聯(lián)合循環(huán)電站燃?xì)廨啓C(jī)調(diào)試運(yùn)行問(wèn)題和建議

王天倫

（哈爾濱電氣國(guó)際工程有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150028）

目前燃煤的火力發(fā)電站和燃燒天然氣的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站是世界主要的火力發(fā)電站，為世界提供大部分的電力。發(fā)電的同時(shí)也產(chǎn)生了大量的碳排放。中國(guó)將力爭(zhēng)2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年實(shí)現(xiàn)碳中和。中國(guó)將大力支持發(fā)展中國(guó)家能源綠色低碳發(fā)展，不再新建境外煤電項(xiàng)目。因此，在未來(lái)新建發(fā)電項(xiàng)目中，聯(lián)合循環(huán)電站發(fā)電的模式將會(huì)占比越來(lái)越大，聯(lián)合循環(huán)電站機(jī)組的可利用率和全年運(yùn)行時(shí)間等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也將會(huì)越來(lái)越重要。

后疫情時(shí)代下的全球發(fā)展呈現(xiàn)一種極不穩(wěn)定的局面，燃?xì)廨啓C(jī)因其卓越的性能在我國(guó)重工業(yè)中逐漸發(fā)揮著不可替代的作用。為了增強(qiáng)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，國(guó)家在聯(lián)合循環(huán)機(jī)組燃?xì)廨啓C(jī)的開(kāi)發(fā)研究方面不斷加大投資力度，從而促進(jìn)我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)在新時(shí)代的發(fā)展。伴隨著應(yīng)用燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)合循環(huán)項(xiàng)目的不斷新建和升級(jí)，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的燃?xì)廨啓C(jī)的調(diào)試問(wèn)題的解決和優(yōu)化也隨之不斷深入。

燃?xì)廨啓C(jī)的啟動(dòng)和調(diào)試時(shí)，由于系統(tǒng)種類繁雜，調(diào)試問(wèn)題會(huì)經(jīng)常發(fā)生，要注意正常的操作流程，遵循相關(guān)使用原則，根據(jù)以往項(xiàng)目調(diào)試的豐富經(jīng)驗(yàn)，才能做好燃?xì)廨啓C(jī)的調(diào)試工作。從而達(dá)到聯(lián)合循環(huán)電站項(xiàng)目盡快投產(chǎn)達(dá)標(biāo)的目的，盡快實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)。

1 燃?xì)廨啓C(jī)調(diào)試過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題

1.1 油系統(tǒng)的常見(jiàn)調(diào)試問(wèn)題

燃?xì)廨啓C(jī)的油系統(tǒng)包含潤(rùn)滑油系統(tǒng)、頂軸油系統(tǒng)和液壓油系統(tǒng)等。潤(rùn)滑油系統(tǒng)是為了保證燃?xì)廨啓C(jī)在運(yùn)行工程中軸承不會(huì)出現(xiàn)滯澀，維持運(yùn)行流暢性的油系統(tǒng)，為燃?xì)廨啓C(jī)的連續(xù)運(yùn)行提供穩(wěn)定適宜的溫度環(huán)境以及壓力環(huán)境。并且潤(rùn)滑油在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中提供一定的導(dǎo)熱吸熱作用，有效避免燃?xì)廨啓C(jī)的軸承在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)磨損發(fā)熱、高溫?zé)龤У那闆r。潤(rùn)滑油系統(tǒng)在調(diào)試過(guò)程中容易出現(xiàn)系統(tǒng)油溫超標(biāo)的問(wèn)題，影響燃機(jī)發(fā)電效率；同時(shí)，如果潤(rùn)滑油系統(tǒng)沖洗質(zhì)量不合格，導(dǎo)致軸承機(jī)組軸承磨損，降低機(jī)組使用效率。

