燃气轮机及其联合循环运行简介

燃气轮机及其联合循环运行简介

燃气轮机及其联合循环的特点是启动速度快，具有快速加减负荷的能力。它对电网的调峰起到了非常大的作用。我厂有二台9E的燃气轮机，二台余热锅炉及二台汽轮机。其运行方式是二台燃气轮机配二台余热锅炉带动一台汽机（简称二拖一方式）全厂总负荷300MW。作为一名电厂运行员工在运行调度操作上会遇到各种各样的问题。对于一名运行员工来讲，只有熟练的掌握各种运行调度操作以及正确分析各类故障才能保证机组更好的运行。下面我简单介绍一下燃气轮机及其联合循环的运行方式和一些常见的故障。

一.燃气轮机及其联合循环的运行方式

电网的日负荷一般有两个尖峰，一个出现在上午，称为“早峰”；一个在下午出现，称为“晚峰”。通常，晚峰时达到最高负荷值。电网的低谷负荷则出现在凌晨。峰谷差甚至可以超过总负荷的30%。可以把它分为三个部分。一个是位于低谷负荷以下的部分，通称为“基本负荷”；另一个是早峰和晚峰部分，称为“尖峰负荷”；位于两者之间的则称为“中间负荷”。

燃气轮机及其联合循环的运行方式可以分为应急型、尖峰负荷型、中间负荷型和基本负荷型四大类。他们的年运行时间数、年启动次数、每次的连续运行时间以及启动加载时间彼此有很大差异，由于联合循环启动时间较长，供电效率又很高，因而，在电网中通常用来携带基本符合或中间负荷。应急负荷和尖峰负荷则宜用简单循环的燃气轮机来承担（简单循环的燃气轮机效率低，成本过大，应尽量避免）。

二.启动过程中点火和升速遇到的问题

燃气轮机及其联合循环的启动成功率在很大程度上取决于燃气轮机能否正常地启动点火和升速。

1.点火失败的原因是多方面的，大体上说，有以下几个方面：

1)燃油压力过低而引起的点火失败。对于9E机组来说，造成燃油压力不足

的原因可能是：a.电磁离合器的线圈的绝缘降低或匝数短路而无法传动主燃油泵；b.燃油流量分配器内因残存粘度较高的原油等原因，致使启动时燃油流量分配器的转速增升达不到点火要求的额定值；c.燃油调压阀故障，致使燃油压力过低。d.辅助液压油泵故障，致使液压油压力未建立，导致燃料截止阀未打开。

这些问题都需要通过经常性的维护和检查来加以防范，也应确定正确的运行规范来加以保护；为保证燃油流量分配器内各组轴承的工作寿命，在机组紧急停机时，应及时用柴油把燃料分配器内的净油冲洗干净。

2)雾化空气系统工作异常而引起的点火失败。造成雾化空气系统异常的原

因可能是：a.带动雾化空气压缩机的传动带松动打滑或断裂。b.雾化空气压缩机漏气。c.由于燃油回流到喷油嘴的雾化空气流道中去形成积碳，致使雾化空气流道不畅。d.雾化空气管道的旁路逆止阀未关，致使雾化空气出口压力未建立。

3)点火的电气回路故障引起的点火失败。通常，点火的电气回路是由火花

塞、引导电缆、点火变压器、限流电阻和熔断器等组成的。造成电气回路故障的原因可能是：a.熔断器烧断；b.火花塞的中间电极接地或接线

不良；c.点火变压器的绝缘不良或断路；d.导引电缆接头的绝缘下降。e.火花塞的位置不正确；

因而，在机组起动前应检查火花塞的位置，定期清除中间电极与侧电极之间可能存在的积炭和异物；定期检查电气回路和点火变压器的绝缘。

4)控制系统原因：a.燃油伺服阀或燃油旁通阀故障，造成燃油流量异常而

点火失败。如果供油量过多而使火焰熄灭，这种燃烧有可能产生爆燃，对机组危害性很大。如果供油量太少，则无法维持正常燃烧。b.燃油流量测速探头故障，流量反馈信号错误，导致燃油流量没有或过低。c.火焰检测系统故障，如火焰探测器信号窗口积灰，导致检测到的信号强度偏小，控制系统误判断为点火不成功而停机。

2.启动时机组升速缓慢或不能升速

1)液力变扭器不能传输正确的输出扭矩：a.液力变扭器增压油泵故障，使

油泵出口的油压降低，引起变扭器出力不足，或者液压油节流器间隙过大，可用调整螺钉调节节流器间隙。b.液力变扭器泵轮、涡轮或导轮损坏，使变扭器传递给燃气轮机主轴的力量不足。c.速度/扭矩控制电磁阀20TU-1卡涩，不能建立油压。d. 液力变扭器的限位开关动作不正确。e.MarkV控制器卡件坏，导致传送信号堵塞。

2)机组发生热悬挂是燃机在启动过程中可能发生的一种故障。它发生在启

动马达脱扣后，该现象是，启动马达脱扣后，机组转速停止上升，运行声音异常，若继续增加燃料量，T3升高，但转速却不上升，反而呈现下降的趋势，最终导致启动失败。

3. 燃气轮机的振动

对燃气轮机发电机组来讲，振动过大的危害和后果主要表现在以下方面：

a.压气机或透平的转子和转叶等部件因动应力过高而出现疲劳裂纹或疲劳折断。

b.通流部分的气封发生动、静碰磨而损坏，当气封严重磨损使会影响机组效率。

c.机组部件连接处松动，气缸、轴承座与基础台板间的刚性联系遭到破坏，地脚螺丝断裂，滑销磨损，转子中心偏移。

d.控制系统和保护装置不能正常工作。

运行中燃气轮机振动的处理：运行中燃气轮机发生振动高报警，应检查是否由振动传感器故障引起。如在燃气轮机启动时发生振动高报警，可维持在点火转速，延长暖机时间1至2分钟再升速，若机组振动没有下降趋势，应停机处理。

