(1.中国船舶重工集团有限公司第七〇三研究所 黑龙江哈尔滨 150000；2.哈尔滨广瀚燃气轮机有限公司 黑龙江哈尔滨 150000)
摘要：现代经济的迅速发展，导致不管在生产还是生活中对能源的需求都日益增加，一定程度上造成了能源的紧缺，那么现阶段不仅仅需要寻求新能源，也要提高能源使用率来延长能源的使用周期。目前为止，科技能实现的能源转换率最高的大型电力设备便是重型燃气轮机。本文论述了燃机运维的关键技术，可以有效地降低电厂故障发生率，节省检修维护费用，减少备品备件储备成本，提高燃机电厂的运行可靠性、经济性和灵活性。
关键词：燃气轮机；运维服务；关键技术
燃气发电与传统火电相比，占地面积少、建设周期短、运行灵活、启停迅速，在节能减排、提高供电安全性、有利于电力与燃气供应削峰填谷和促进经济可持续发展等方面具有明显优势。目前，世界各国都在积极发展天然气发电产业，美国、俄罗斯、英国、日本等发达国家都将燃气发电作为实现能源供应可持续发展的重要途径。我国也在不断深入研究和应用燃气发电技术，政府在《电力发展“十三五”规划》中明确提出下一阶段将大力推进天然气消费模式，力争在“十三五”结束之前，天然气占中国一次能源消费比重高于10%，努力在2030年达到15%左右，成为仅次于煤炭、石油的主体能源。从我国能源结构和电力行业的发展经验来看，作为现代能源领域的重要组成部分，燃气发电将迎来较大的发展机遇。但是我国燃气轮机的设计与制造技术与世界发达国家相比还很薄弱，主设备基本依靠国外进口，电气部分除了DCS系统、保护系统等可以国产化外，燃机的流程控制、MARKVI系统等都被国外技术控制。与此同时，燃气发电机组投产后，由于国内并没有完全掌握相关的运维技术，只能开展常规性检修，核心部件的运行维护基本上由GE、西门子、三菱重工等主机制造商掌控，技术垄断产生了高昂的检修维护费用，特别是维修时的备品备件，1个大修周期内的所有费用几乎相当于1台新机的设备费用。目前国内外众多研究学者都在开展燃机运维关键技术的研究。PUGGINA等[5]认为故障诊断与预测评估方法可以有效地降低部件成本，优化燃机运行状况，提高维护管理水平。马传庆等在对西门子V94.2型燃气轮机运行与维护研究中提出快速变负荷会导致叶片和喷嘴产生很高的热应力，严重影响燃气轮机热通道部件的寿命。因此开展燃气轮机运维关键技术国产化研究，实现燃气轮机运维服务自主化，打破国外燃气轮机厂商对运维服务市场的垄断，降低运维服务成本意义重大。
一、燃气轮机发展概述
1.燃气轮机的历史世界上第一台燃气轮机生产于1906年，但在当时的技术水平下，其效率仅仅为3%。20世纪40年代起，燃气轮机开始进入工业的各个领域并得到了较为迅速的发展。1939年，诞生于瑞士BBC公司的燃气轮机，功率1.5MW，初温550℃，效率17.3%。进入20世纪80年代后，燃气—蒸汽联合循环技术慢慢成熟，燃气轮机单体容量逐渐增大，并且随着世界范围内天然气资源的大力开发，燃气轮机及其联合循环技术在世界电力系统中的地位逐渐变得重要起来，不仅可以作为紧急备用电源和调峰机组使用，而且还能用于带基本负荷机组。
二、燃气轮机的发展现状
2018年，我国的国民经济总值排在世界第二，发电设备总装机容量为13.2亿kW，高居世界首位。但我国人均用电水平较低，仅是发达国家的1/5，所以我国在接下来实现全面现代化的过程中必须扩大发电容量的规模，那么目前来说，使用重型燃气轮机的燃气—蒸汽联合循环技术将是最科学、最现代化的发电选择之一，由燃气轮机组成的发电供电系统能源利用率可达到76%。相信随着我国经济的发展，燃气轮机的市场需求将是巨大的！1.3燃气轮机与汽轮机相比的优势在可靠性上，汽轮机需要大型且复杂的供应体系，燃气轮机通常采用批量技术生产，零件的互换性较好，部件和模具这些生产厂商都可以提供，其所需要的零部件总数是相对较少的。