液壓油系統(tǒng)向操作燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組輔助設(shè)備中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供液壓油。在IGV系統(tǒng)中，為保證整體運(yùn)轉(zhuǎn)通常會(huì)設(shè)置兩個(gè)不同的油路系統(tǒng)。其中一條油路中安置液壓油，為燃?xì)廨啓C(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)控制提供油壓，而另一條油路則是電磁閥的工作油。系統(tǒng)中的電磁閥經(jīng)常會(huì)發(fā)生控制失靈的情況，沒(méi)能實(shí)現(xiàn)完全關(guān)閉就會(huì)導(dǎo)致油壓不足，影響到整個(gè)系統(tǒng)的控制，甚至引發(fā)整個(gè)發(fā)電機(jī)組跳機(jī)。

1.2 進(jìn)氣系統(tǒng)中可能存在的問(wèn)題

在燃?xì)廨啓C(jī)調(diào)試工作中，進(jìn)氣系統(tǒng)調(diào)試是為整個(gè)機(jī)組工作質(zhì)量管控的重要系統(tǒng)，進(jìn)氣系統(tǒng)為機(jī)組燃料燃燒提供充足的氧氣，并且能夠讓機(jī)組內(nèi)部的環(huán)境清潔化，為機(jī)組整體的機(jī)械性能和發(fā)電性能提供保障。在進(jìn)氣系統(tǒng)中較為常見(jiàn)的問(wèn)題就是在經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)行后，燃機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)壓差較高的問(wèn)題。它不僅關(guān)系到這機(jī)組能否安全運(yùn)行，也對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)產(chǎn)生很大影響，甚至導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)。

1.3 控制系統(tǒng)中存在的問(wèn)題

控制系統(tǒng)是保障燃?xì)廨啓C(jī)正常運(yùn)行最重要的系統(tǒng)，是調(diào)試維護(hù)的重點(diǎn)對(duì)象。常見(jiàn)的控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題主要有：電子設(shè)備間溫度過(guò)高，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行導(dǎo)致電子盤(pán)柜過(guò)熱燒毀；控制系統(tǒng)出現(xiàn)多次異常切換問(wèn)題；硬件驅(qū)動(dòng)城區(qū)不匹配引發(fā)的控制系統(tǒng)通信故障；硬件接線與實(shí)際信號(hào)要求的不一致；集控室無(wú)法正確讀取控制器數(shù)據(jù)；歷史趨勢(shì)或?qū)崟r(shí)趨勢(shì)曲線存在斷點(diǎn)；因?yàn)槟承┰騻鬏敂?shù)據(jù)量過(guò)大，造成通信網(wǎng)絡(luò)堵塞，造成通信故障等問(wèn)題。

1.4 燃?xì)廨啓C(jī)的振動(dòng)問(wèn)題

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組振動(dòng)原因較多，也比較復(fù)雜。通過(guò)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組振動(dòng)問(wèn)題的分析，振動(dòng)的主要原因可以被歸納為以下幾種：

機(jī)組的發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)軸系不對(duì)中：發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)之間是通過(guò)彈性聯(lián)軸器相連的，由于轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間不對(duì)中，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)生振動(dòng)故障，也是比較常見(jiàn)的。高壓壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)脫離和喘振：壓氣機(jī)的旋轉(zhuǎn)脫離和喘振是軸流式壓氣機(jī)的特有現(xiàn)象，這主要是由于壓氣機(jī)運(yùn)行在偏離設(shè)計(jì)工況情況下產(chǎn)生的。高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡：燃?xì)廨啓C(jī)高壓壓氣機(jī)在額定負(fù)荷下屬于高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備，轉(zhuǎn)子不平衡是各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械中最為普遍存在的問(wèn)題，旋轉(zhuǎn)機(jī)械中產(chǎn)生的振動(dòng)問(wèn)題約60%是由于轉(zhuǎn)子的不平衡造成的。燃機(jī)振動(dòng)的其他原因還有包括機(jī)組轉(zhuǎn)子的彎曲、轉(zhuǎn)子的碰磨、轉(zhuǎn)子發(fā)生裂紋、機(jī)組的動(dòng)葉片發(fā)生掉塊等。

