刘子威
北京京丰燃气发电有限责任公司 北京 100074
摘要：燃机自投产以来，通过对设备运行规律的摸索和维修经验的不断积累，经过多项技术改造的实施，基本消除了往年频发的设备故障，跳机次数明显下降，设备可靠性有了较大的提高，总结近三年来机组发生的主要跳机事件，主要有以下方面。
关键词：燃机，跳机事件，可靠性因素
引言
燃气－蒸汽联合循环利用燃气轮机作功后排出的高温烟气在余热锅炉中将给水加热成过热蒸汽送至蒸汽轮机继续做功，通过余热锅炉把燃气轮机和蒸汽轮机联合在一起构成相对独立的动力循环。燃气－蒸汽联合循环发电的主要优点如下：１）联合循环机组充分回收燃机排烟热损失，联合循环效率高。燃气－蒸汽联合循环发电效率高达５０％以上，Ｈ级联合循环能够达到６０％以上。２）环保性好污染物排放少。燃气－蒸汽联合循环发电形式的放量能够完全符合国家环保规定要求，无灰渣排放，是一种绿色环保型发电方式。３）联合循环发电厂汽水系统设计较简单、布置紧凑；余热锅炉及旁路烟囱等设备采用模块化组装，现场安装施工量小于同等容量燃煤机组，安装周期短；无需煤场和灰场，占地面积小；可分期建设，分块投运，燃气轮机可单循环运行。４）快速启停，调峰性能好，在天然气资源优势地区具备较好的热电联产优势。燃气轮机启动时间较短，从开始盘车到满负荷运行所需时间不到２０ｍｍ，联合循环发电机组热态、温态和冷态启动时间约为６０ｍｉｎ、９０ｍｉｎ和１２０ｍｉｎ，均远低于火电机组相应的启动时间。
1概述
燃气轮机是国防、交通、能源、环保等国计民生的核心装备，属于市场前景巨大的高技术产业。其发电机组以其安全、高效、节能、环保等优点，近年来发展非常迅速，已成为21世纪发电设备的主要发展方向之一，也是我国21世纪将研究开发的关键技术。公司要完成50MW等级燃气轮机样机研制，初温1200~1400℃，压气机17级，压比18，效率超过35%。初步建立燃机设计、试验、材料以及制造体系。50MW燃机叶片制造加工大致分为压气机叶片、燃烧室高温合金叶片和透平精加工叶片的制造，而叶片加工制造的质量直接影响燃机安装调试和产品质量，其中，燃烧室高温合金叶片的制造和检测难度最大。在此项目之前，公司对上述叶片加工和检测方法完全是一项空白，没有成熟的检测经验可以借鉴。
2常规系统发展现状
轻型燃机的发电功率普遍在300～15000kW范围内，一般是在成熟的航空发动机技术基础上研究发展的[1]，具有设备体积小、启动迅速等优点。但应用在发电领域时，其发电效率低、NOx排放高[2]的缺点不容忽视。近年来新建燃机的规模大都是E级、F级，甚至是H级重型燃机，而轻型燃机只在分布式能源及备用电源等领域得到应用。生物质直燃锅炉中，应用最广泛的是生物质炉排型锅炉(以下简称“生物质炉排炉”)和循环流化床锅炉。国外生物质直燃应用中，大都采用生物质炉排炉的技术路线，以丹麦水冷震动炉排炉最为先进。我国由于燃料特点和NOx排放等原因，新建电厂较多采用循环流化床锅炉[3]。但循环流化床锅炉运行时需要不断添加循环床料，这将导致灰渣和飞灰中混入大量的床料，原本可以用于生产农业肥料或直接回填的生物质灰将无法利用。另外，锅炉对燃料粒径和杂物的含量要求较高，电厂的燃料适应性和运行可靠性较差[4]。生物质炉排炉的燃烧温度过高、NOx生成量偏高，但燃烧后的生物质灰杂质含量极低，可作为肥料直接回填至农田，符合我国秸秆资源化利用政策。因此，有必要对生物质炉排炉的系统进行优化。
3辅助截止阀故障引起跳机
