提高GE6FA分軸燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組可靠性的探索

【摘要】關于GE 6FA分軸燃氣- 蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組，在采用兩班制調峰運行，啟動頻繁情況下，保證機組一次啟動成功率，以及避免在運行中跳閘等事故發(fā)生，根據(jù)運行經(jīng)驗在可靠性方面所進行的探索。

【關鍵詞】燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán);啟動成功;可靠性;水浴爐;排氣分散度

引言

大唐國際江山新城熱電工程位于浙江省江山市蓮華山工業(yè)園區(qū)，一期工程2×120MW天然氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組。機組控制系統(tǒng)為MarK VIe操作系統(tǒng)，所有操作均由MarK VIe操作系統(tǒng)來完成。整套機組采用分軸聯(lián)合循環(huán)方式，一套聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組由一臺燃氣輪機、一臺蒸汽輪機、兩臺發(fā)電機和一臺余熱鍋爐及相關設備組成。1號、2號機組均在2013年05月15日順利通過96小時滿負荷試運。

做為浙江省搶建調峰發(fā)電機組項目，目前機組年利用小時偏低，并且機組運行方式為早啟晚停“兩班制”，機組設備啟動頻繁，利用小時偏低，每次機組的啟動機會均很難得，在浙江省實施“兩個細則”考核管理下，如何保證機組以及設備的運行可靠性顯得尤為重要。目前電廠兩臺機組已運行3年時間，我們也探索出了一些提高機組運行可靠性的方法，現(xiàn)做簡要介紹。

1、提高燃機天然氣系統(tǒng)閥門動作可靠性，保證燃機一次啟動成功

燃氣輪機的啟動過程，是由控制系統(tǒng)直接程控控制，啟動升速過程不需要人為干預，但需要保證啟動過程中各閥門設備動作正常，在啟動過程中，燃機需要進行泄漏檢測，燃機輔助關斷閥（20VS4-4），燃機速比閥（SRV）以及速比閥后排空閥（20VG-1）應正確動作。若動作不正常則會導致機組啟動失敗。從目前機組運行情況看，因燃機天然氣系統(tǒng)閥門問題導致啟動失敗出現(xiàn)過多次，多為閥門卡澀，因機組長時間停備，閥門未進行活動導致開關不到位等情況時有出現(xiàn)。

1.1 控制氣源故障導致啟動失敗。燃機輔助關斷閥為氣動門，氣源為閥門前管道天然氣，機組啟動之前應就地檢查天然氣壓力正常，并且進行閥門的傳動，在機組發(fā)啟動令之后應檢查燃機輔助關斷閥開啟，閥后壓力正常，若出現(xiàn)壓力偏低或無壓力應及時就地檢查，在機組泄漏試驗之前排出故障。

案例：2015年12月10日1號機組冷態(tài)啟動，在燃機發(fā)啟動令之后，監(jiān)盤人員發(fā)現(xiàn)燃機輔助關斷閥關閉狀態(tài)，閥后P1壓力顯示為0，立刻派人就地檢查，就地人員發(fā)現(xiàn)輔助關斷閥控制氣源關閉狀態(tài)，立刻開啟，P1壓力正常，之后燃機進行泄漏試驗，啟動正常。此次異常情況因監(jiān)盤人員發(fā)現(xiàn)及時，未造成機組啟動失敗，因機組啟動時間較緊，需要監(jiān)視數(shù)據(jù)較多，閥門狀態(tài)應在機組啟動之前就確認完畢，同時應在啟動前進行閥門的傳動，將隱患排除。

1.2 控制油油質不好導致機組啟動失敗。燃機速比閥（SRV）是由液壓油控制，其主要作用是保證燃機P2壓力的穩(wěn)定，同時機組啟動中泄漏試驗中應正確動作，此閥門在機組啟動中出現(xiàn)過閥門卡澀導致機組啟動失敗，目前發(fā)現(xiàn)的卡澀原因主要從兩個方面考慮，一方面由于長時間停備，閥門活動較少，另外可能因控制油油品不合格導致。

案例：2015年06月30日2號機組冷態(tài)啟動，啟動進行泄漏試驗過程中，2號燃機報警“GAS LEAK TEST OF SRV FAILED”，2號燃機跳閘，后對燃機速比閥（SRV）傳動，傳動過程發(fā)現(xiàn)閥門動作遲緩，檢修對閥門解體檢查后在液壓控控制油路發(fā)現(xiàn)顆粒雜質，清除后閥門動作正常。此次異常事件之后，我廠對燃機油品檢測做出了詳細的規(guī)定，機組停備期間進行盤車前對油質進行化驗，同時做好燃機油濾切換，油濾網(wǎng)切換后需連續(xù)兩次化驗油質合格。

2、對天然氣加熱系統(tǒng)進行改造，加強系統(tǒng)監(jiān)視，保證機組運行可靠性

為了調高燃氣輪機燃燒效率以及保證燃燒的穩(wěn)定性，燃氣輪機對進入燃燒室的天然氣溫度有明確的要求，6FA機組正常情況下要求天然氣溫度32℃左右，當天然氣溫度高于或者低于規(guī)定值時燃氣輪機將會自動停機甚至跳閘。同時在機組正常運行中，當燃機TTRF1（測算燃燒溫度）超過2000℉，天然氣溫度過低會導致韋伯指數(shù)超限，燃機自動減負荷。因此需要對天然氣進行加熱，我廠實際運行中采用調壓站天然氣水浴爐通過熱水換熱器對天然氣進行加熱，兩臺水浴爐一用一備，每日交替運行。由于之前集控室監(jiān)控系統(tǒng)無法直接監(jiān)視水浴爐，只能通過天然氣溫度變化間接反映其運行情況，存在很大的安全隱患。在很大的安全隱患。