燃?xì)廨啓C(jī)的振動(dòng)是關(guān)系機(jī)組安全的大事，而發(fā)生振動(dòng)事故的原因和故障排除卻比較復(fù)雜，很多情況不可能一下就找到事故發(fā)生的原因和解決辦法，造成機(jī)組不能安全運(yùn)行的重大經(jīng)濟(jì)損失。因此盡快找到振動(dòng)原因，并提供相應(yīng)的解決辦法顯得尤為重要。

2 對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)調(diào)試過(guò)程的措施與建議

通過(guò)對(duì)上述調(diào)試工作中可能存在的問(wèn)題的分析，提出合理的建議措施能夠增強(qiáng)技術(shù)的完備性，為燃?xì)廨啓C(jī)的不斷發(fā)展奠基。

2.1 對(duì)油系統(tǒng)調(diào)試時(shí)常見(jiàn)問(wèn)題的措施和建議

油循環(huán)是潤(rùn)滑油系統(tǒng)調(diào)試時(shí)一個(gè)重要階段，要保證系統(tǒng)油箱和各類有關(guān)的清潔程度達(dá)到燃機(jī)供應(yīng)廠商的要求（大型聯(lián)合循環(huán)電站工程通常采用GE、Siemens或者三菱的燃機(jī)，對(duì)油系統(tǒng)的清潔程度要求較高）。為保證油循環(huán)順利并高質(zhì)量完成，可以將油循環(huán)分為兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段，將各個(gè)軸承進(jìn)油口進(jìn)行旁路，在回油口增加盲板進(jìn)行系統(tǒng)隔離，系統(tǒng)加增臨時(shí)濾網(wǎng)及臨時(shí)濾油機(jī)，啟動(dòng)潤(rùn)滑油泵對(duì)油系統(tǒng)進(jìn)行24小時(shí)不間斷沖洗。期間要停系統(tǒng)并對(duì)油箱清理若干次。第一階段油沖洗合格后，將系統(tǒng)恢復(fù)成正式系統(tǒng)，油管道與軸承進(jìn)出口相連，加裝正式濾網(wǎng)，再次開(kāi)始第二階段的油沖洗。多次取樣，確保油沖洗結(jié)果合格。

若調(diào)試過(guò)程中液壓油系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，可以先進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的檢查，檢查油泵出口過(guò)壓閥和儲(chǔ)能器，系統(tǒng)壓力是否有變化；檢查泵的轉(zhuǎn)向是否正確，油泵入口油壓是否正常；是否有管道或臨時(shí)系統(tǒng)安裝問(wèn)題，系統(tǒng)有漏油點(diǎn)等方面入手逐一排查問(wèn)題。對(duì)液壓油系統(tǒng)的優(yōu)化有以下建議：首先，采用獨(dú)立液壓油供油方式，并增設(shè)蓄能器；其次，優(yōu)化密封油系統(tǒng)設(shè)置，增設(shè)交流密封油泵，并擴(kuò)大油箱，增加排氫風(fēng)機(jī)，防止氫氣進(jìn)入潤(rùn)滑油箱；最后，增大油箱體積以及潤(rùn)滑油在油箱中停滯時(shí)間，并改善檢修空間。

2.2 對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行時(shí)常見(jiàn)問(wèn)題的措施和建議

對(duì)于燃機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)壓差較高的問(wèn)題，原因主要有燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣濾芯表面積灰嚴(yán)重，濾網(wǎng)外部有大塊的雜物覆蓋，反吹洗系統(tǒng)失靈等。自然界中的小的懸浮物或者顆粒物，隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的增加，會(huì)慢慢附著在濾芯表面，形成積灰。長(zhǎng)時(shí)間積累就會(huì)堵塞濾芯，燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的通流面積減小，使得進(jìn)氣系統(tǒng)的壓差逐漸增加。燃機(jī)的進(jìn)氣外部有大塊的雜物覆蓋時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣面積減小，燃機(jī)進(jìn)氣流量降低，使得進(jìn)氣系統(tǒng)的壓差逐漸增加。而當(dāng)反吹洗系統(tǒng)失靈時(shí)，進(jìn)氣濾芯的清潔程度將會(huì)受到很大影響，空氣中的灰塵會(huì)不斷在進(jìn)氣濾芯上堆積，濾網(wǎng)出現(xiàn)堵塞，進(jìn)氣系統(tǒng)壓差變大。