2018年7月27日20:27，9F#11机辅助截止阀在运行中关闭，导致天然气中断，失火焰跳机，仪控人员到现场检查辅助截止阀，发现系阀门控制电磁阀烧毁，立即更换新电磁阀。原因分析：（1）#11机辅助截止阀控制电磁阀线圈运行中烧毁，造成辅助截止阀关闭，导致天然气中断是本次跳机的直接原因。（2）该阀门设计为单电磁阀单回路控制，容易造成误跳是本次跳机的间接原因。GE公司从保设备安全的角度考虑，宁可误跳也不能拒跳，公司曾与GE公司沟通，GE公司不同意对该阀门进行双回路双电磁阀控制改造。（3）#11机从2018年5月2.6+燃烧系统改造到现在仅一年时间，点火运行小时为3408小时，这么短的时间内就出现线圈烧毁，该控制电磁阀存在质量问题。防范措施：（1）针对目前9F机组辅助截止阀控制为单电磁阀线圈控制，容易造成跳机情况，经与GE公司进一步沟通，GE公司同意对该阀门改为双回路双电磁阀控制。（2）该电磁阀为MAXSEAL厂家生产的ICO3S型号的电磁阀，考虑到在2.6+燃烧系统改造之前该阀门采用的电磁阀为ASCO厂家生产的EFHC8016G1电磁阀，这么多年一直没有出现类似情况，还是用原来ASCO的电磁阀替代目前的电磁阀。
4在逆向工程中的应用
逆向工程师根据零件（或原型）生成图样，再制造产品，它是一种以先进产品设备的实物、样件、软件（包括图样、程序、技术文件等）或影像（图像、照片等）作为研究对象，应用现代设计方法学、生产工程学、材料学和有关专业知识进行系统分析和研究，探索掌握其关键技术，进而开发出同类更为先进的产品技术。逆向工程是基于一个可以获得的实物模型来构造出他的设计模型，是通过对重构模型特征参数的调整和修改来达到对实物模型的逼近。因此，获得实物三维模型（也就是常说的测绘）是逆向工程中至关重要的一个环节。关节臂的工作原理让它能够在产品测绘中充分发挥它方便快捷的优势。通过一个带有圆柱、算复杂，正确地理解和掌握闭环控制回路，结合控制原理和硬件组成可以更快判断机组故障的根本原因。
5防喘放气阀位置反馈信号波动引起机组跳闸
2020年8月17日12:29，镇海燃热12号汽机在运行中突然跳闸，跳闸首发为汽机轴位移大。原因分析：（1）低压抽汽液控碟阀突然关闭，低压抽气供热中断，汽机排气量陡然增大，引起汽机轴位移增大，超过跳机值，触发“轴位移大”保护动作。（2）快关电磁阀供电电压降低，导致快关电磁阀失电动作，使低压抽汽液控碟阀快速关闭。防范措施：（1）对现场行程开关电缆绝缘层进行处理，使用热缩套管提高绝缘强度。（2）对类似设备、电缆进行排查，并加强设备巡检和定期维护工作。（3）对低抽液控阀控制回路进行改造，取消就地PLC，改为全DCS控制，简化控制回路和控制方式。快关电磁阀改为采用双电源独立供电的方式。（4）排查热工重要设备电源配置情况，消除类似与其他控制设备、信号共用电源，单电源供电等隐患。（5）针对此次机组跳闸的现象，向主机制造厂家咨询轴向位移定值调整的可行性，并重新核算跳机工况下的机组轴向推力。
结束语
从镇海燃机近三年发生的跳机事件分析，主要集中在热控设备的故障，今后要把好热控系统的设计和安装调试关，提高运行维护质量，同时加强热控人员的培训。我们要吸取历年来设备故障和同类机组的经验教训，切实加强设备检修、运行和维护消缺管理，进一步提高设备的健康水平，确保机组安全、可靠、经济运行。
参考文献
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[2]张国强,刘恒平,张恒,杨志平.不同环境温度与负荷条件下燃气轮机联合循环热电联产特性分析[J].热能动力工程,2018,33(12):8-19.
[3]白云山,田鑫,石永锋,郝建刚.燃气轮机进气系统全寿命周期成本计算模型研究[J].汽轮机技术,2018,60(06):423-426.
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