案例：2014年01月20日2號機組06：30熱態(tài)啟動，燃機點火后啟動1號水浴爐運行，07：30 2號機組負荷帶滿，08：30交接班后，監(jiān)盤人員發(fā)現(xiàn)2號燃機速比閥前天然氣溫度降至16攝氏度，派人前往就地檢查水浴爐運行情況，在人員還未到達就地時，2號燃機報警“L70L-FGWI”韋伯指數(shù)超限，燃機開始甩負荷，燃機負荷在2min中內由81MW下降至30MW，之后負荷穩(wěn)定。就地人員到達水浴爐后立刻啟動2號水浴爐，停運1號水浴爐，天然氣溫度開始緩慢上升，半小時后燃機負荷重新加負荷，此次異常導致燃機低負荷下運行接近一小時，同時造成汽機低負荷運行，影響較大。在經(jīng)過上述事件之后，我廠對調壓站水浴爐進行了改造，在集控室監(jiān)控畫面增加水浴爐運行指示，在光字牌中增加水浴爐運行異常報警，同時將燃機前置模塊的天然氣電加熱器保持在備用狀態(tài)，日常加強檢查，在緊急情況下能夠啟動，保證天然氣溫度符合要求。

3、對燃機排氣溫度測點熱電偶進行保溫改造，提高數(shù)據(jù)可靠性

燃氣輪機燃燒系統(tǒng)是燃機的重要系統(tǒng)，是燃機輪機內部工作環(huán)境最為惡劣，溫度最高的部件，其可靠性是否符合要求是影響燃氣輪機可靠運行的重要因素。在燃氣輪機運行中無法知道燃燒室、噴嘴以及過渡段等的工作情況，對于這些高溫部件無法通過直接測量來監(jiān)視，只能通過透平排氣溫度間接反映，GE 6FA機組在燃機排氣道設置21個熱電偶，通過熱電偶測量燃機排氣溫度，同時監(jiān)視反映排氣溫度均勻程度的排氣分散度來確定高溫部件的工作情況。但從我廠的運行情況以及同類型機組的經(jīng)驗，目前暫未發(fā)生燃燒部件故障導致的分散度異常情況，但經(jīng)常出現(xiàn)因熱電偶保溫不符合要求，導致測量數(shù)據(jù)異常而使分散度異常的情況。

GE 6FA機組分散度保護跳閘邏輯為：（1）TTXSP1≥TTXSPL，TTXSP2≥TTXSPL且最低熱電偶與次低熱電偶相鄰;（2）TTXSP1≥4*TTXSPL，TTXSP2≥TTXSPL且次低熱電偶與三低熱電偶相鄰;（3）TTXSP3≥0.85*TTXSPL;（4）TTXSP4≥TTXSPL。

以上4個條件任一條件滿足，延時9s，燃機跳閘。

TTXSPL：允許分散度，100℉（37.8℃）-250℉（121.1℃）之間。

案例：2014年10月22日01：00我廠2號機組按照調度要求正常停機，值長下令2號機組停機，01：13 3號發(fā)電機解列，燃機解列20s后，因11號熱電偶溫度為970℉，大于其他各熱電偶溫度（780℉），造成1、2、3、4號排氣分散度（360℉）均大于排氣允許分散度125℉，致使2號燃機跳閘，跳閘首出為L30SPT "HIGH EXHAUST TEMPERATURE SPREAD TRIP"。跳閘前運行情況如下圖1所示：

在之后檢查中發(fā)現(xiàn)11號熱電偶導線外部保溫有燒糊現(xiàn)象，重新進行保溫敷設。次日機組啟動正常，在之后的機組運行中先后又出現(xiàn)10號、16號熱電偶跳變等測量故障，因發(fā)現(xiàn)較為及時未造成機組跳閘，但反映出燃機排氣熱電偶測量元件保溫問題很嚴重，因溫感探頭鎧裝接線穿過高溫區(qū)域的地方保溫不到位，安裝過程中質量把關不到位，導致測點多次出現(xiàn)問題。之后我廠對排氣熱電偶的所有保溫進行重新敷設整改，未再次出現(xiàn)此類情況。另外在出現(xiàn)此類熱電偶故障時，首先要保持當前機組運行方式，不要調整負荷，聯(lián)系熱工人員對故障熱電偶進行強制，根據(jù)我廠的處理經(jīng)驗，將故障熱電偶同相鄰熱電偶進行數(shù)據(jù)“并線”處理，即讓11號熱電偶測量數(shù)據(jù)直接與10號或者12號熱電偶一致，這樣可以保證正常運行，若直接強制故障熱電偶數(shù)據(jù)，則在機組負荷變化或停機時正常熱電偶的測量數(shù)據(jù)發(fā)生變化，同樣會導致分散度超過限值。

4、結語

大唐江山熱電公司的兩套機組已運行3年多時間，通過這三年來在運行中發(fā)現(xiàn)的問題，我們總結經(jīng)驗教訓，不斷克服困難，形成了適合國內的一套GE 6FA燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組運行模式。同時我們也與國內同類型電廠多次進行交流、討論，借鑒其好的運行調整思路，共同研究解決運行中發(fā)現(xiàn)的問題，共同提高國內6FA機組的運行可靠性。

參考文獻：

[1]焦樹建.燃機-蒸汽聯(lián)合循環(huán)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.

作者簡介：張中午（1987-），男，河南鞏義人，本科，浙江大唐國際江山新城熱電有限責任公司，助理工程師。研究方向：燃氣輪機集控運行。