當(dāng)進(jìn)氣系統(tǒng)壓差變高時(shí)，說(shuō)明進(jìn)氣濾芯發(fā)生了一定程度的堵塞。此時(shí)應(yīng)立即檢查反吹洗系統(tǒng)是否正常、燃機(jī)進(jìn)氣外部是否有大塊的雜物覆蓋，同時(shí)應(yīng)與電網(wǎng)溝通適當(dāng)降低燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷，并及時(shí)通知運(yùn)行維護(hù)人員進(jìn)行檢查消除故障。如果發(fā)現(xiàn)反吹洗系統(tǒng)失靈，應(yīng)立即查找反吹洗系統(tǒng)失靈的原因，檢查反吹洗系統(tǒng)電磁閥是否出現(xiàn)失靈和泄露，系統(tǒng)吹洗管道是否有漏點(diǎn)，如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)立即處理。

在正常調(diào)試運(yùn)行期間，運(yùn)行人員也應(yīng)經(jīng)常檢查進(jìn)行系統(tǒng)的壓差，清理進(jìn)氣系統(tǒng)表面附著的大塊雜物。如果以上措施仍不能解決進(jìn)行進(jìn)氣系統(tǒng)壓差過(guò)大甚至達(dá)到跳機(jī)極限的情況，那么就需要停機(jī)更換濾芯。更換濾芯時(shí)應(yīng)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣入口進(jìn)行細(xì)致檢查，避免沒(méi)有任何異物吸入到燃機(jī)中。另外，進(jìn)氣系統(tǒng)在安裝時(shí)也要注意進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)部的清潔，以及油漆破損處的補(bǔ)漆工作。防止長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，進(jìn)氣通道銹蝕，雜質(zhì)隨著空氣進(jìn)入到燃燒室內(nèi)進(jìn)行燃燒，燃燒后產(chǎn)生的有害產(chǎn)物附著在葉片上，對(duì)葉片造成腐蝕，影響燃機(jī)正常運(yùn)行和發(fā)電效率。

2.3 控制系統(tǒng)中常見(jiàn)問(wèn)題的措施和建議

燃機(jī)IGV系統(tǒng)左右側(cè)各配置1路角度傳感器，但是要求2路至保護(hù)控制器的信號(hào)波動(dòng)在1°范圍內(nèi)，而燃機(jī)兩側(cè)IGV角度偏差超過(guò)2°就報(bào)警，超過(guò)4°就會(huì)發(fā)生機(jī)組跳機(jī)。但是燃機(jī)在調(diào)試過(guò)程中，信號(hào)誤差較大，可能會(huì)頻繁出現(xiàn)報(bào)警和跳機(jī)的情況。發(fā)生這種故障的原因可能是這兩路信號(hào)處于同一塊AI內(nèi)，低頻火焰脈動(dòng)信號(hào)波動(dòng)引起了IGV反饋信號(hào)波動(dòng)；兩側(cè)IGV角度傳感器到盤(pán)柜的電纜質(zhì)量不符合要求，抗干擾能力差；角度傳感器發(fā)生故障。這種情況下，問(wèn)題的主要解決辦法主要有：更換卡件位置；檢查信號(hào)電纜的質(zhì)量，或更換認(rèn)證的電纜，緊固接線；前面檢查角度傳感器，進(jìn)行空載試驗(yàn)，如果某個(gè)傳感器誤差較大，需要更換角度傳感器。

