李響

摘? 要：M701F燃氣輪機停機后，由SFC帶動機組升速至710r/min左右，維持該轉速運行，此操作稱為高速盤車。本文系統(tǒng)闡述了高速盤車的作用、高速盤車投入有哪些限制條件、機組停機后高速盤車冷卻投入的原則以及SPIN與GT SPIN COOLING的區(qū)別和聯(lián)系等，結合筆者工作實際表明，高速盤車是燃氣輪機系統(tǒng)重要組成部分，我廠機組長期運行以來很少執(zhí)行GT SPIN COOLING，而SPIN執(zhí)行情況較多，多用于離線水洗，或機組啟動前試運。

關鍵詞：高速盤車? SPIN? GT SPIN COOLING? 燃氣輪機

中圖分類號：TM621 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2021）03（a）-0054-03

Analysis of M701F Gas Turbine High Speed Barring

LI Xiang

（Beijing Jingfeng Gas Power Generation Co.， Ltd.， Beijing， 100074 China）

Abstract： After M701F gas turbine is shut down， SFC drives the unit to speed up to about 710r / min to maintain the speed. This operation is called high speed barring. This paper systematically describes the role of high-speed barring， the restrictive conditions of high-speed turning input， the principle of high-speed turning cooling after unit shutdown， the difference and connection between spin and GT spin cooling， etc. combined with the author's work practice， it is shown that high-speed barring is an important part of gas turbine system， and GT spin has rarely been implemented in our plant for a long time However， spin is often used for offline water washing or trial operation before unit start-up.

Key Words： High speed barring; Spin; GT SPIN COOLING; Gas turbine

M701F燃氣輪機停機后，由SFC帶動機組升速至710r/min左右，維持該轉速運行，此操作稱為高速盤車[1]（如圖1所示）。本文將重點論述以下問題：（1）高速盤車的作用是什么？（2）高速盤車投入有哪些限制條件？（3）機組停機后高速盤車冷卻投入原則有哪些？（4）SPIN與GT SPIN COOLING有什么區(qū)別和聯(lián)系？

1? 高速盤車的作用

高速盤車（見圖1）的作用主要體現(xiàn)在以下4個方面[2]。

（1）高速盤車是能實現(xiàn)快速冷卻的目的，具體表現(xiàn)在：

①縮短燃氣輪機檢修等候時間，燃氣輪機停機后，通過高速盤車，可由自然冷卻72h縮短到約10h[3]。②高速盤車還可以有效對余熱鍋爐進行降溫，縮短余熱鍋爐檢修的等候時間。③機組停機后，如吹掃空氣不能正常投入運行，上下缸溫差大，造成缸體變形，動靜間隙因此變小，產(chǎn)生貓拱背現(xiàn)象。高速盤車可以是冷卻更均勻，保證動靜間隙在允許范圍內(nèi)，為再次啟動做好準備[4]。

其中，貓拱背是指機組停機后，燃氣輪機的熱通道仍然保持較高溫度，由于自然對流作用，高溫空氣向上流動，低溫空氣向下流動，導致燃氣輪機上半缸金屬溫度大于下半缸金屬溫度，隨著時間的推移，上下缸溫差增大，燃氣輪機形成貓拱背現(xiàn)象[5]（如圖2所示）。如果上下缸溫差超過一定值將危機機組安全運行。為避免上述現(xiàn)象，軟汽輪機設置有空氣冷卻吹掃機制，每當燃氣輪機停運后，需留意冷卻吹掃空氣投入運行情況。如冷卻吹掃空氣運行因故無法進行時，可采用高速盤車，降低燃氣輪機熱通道部件溫度，防止“貓拱背”變形過大。

（2）機組啟動時，若點火失敗，燃氣輪機將跳機，這種情況下，機組重新啟動前應高速盤車運行一段時間，對燃氣輪機進行吹掃，以排凈排氣管道中可能的殘余燃氣。

（3）機組檢修完畢或長期停機后，在重新啟動前需高速盤車運行，以檢查啟動裝置是否工作正常，燃氣輪機各部件是否完好。

（4）燃氣輪機水洗時采用高速盤車可加強燃氣輪機內(nèi)水流沖擊，使水洗達到更好的效果，并且水洗完成后，采用高速盤車將燃氣輪機吹干。

2? 高速盤車限制條件

高速盤車限制主要是受燃氣輪機缸體溫度和壓氣機缸橢圓變形的形象。

（1）燃氣輪機熄火后1.5h內(nèi)，由于壓氣機缸體的冷卻收縮不同發(fā)生橢圓形變形，可能發(fā)生動靜接觸，所以禁止高速盤車，因此燃氣輪機熄火后1.5h后，方可進行高速盤車。

其中，橢圓形變形是指燃氣輪機停機后，由于快速冷卻，導致壓氣機出口靜葉環(huán)快速冷卻收縮，由于出口靜葉環(huán)在上下缸分界面處較厚，導致整個靜葉環(huán)收縮不均，發(fā)生橢圓形變形（如圖3所示）。將導致燃氣輪機轉子在壓氣機出口汽缸中分面處間隙縮小，可能發(fā)生摩擦。為避免摩擦發(fā)生，當快速冷卻收縮完成后方允許啟機[6]。

