燃气—蒸汽联合循环机组运行与维护关键技术的研究

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1、燃气一蒸汽联合循环机组运行与维护关键技术的研究东莞中电新能源热电有限公司523127摘要：针对大型燃气一蒸汽联合循环发电机组运行、维护、检修等方面出现的技术问题，从单轴燃机一汽机转子系统振动故障、联合循环汽轮机快速启动方法、燃气轮机热部件维护维修策略、燃气轮机IGV（进口导流叶排）控制及温控线优化技术等方面综述其研究现状，分析目前的研究热点。关键词：联合循环机组；维护技术；关键问题0前言燃气轮机及其联合循环发电机组以其热效率高、造价低、环境性能好、占地少、运行调节灵活［1，2］等优点得到了快速发展。到2010年，综合考虑经济发展水平和电力结

2、构调整的力度以及提高发电效率和降低电耗水平等因素，我国发电装机容量将超过6亿千瓦。其中，燃气轮机装机容量至少达到3200万千瓦，约占发电装机的5%。特别是随着“丙气东输”及“引进液化天然气”工程的实施，“十五”期间将建设天然气发电机组1200万千瓦，利用“丙气东输”天然气发电的上海漕泾电厂、江苏戚墅堰电厂、张家港电厂、望亭电厂和利用液化天然气的广东惠州、深圳前湾、深圳东部电厂等约800万千瓦天然气发电项目已经陆续开工建设［3］。针对当前和今后一个时期我国燃机电站的发展状况，木文就大型燃气一蒸汽联合循环电厂建设中需注意的有关问题进行了探讨，供

3、工程建设中参考。1单轴燃机一汽机转子系统振动研究实际运行经验和研究表明：单轴燃机一汽机转子系统在可倾瓦上容易出现油膜涡动和油膜振荡故障，以及由燃机快速启动引起在冷态启动过程中的热态瞬变振动等故障。1.1油膜涡动和油膜振荡旋转机械在运行中具有很多非线性现象，最突出的是由于非线性汕膜力引起的自激振荡，从而产生汕膜振荡和汕膜失稳。许多学者和工程技术人员从理论和实践两方面对此展开了研究。文献通过理论和试验对转子系统中的汕膜涡动、汕膜振荡进行了研宄，提出了汕膜力的修正模型。文献对单盘转子系统进行了试验研宄，观察到了在失稳转速阈值以下时，对转子施加小扰

4、动后转子失稳的现象。文献分析了在非稳态油膜力作用下，有限长汕膜轴承支撑的刚性jeffcott转子的油膜振荡。文献给出了某燃气一蒸汽联合循环机组高压缸进汽2min后3号、4号瓦发生汕膜振荡的故障实例，分析了引起故障的可能原因，提出了有针对性的解决方案。文献研究了由非线性汕膜力引起的转子一轴承系统的非线性振动特性以及各种影响因素，提出了若干可行的在线消除汕膜振荡的办法和非线性汕膜力的表达式，使非线性转子系统不平衡量的在线识别成为可能。文献给出了某9F燃机的油膜涡动和汕膜振荡故障实例，指出可倾瓦仍然会发生汕膜振荡故障。某院以国内首套9FA燃机为研

5、究对象，开展了燃机转子一轴承系统非线性特性研究，从理论上深层次揭示工程实际中表现出来的油膜振荡形式的多样性。通过频谱、间隙电压、轴承温度的变化形成汕膜振荡新判据，指出转子轴颈涡动中心上浮是可倾瓦汕膜振荡的主要因素，采取降低不平衡量、提高轴承负载、减小轴承宽度等措施能冇效抑制油膜振荡故障的发生。现阶段，冇关油膜振荡的研究人多集中在依靠经验进行故障诊断和治理等方面，缺少理论上的深层次探讨。以非线性理论为基础的转子轴承汕膜力的模型还不完善，汕膜振荡的治理方法也缺少系统性。汕膜失稳仍是大型旋转机械的疑难问题，需作进一步研究,研究内容主要为:通过对油

6、膜失稳机理的分析，完整揭示造成转子失稳的原因，寻找切实可行的在工程实际中能应用于燃机汕膜振荡诊断和治理的一整套方法。1.2热态瞬变振动热态瞬变振动现象是由于受热不均匀而产生的一种振动现象，会随着温度变均匀在较短吋间内消失。由于GE燃机转子为抽气冷却结构、采用叠加装配，因此普遍存在热态瞬变振动现象，严重的热态瞬变振动会导致燃机停机。热态瞬变的振动量是转子起始温度的函数，大振动值对应较冷的转子初始温度。然而，B前常用的一些动平衡技术，还缺少在单轴燃机一汽机转子系统上应用的业绩，并II人多数平衡方法都没冇考虑冷态启动过程热态瞬变振动的影响。对于动

7、平衡的处理，进一步的研宄需要综合考虑各阶段的燃机转子振动，即热态瞬变的振动和各负荷阶段振动，才能有效解决热态瞬变的振动问题。2燃气轮机热部件维护维修策略研究GE公司的重型燃气轮机具有很高的可用率，合理的维护维修计划能减少总体费用，使停机吋间保持最短，改善启动和运行的可靠性及提高机组可用率，进而增加效益。燃气轮机热部件按其工作环境的不同可分为3类，即燃烧系统、热通道和转子部件。对于燃气轮机的维护，以GE公司为代表的动力设备制造厂在燃气轮机和联合循环热力设计、试验方面经过多年的研究，积累了大量的经验，采用互相独立的启动次数和运行小吋数来计算维护

8、间隔。GE公司结合互联网推出了实吋远程辅助决策服务，通过互联网把分布于世界各地的燃气轮机运行数据传输至设在美国亚特兰大的控制中心，运行专家凭借计算机程序和专家经验知识进行分析，得