提高GE6FA分軸燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機組可靠性的探索

【摘要】關(guān)于GE 6FA分軸燃?xì)? 蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組，在采用兩班制調(diào)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(guān)鍵詞】燃?xì)庹羝?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?xì)廨啓C、一臺蒸汽輪機、兩臺發(fā)電機和一臺余熱鍋爐及相關(guān)設(shè)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(fù)荷試運。

做為浙江省搶建調(diào)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(shè)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(xì)則”考核管理下，如何保證機組以及設(shè)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?xì)廨啓C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(yù)，但需要保證啟動過程中各閥門設(shè)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(guān)斷閥（20VS4-4），燃機速比閥（SRV）以及速比閥后排空閥（20VG-1）應(yīng)正確動作。若動作不正常則會導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)致開關(guān)不到位等情況時有出現(xiàn)。

1.1 控制氣源故障導(dǎo)致啟動失敗。燃機輔助關(guān)斷閥為氣動門，氣源為閥門前管道天然氣，機組啟動之前應(yīng)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(yīng)檢查燃機輔助關(guān)斷閥開啟，閥后壓力正常，若出現(xiàn)壓力偏低或無壓力應(yīng)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(guān)斷閥關(guān)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(guān)斷閥控制氣源關(guān)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(yīng)在機組啟動之前就確認(rèn)完畢，同時應(yīng)在啟動前進行閥門的傳動，將隱患排除。

1.2 控制油油質(zhì)不好導(dǎo)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(yīng)正確動作，此閥門在機組啟動中出現(xiàn)過閥門卡澀導(dǎo)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(dǎo)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(zhì)，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(xì)的規(guī)定，機組停備期間進行盤車前對油質(zhì)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(zhì)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(diào)高燃?xì)廨啓C燃燒效率以及保證燃燒的穩(wěn)定性，燃?xì)廨啓C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(dāng)天然氣溫度高于或者低于規(guī)定值時燃?xì)廨啓C將會自動停機甚至跳閘。同時在機組正常運行中，當(dāng)燃機TTRF1（測算燃燒溫度）超過2000℉，天然氣溫度過低會導(dǎo)致韋伯指數(shù)超限，燃機自動減負(fù)荷。因此需要對天然氣進行加熱，我廠實際運行中采用調(diào)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(fù)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(dá)就地時，2號燃機報警“L70L-FGWI”韋伯指數(shù)超限，燃機開始甩負(fù)荷，燃機負(fù)荷在2min中內(nèi)由81MW下降至30MW，之后負(fù)荷穩(wěn)定。就地人員到達(dá)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(fù)荷重新加負(fù)荷，此次異常導(dǎo)致燃機低負(fù)荷下運行接近一小時，同時造成汽機低負(fù)荷運行，影響較大。在經(jīng)過上述事件之后，我廠對調(diào)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?xì)廨啓C燃燒系統(tǒng)是燃機的重要系統(tǒng)，是燃機輪機內(nèi)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?xì)廨啓C可靠運行的重要因素。在燃?xì)廨啓C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(shè)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(dǎo)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(dǎo)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(diào)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(dǎo)線外部保溫有燒糊現(xiàn)象，重新進行保溫敷設(shè)。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(yán)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(zhì)量把關(guān)不到位，導(dǎo)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(shè)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(dāng)前機組運行方式，不要調(diào)整負(fù)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(fù)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(dǎo)致分散度超過限值。

4、結(jié)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(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，不斷克服困難，形成了適合國內(nèi)的一套GE 6FA燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機組運行模式。同時我們也與國內(nèi)同類型電廠多次進行交流、討論，借鑒其好的運行調(diào)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(nèi)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(zé)任公司，助理工程師。研究方向：燃?xì)廨啓C集控運行。