燃?xì)廨啓C(jī)的天然氣模塊和燃油模塊的通信通過(guò)2路光纖傳輸至盤(pán)柜，這2路通信設(shè)備之間會(huì)產(chǎn)生相互影響，而且穩(wěn)定性差，容易發(fā)生燃機(jī)燃油模塊和天然氣模塊通信故障的問(wèn)題。產(chǎn)生這樣的問(wèn)題的主要原因可能有：天然氣模塊內(nèi)通信模件及模件底板故障；天然氣模塊內(nèi)交換機(jī)故障；天然氣模塊內(nèi)網(wǎng)線屏蔽層接地；天然氣模塊與燃油模塊直接的連接網(wǎng)線抗干擾能力差。如果發(fā)生這種問(wèn)題，首先全面排查天然氣模塊和燃油模塊的I/O模件、電源模件、通信模件；然后改變天然氣模塊和燃油模塊到燃機(jī)控制系統(tǒng)的通信連接方式，可以由電纜溝改為走室外敷設(shè)的鍍鋅鋼管；聯(lián)系燃機(jī)廠家，要求對(duì)天然氣模塊和燃油模塊到燃機(jī)控制系統(tǒng)的連接方式進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，要求采用硬接線的連接方式。

2.4 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)生振動(dòng)問(wèn)題的措施和建議

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)生振動(dòng)問(wèn)題后，可以對(duì)可能引發(fā)振動(dòng)問(wèn)題的原因進(jìn)行逐一排查，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜。并且需要盡可能采集振動(dòng)數(shù)據(jù)樣本，避免因?yàn)閭€(gè)別的或者瞬時(shí)的現(xiàn)象導(dǎo)致的對(duì)燃機(jī)振動(dòng)問(wèn)題誤判。主要的采集數(shù)據(jù)過(guò)程為，將測(cè)振元件分別安裝在燃機(jī)振動(dòng)點(diǎn)較大處的垂直和水平方向，以此獲取運(yùn)行試驗(yàn)中的振動(dòng)數(shù)據(jù)。然后在運(yùn)行記錄中找到燃機(jī)試運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)數(shù)據(jù)，綜合考慮其他運(yùn)行參數(shù)，如溫度、負(fù)荷等，進(jìn)行對(duì)比分析，確定振動(dòng)原因。

如果是因?yàn)闄C(jī)組的發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)軸系不對(duì)中引起的振動(dòng)故障，可以將聯(lián)軸節(jié)解開(kāi)，重新找中后再啟機(jī)試運(yùn)行監(jiān)測(cè)振動(dòng)值。如果是因?yàn)楦邏簤簹鈾C(jī)旋轉(zhuǎn)脫離和喘振引發(fā)的振動(dòng)，可以通過(guò)調(diào)整運(yùn)行與設(shè)計(jì)工況避免振動(dòng)。如果是因?yàn)閴簹鈾C(jī)轉(zhuǎn)子不平衡引起的振動(dòng)，那么需要重新做動(dòng)平衡試驗(yàn)，檢修轉(zhuǎn)子后再進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試。燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組轉(zhuǎn)子的彎曲、轉(zhuǎn)子的碰磨、轉(zhuǎn)子發(fā)生裂紋、機(jī)組的動(dòng)葉片破損等問(wèn)題也可能導(dǎo)致燃機(jī)振動(dòng)，那么就需要在振動(dòng)發(fā)生時(shí)用孔探儀對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行逐一排查。另外，燃機(jī)基礎(chǔ)的強(qiáng)度以及地腳螺栓的緊固程度，也會(huì)影響到燃機(jī)的振動(dòng)，在施工和安裝階段，需要對(duì)施工驗(yàn)收嚴(yán)格把關(guān)，并將施工驗(yàn)收資料長(zhǎng)期保存，以備啟機(jī)調(diào)試時(shí)發(fā)生振動(dòng)后，檢查排除振動(dòng)原因。

3 結(jié)束語(yǔ)

聯(lián)合循環(huán)電站燃?xì)廨啓C(jī)及其輔助系統(tǒng)在調(diào)試運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一系列故障，而造成發(fā)電效率受損或者更嚴(yán)重的安全事故。所以，文章針對(duì)聯(lián)合循環(huán)電站燃?xì)廨啓C(jī)中油系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及振動(dòng)等常見(jiàn)故障，進(jìn)行原因分析，并對(duì)解決方法進(jìn)行詳細(xì)闡述，期望能對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)調(diào)試運(yùn)行中的故障防護(hù)以及事故處理對(duì)策起到一定積極作用。