另外，对于现阶段的需求而言，更加需要简化零件的保养程序，降低运行成本，而这正是燃气轮机的优势所在。在工质上，燃气轮机的工质为高温燃气，形态上更加接近理想气体，并且工作初温相对较高，制造燃气轮机的材料通常为耐热合金或者耐热钢材；汽轮机的工质为过热蒸汽，会在排口出现液化现象。在燃料消耗上，重型燃气轮机装置通常燃用重质燃油，比燃料消耗更低，而在功率偏离指标时，燃气轮机的比燃料消耗值会迅速增加，汽轮机则是以相当小的速率增加。如何克服燃气轮机的这一缺点呢？现阶段是采用燃气—蒸汽联合循环等措施。
三、运维关键技术
1.远程监测与故障诊断
燃气轮机远程监测与故障诊断是指采集燃机运行过程中所产生的实时数据，通过数据传输、存储以及管理，再经过监测及诊断系统对数据的内在价值进行挖掘，预测机组性能衰退及未来运行状况，并基于运行状态提供解决方案，系统整体架构。这种基于状态的维护方式被普遍认为是未来燃气轮机维护技术的发展方向，可以有效地避免“维修过剩”和“维修不足”的情况，降低燃气轮机全寿命周期的维护费用，提高燃气轮机的运行稳定性。目前各大燃机公司为了提高燃气轮机运行的可靠性，都推出了许多与燃气发电远程监测与故障诊断相关的技术平台或系统，比较著名的有Solar公司的Insight系统，SKF公司的LM系统以及Bently公司的SYSTEM1系统。GE公司结合互联网也推出了实时远程辅助决策服务，将分布于世界各地的燃气轮机运行数据传输至远程控制中心，专业人员通过故障诊断模型和专家经验知识对运行数据进行分析，并将诊断分析结果传回，以帮助运行人员掌握燃机部件的性能状况，针对设备劣化情况合理安排检修，使机组安全、稳定、经济地运行，世界范围内已有百余台（套）燃气轮机接入系统。因此，建立燃气轮机远程监测及故障诊断平台，可以为燃气轮机的安全经济运行提供技术保障。
2.运行条件优化
燃气轮机的维护成本和设备可用率是燃机用户最关心的2个问题。在保证燃机安全经济运行的前提下，优化燃机的运行条件，可以延长检修时间间隔，降低机组的运维成本。在机组正常运行中，电厂每天都会安排运行人员定期对机组进行巡视检查，及时发现设备可能存在的故障隐患，并对运行数据进行整理归纳，分析关键参数（如振动、压力、流量、排烟温度等）的变化情况，以判断机组运行状态是否偏离正常值并及时做出调整。因此，对燃机设备进行日常检修与维护是保证机组运转正常，降低故障发生率的重要手段。燃机高温部件的工作环境十分恶劣，在热疲劳、蠕变、氧化和腐蚀等作用下很容易发生损伤，维修和更换费用高昂，是燃机发电运营成本高的主要原因之一。从机组运行的可靠性方面分析，机组频繁的启停将造成高温部件反复经历热胀冷缩的循环，热疲劳加剧，进而产生裂纹、发生变形。从机组运行的经济性方面分析，承担电网调峰任务的机组由于频繁的启停其运维费用将明显高于按照基本负荷运行的机组。例如欧洲某燃机电厂运维费用与年启停次数的关系。因此优化燃机的运行条件，有利于更好地维护热通道部件及机组的性能状况。尽量延长机组运行时间，减少机组启停次数，严格控制负荷波动的速率和幅度，避免机组在满负荷工况下跳闸、甩负荷，特别是甩全负荷。
结语
重型燃气轮机技术是我国建设现代化道路上不可或缺的一项技术，目前全球已然进入重型燃气轮机大发展的时代，所以，加强对检修队伍专业技能的培养，形成一套完善的技能鉴定模式，培养一支高素养的燃气轮机运维团队。
参考文献：
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[2]王杨.LNG气化站设计优化及相关问题的研究[D].北京:北京建筑大学,2018.
[3]余晓明,蔡路茵,张曦.多能互补系统在楼宇建筑中的应用研究[J].能源研究与管理,2018(3):98-101.