机组运行中振动大报警，应减负荷运行，使机组振动低于报警值，若无效，需申请停机处理。机组振动大时，应检查润滑油系统工作是否正常。

如机组因振动高跳机，检查机组惰走时间和惰走时的振动。盘车投入后，进行听音检查和检查机组的振动。如情况危急，可停止盘车运行，处理正常后再投入盘车。振动大停机或跳机后，原因没有查清楚以前，机组禁止启动。若燃机重油运行时发生跳闸，还需按燃机重油运行中跳闸处理方法处理

4. 燃油质量管理

近几年随着国际油价的飙升，电厂的燃料成本飞速上升，由于油价过高造成发电的成本出现了亏损的现象。为了降低燃料成本因而采用的燃油质量明显下降，针对此类现象应采取各种有效的手段来保证机组的正常运行。

燃油质量的好坏是影响燃气轮机的寿命和效率的直接原因。因此燃油品质的管理工作是非常重要的，必须从以下七个环节抓起：a.按照油品的规范采购燃料，做好购油时的质量监督，购油时要派专人取样送实验室分析，确认各种指标符合质量标准后，才能购买。b.合理设计燃油的存贮、加热和输送系统的设备。

c.存罐管理和维护的规范化。燃料入罐前取样检查，确认Na+K含量不超标时才能入罐。每周要对存罐排水一次。在燃气轮机检修期间，要对存罐做清洁工作。

d.燃油净化系统的合理设计、运行和维护。

e.存储和处理系统用水质量的控制。

f.建立完善的油质分析制度。

当燃油的质量不达到要求时，机组将发生以下一些故障：a.固体杂质会堵塞滤网和喷油嘴，甚至引起燃油泵磨蚀；b.水含量过高会引起喷油嘴积垢，使燃油的雾化质量恶化，燃烧不能完全，甚至引起燃烧室积炭；c.K、Na、V等微量元素过量会引起燃气透平积垢，透平叶片腐蚀；d.若掺混有热裂化渣油，油品的热稳定性恶化，当油温超过80℃后会析炭，致使滤网和喷油嘴堵塞。

在使用质量较差的燃油时，为保证机组的正常运行也可采取以下几点措施a.机组停机时延长机组烧轻油的时间，从而保证机组的燃油系统畅通。b.油质较差的油种可通过二次净化来降低燃油的黏度。c.缩短机组水洗的周期，保证叶片的清洁度。d.定期对压气机及透平进行内窥镜的检查，防止机组叶片出现裂痕或松动的情况下启动。

三.联合循环的启动和停机

联合循环的一大特点是：启动时间短，具有适应负荷快速变化的能力，是由于燃气轮机可以快速启动和快速加减负荷的缘故。

有烟气旁路装置的联合循环机组启停：首先，应把它切到通向大气的位置，即：使燃气轮机的排气全部不通过余热锅炉，而直接排入大气。那时，燃气轮机就可以不考虑蒸汽系统的影响，而单独启动、并网和带负荷。当燃气轮机并网运行后，或在携带负荷后，就可以逐次启动蒸汽系统。通过对烟气旁路装置的挡板开度之调节，可以控制供向余热锅炉的燃气流量，也就是控制余热锅炉可能接受的热能。

倘若在冷态条件下启动余热锅炉，就应限定燃气轮机排气进入余热锅炉时的温度，否则过热器不能承受。只有当蒸汽压力达到额定压力的40%至60%，并有50至60℃的过热度后才可以启动蒸汽轮机。在蒸汽轮机能够接受全量的蒸汽之前，应将多余的蒸汽通过汽轮机旁路送入凝汽器。

四.余热锅炉烟道尾部再燃烧

烧重油/原油燃气轮机不完全燃烧的可燃物，沉积在余热锅炉尾部受热面上，停炉后因烟气停滞不动，排气温度较高，发生油垢氧化，如果达到油垢自燃点而燃烧。

1）烟道尾部再燃烧的防范措施：a为了防止燃油不完全燃烧的油粒、碳黑在余热锅炉受热面的沉积，燃气轮机不宜长时间低负荷运行，在运行中应严格控制燃油温度、压力稳定。燃气轮机主雾化空压机运行正常，保证雾化空气压力、温度正常，使燃油在运行中充分完全燃烧，不冒黑烟。并应定期检查、清洗燃气轮机喷油嘴和雾化空气系统，应没有可燃物带到尾部受热面上。

b机组停机或机组跳机后必须检查启动失败排放阀全部打开，并保持该管道的畅通。

2）烟道尾部再燃烧的现象及处理。余热锅炉发生尾部再燃烧时有以下象征：各排烟热电偶检测到的温度异常增大，排烟口有热浪冲击，排烟温度快速上升；

若发生烟气温度急剧上升，尾部再燃烧时应采取灭火扑救：立即开启高、

低压循环水泵，给水泵打循环；采取消防水从烟道口往下喷淋扑救；禁止打开底部人孔门。余热锅炉后不宜立即采用热炉放水开烟气挡板烘干法，高、低压循环水泵应保持运行。燃气轮机低负荷运行时，如果锅炉尾部排烟温度骤升，应立即停炉，采用吹灰器蒸汽灭火，高、低压循环水泵和给水泵应连续运行，并根据排烟温度变化再向炉内喷水扑救。

以上是9E燃气轮机及其联合循环运行的运行方式和一些常见的故障现象及处理。总之运行员工在工作中遇到的故障案例很多，只有熟悉其工作原理并熟练的掌握运行调度操作，才能够正确的处理各类故障。