（2）高速盤車啟動缸溫差限制：燃氣輪機透平上下缸溫差<110℃;燃兼缸（燃燒室）上下缸溫度<60℃。

（3）高速盤車的最大連續(xù)運行時間必須限制在下列規(guī)定值值內(nèi)，防止因為壓氣機內(nèi)缸的橢圓變形而產(chǎn)生摩擦;輪間溫度最高值≥220℃時，高速盤車最大運行時間為3min;155℃≤輪間溫度最高值≤220℃時，高速盤車最大運行時間為5min;輪間溫度最高值≤155℃時，高速盤車可連續(xù)運行。

另外，如果燃氣輪機在運行中跳閘，在沒有查出具體原因消除缺陷前，禁止投入高速盤車。

3? 停機后高速盤車冷卻投入原則

為了滿足設備檢修要求，如果停機后需要進行高速盤車冷卻，除了遵循高速盤車的限制條件外，可參照以下原則執(zhí)行：

（1）燃氣輪機在熄火后1.5h內(nèi)，不能高速盤車。因為這時壓氣機已經(jīng)產(chǎn)生橢圓形變形，動靜間隙減小，系統(tǒng)會禁止啟動高速盤車防止動靜摩擦。

（2）燃氣輪機熄火后1.5～6h之間，如果確認缸體金屬溫差在允許范圍內(nèi)，機組可以投入高速盤車。（透平需要加速冷卻，經(jīng)過斷續(xù)高盤，輪間溫度最高值≤155℃時，可以投入連續(xù)高盤，但最大持續(xù)時間2.5h或輪間溫度最高值≤100℃時為止。）

（3）機組在停機后6～30h之間如果冷卻吹掃空氣未正常投運，啟動啟動前要進行高速盤車冷卻。因為在這一時間段不投入冷卻吹掃空氣且不進行高速盤車，透平的上下缸溫差將超過標準值。

（4）停機約30h后，即使沒有透過高速盤車，燃氣輪機仍可再次啟動，因為通過自然冷卻，上下缸溫差已經(jīng)降低到規(guī)定值以內(nèi)了。

（5）如果燃氣輪機運行中跳閘，在沒有查出具體原因之前，禁止投入高速盤車并需檢查：惰走時間是否超過20min;跳閘前后的軸振動變化趨勢，和原來的數(shù)據(jù)作比較;記錄盤車電動機的電流，和歷史數(shù)據(jù)作比較;惰走或盤車時傾聽透平內(nèi)部是否有異響。

4? SPIN與GT SPIN COOLING

GT SPIN COOLING（燃機高速盤車冷卻）是SPIN（高速盤車）僅為內(nèi)容的一部分，可以成為典型的高速盤車冷卻。如執(zhí)行SPIN命令，將人為手動進行每一次高速盤車啟停，而執(zhí)行GT SPIN COOLING命令，系統(tǒng)將按邏輯進行判斷，執(zhí)行多次斷續(xù)的高速盤車啟停動作。執(zhí)行GT SPIN COOLING命令適用用高速盤車作用1和2兩種情況，而執(zhí)行SPIN命令適用用高速盤車作用3和4的兩種情況（第2種情況如果是熱工信號問題也使用，我廠曾經(jīng)發(fā)生）。

典型高速盤車冷卻步驟：

（1）在燃氣輪機熄火1.5h后第一次高速盤車冷卻，間隔1h后再執(zhí)行第二次高速盤車冷卻，間隔1h后再執(zhí)行第三次高速盤車冷卻。

（2）第一次和第二次高速盤車的冷卻時間為3min和5min，第三次高速盤車冷卻時間由缸溫決定。

在投入高速盤車冷卻運行時檢測下列參數(shù)：輪盤間隙溫度，燃燒器缸體上下缸溫差，透平上下缸溫差，軸振動，軸承回油溫度，潤滑油供油溫度和壓力，啟動設備電流和溫度。

高速盤車冷卻后，符合下列條件，可以檢修燃氣輪機：

（1）停止盤車，最大輪盤間隙溫度<95℃。

（2）檢查燃氣輪機內(nèi)部，最大輪盤間隙溫度<80℃。

（3）低速盤車時可以打開人孔門進行檢查，高速盤車時禁止。

5? 結語

高速盤車是燃氣輪機系統(tǒng)重要組成部分，我廠機組長期運行以來很少執(zhí)行GT SPIN COOLING，而SPIN執(zhí)行情況較多，多用于離線水洗，或機組啟動前試運。

參考文獻

[1] 王徑.高速大扭矩徑向嚙合齒式盤車裝置的設計[J].機電信息，2019（18）：151-152.

[2] 趙衛(wèi)正，童小忠，謝尉揚，等.燃氣輪機轉子裂紋故障分析與診斷[J].燃氣輪機技術，2020，33（1）：54-58.

[3] 吳建林.燃氣輪機透平動葉榫槽裝配間隙超標處理[J].設備管理與維修，2018（14）：68-69.

[4] 陳昀叢.重型燃氣發(fā)電機組軸系不平衡振動特性分析[D].北京：華北電力大學（北京），2017.

[5]馬宇佳.燃氣輪機啟動過程故障診斷[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2016.

[6] 林寧，俞立凡.6FA型燃機盤車裝置的自主改造[J].電力設備管理，2018（10）：70-71.