力，使燃氣速比閥、燃氣控制閥、IGV（進口導葉）的繼動閥移到斷開位置，而高壓控制油或彈簧快速關閉各閥門和導葉。

1.3.2 系統主要流程

跳閘油由潤滑油母管直接提供，經節流孔板后，一路送至壓氣機進口可調導葉伺服閥繼動閥，另一路再經節流孔板送至燃氣速比閥和燃氣控制閥繼動閥，通過油壓的建立和泄去來改變繼動閥的位置。跳閘油母管上裝有泄壓電磁閥，燃氣控制閥供油管路上裝有跳閘油電磁閥和3個壓力開關；燃機的所有跳閘信號通過這2個電磁閥來實現；由于節流孔板的作用，燃氣控制閥管路跳閘油電磁閥動作切斷燃料供給后，若母管跳閘油電磁閥未動作，壓氣機進口可調導葉仍可進行正常開關調整操作，以便機組安全停運。

2 原系統設計中存在的不足

（1）液壓油是從潤滑油母管中分出來的，液壓油系統的正常運作依賴于潤滑油系統的正常投運，液壓油部分無法單獨運行和測量。

（2）潤滑油循環流經軸瓦，油質中帶有雜質顆粒及水分，影響了執行機構的控制精度和伺服閥的使用壽命。

（3）液壓油泵等進口設備的采購周期長、價格貴、維護困難。

（4）液壓油系統與機組頂軸油系統并列運行，在機組停運和盤車狀態下無法進行燃氣控制閥及壓氣機進口可調導葉等執行機構的檢修，必須在機組盤車停運后方可進行相關工作，極大降低了設備運行的可靠性和獨立性，無法滿足特殊情況下的設備檢修需求。

3 改造總體思路及控制策略

3.1 改造總體思路

改造總體思路是要將原系統內的液壓油模塊獨立出來，以便使用更高規格的抗燃油供給控制部分的設備。

此次改造新增1套液壓油系統，改造時需要將原系統提供液壓油模塊的管路接入新增的液壓油模塊，同時使回油全部回到新增的液壓油箱；對于跳閘油回路亦由新增液壓油站提供動力油，由新增液壓油站出口母管引1油路，降壓后送往跳閘油管路，但跳閘油回路保留原系統使用的跳閘油泄油電磁閥，回油與液壓油回油一并回到新增油箱；原系統中的液壓油模塊保留頂軸油管路及相關壓力開關，頂軸油電磁閥始終帶電全開，以便使原液壓油泵（以下簡稱頂軸油泵）啟動后即達到所需壓力。上述改造的管路經改接后能夠使液壓油模塊獨立出來，原管路以堵頭封堵。

3.2 控制部分的改造策略

3.2.1 1號液壓油泵的自動啟動條件

以下任一條件滿足即可：

（1）1號液壓油泵作為主泵，燃機模式非OFF位。

（2）燃機模式非OFF位，延時45 s，且 2號液壓油泵作為主泵，2號液壓油泵停運或液壓油壓力低聯鎖開關動作。

（3）2號液壓油泵作為主泵且已過載。

3.2.2 1號液壓油泵的超馳停泵條件

以下任一條件滿足即可：

（1）1號液壓油泵運行延時45 s后，液壓油母管壓力低（三選二）開關動作，延時3 s。

（2）燃機火災。

（3）人為切換到2號液壓油泵作為主泵。

3.2.3 2號液壓油泵的自動啟動條件

以下任一條件滿足即可：

（1）2號液壓油泵作為主泵，燃機模式非OFF位。

（2）燃機模式非OFF位，延時45 s，且 1號液壓油泵作為主泵，1號液壓油泵停運或液壓油壓力低聯鎖開關動作。

（3）1號液壓油泵作為主泵且已過載。

3.2.4 2號液壓油泵的超馳停泵條件

以下任一條件滿足即可：

（1）2號液壓油泵運行延時45 s后，液壓油母管壓力低（三選二）開關動作，延時3 s。

（2）燃機火災。

（3）人為切換到1號液壓油泵作為主泵。

3.2.5 燃機跳閘條件

燃機液壓油母管壓力低（三選二）開關動作，跳閘燃機。

3.2.6 燃機允許啟動條件

以下條件須全部滿足：

（1）燃機液壓油母管壓力低（三選二）開關動作。

（2）任一液壓油泵運行。

（3）液壓油箱油位正常。

3.2.7 取消頂軸油電磁閥未關報警

現有設計中頂軸油電磁閥已經取消，改為常開設計，因此取消現有“頂軸油電磁閥關閉后，由于仍然檢測到頂軸油壓力，發出電磁閥未關閉”報警。

3.2.8 修改頂軸油供油壓力低報警延時

頂軸油供油壓力低報警延時為5 s，現適當延長為8 s。該信號用于報警，同時用于閉鎖投盤車信號。

3.2.9 新增頂軸油要求啟動控制信號

在原有的液壓油要求啟動信號中串接1個要求供頂軸油的信號，其他啟動條件不變。

3.2.10 新增頂軸油泵壓力低聯鎖啟動邏輯

在新的頂軸油管路上新增1個壓力開關（定值為16.88 MPa），當壓力低于該定值時，自動聯鎖啟動備用頂軸油泵。

頂軸油壓力開關（定值為16.19 MPa）動作，直接跳閘盤車電機。

4 改造后特點及預期效果

（1）改造后，新增系統采用了抗燃油作為介質，接替原有透平油參與燃氣輪機燃氣控制閥及進口可調導葉的控制，在一定程度上提高了油品，避免潤滑油劣化所帶來的控制風險。

（2）液壓油及跳閘油系統獨立后，便于設備的檢修，燃氣輪機燃氣模塊的設備檢修將擺脫盤車條件的影響，避免不必要的檢修工期延長。

（3）新增液壓油系統大量部件采用了國產化改造，避免進口設備采購周期長、設備昂貴等不利因素，機組運行的可靠性得到提高，節約了發電成本。

5 結語

燃氣輪機控制油的運行品質和可靠性直接關系到燃機機組的安全穩定運行，通過此次改造改善了控制油品質，提高了機組的運行可靠性和安全性。

定期的油品化驗監督等工作關系著機組的安全穩定運行，可通過增加外部濾油等方式改善和保持系統控制油的品質。