王天倫

（哈爾濱電氣國際工程有限責任公司，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)電的同時也產(chǎn)生了大量的碳排放。中國將力爭2030年實現(xiàn)碳達峰、2060年實現(xiàn)碳中和。中國將大力支持發(fā)展中國家能源綠色低碳發(fā)展，不再新建境外煤電項目。因此，在未來新建發(fā)電項目中，聯(lián)合循環(huán)電站發(fā)電的模式將會占比越來越大，聯(lián)合循環(huán)電站機組的可利用率和全年運行時間等經(jīng)濟指標也將會越來越重要。

后疫情時代下的全球發(fā)展呈現(xiàn)一種極不穩(wěn)定的局面，燃氣輪機因其卓越的性能在我國重工業(yè)中逐漸發(fā)揮著不可替代的作用。為了增強我國的經(jīng)濟實力，國家在聯(lián)合循環(huán)機組燃氣輪機的開發(fā)研究方面不斷加大投資力度，從而促進我國燃氣輪機在新時代的發(fā)展。伴隨著應(yīng)用燃氣輪機的聯(lián)合循環(huán)項目的不斷新建和升級，聯(lián)合循環(huán)機組的燃氣輪機的調(diào)試問題的解決和優(yōu)化也隨之不斷深入。

燃氣輪機的啟動和調(diào)試時，由于系統(tǒng)種類繁雜，調(diào)試問題會經(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)以往項目調(diào)試的豐富經(jīng)驗，才能做好燃氣輪機的調(diào)試工作。從而達到聯(lián)合循環(huán)電站項目盡快投產(chǎn)達標的目的，盡快實現(xiàn)經(jīng)濟效益指標。

1 燃氣輪機調(diào)試過程中可能出現(xiàn)的問題

1.1 油系統(tǒng)的常見調(diào)試問題

燃氣輪機的油系統(tǒng)包含潤滑油系統(tǒng)、頂軸油系統(tǒng)和液壓油系統(tǒng)等。潤滑油系統(tǒng)是為了保證燃氣輪機在運行工程中軸承不會出現(xiàn)滯澀，維持運行流暢性的油系統(tǒng)，為燃氣輪機的連續(xù)運行提供穩(wěn)定適宜的溫度環(huán)境以及壓力環(huán)境。并且潤滑油在運轉(zhuǎn)過程中提供一定的導(dǎo)熱吸熱作用，有效避免燃氣輪機的軸承在運行過程中出現(xiàn)磨損發(fā)熱、高溫燒毀的情況。潤滑油系統(tǒng)在調(diào)試過程中容易出現(xiàn)系統(tǒng)油溫超標的問題，影響燃機發(fā)電效率；同時，如果潤滑油系統(tǒng)沖洗質(zhì)量不合格，導(dǎo)致軸承機組軸承磨損，降低機組使用效率。

液壓油系統(tǒng)向操作燃氣輪機機組輔助設(shè)備中的執(zhí)行機構(gòu)提供液壓油。在IGV系統(tǒng)中，為保證整體運轉(zhuǎn)通常會設(shè)置兩個不同的油路系統(tǒng)。其中一條油路中安置液壓油，為燃氣輪機執(zhí)行機構(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)常會發(fā)生控制失靈的情況，沒能實現(xiàn)完全關(guān)閉就會導(dǎo)致油壓不足，影響到整個系統(tǒng)的控制，甚至引發(fā)整個發(fā)電機組跳機。

1.2 進氣系統(tǒng)中可能存在的問題

在燃氣輪機調(diào)試工作中，進氣系統(tǒng)調(diào)試是為整個機組工作質(zhì)量管控的重要系統(tǒng)，進氣系統(tǒng)為機組燃料燃燒提供充足的氧氣，并且能夠讓機組內(nèi)部的環(huán)境清潔化，為機組整體的機械性能和發(fā)電性能提供保障。在進氣系統(tǒng)中較為常見的問題就是在經(jīng)一段時間運行后，燃機的進氣系統(tǒng)壓差較高的問題。它不僅關(guān)系到這機組能否安全運行，也對機組的經(jīng)濟性指標產(chǎn)生很大影響，甚至導(dǎo)致機組停機。

1.3 控制系統(tǒng)中存在的問題

控制系統(tǒng)是保障燃氣輪機正常運行最重要的系統(tǒng)，是調(diào)試維護的重點對象。常見的控制系統(tǒng)存在的問題主要有：電子設(shè)備間溫度過高，長時間運行導(dǎo)致電子盤柜過熱燒毀；控制系統(tǒng)出現(xiàn)多次異常切換問題；硬件驅(qū)動城區(qū)不匹配引發(fā)的控制系統(tǒng)通信故障；硬件接線與實際信號要求的不一致；集控室無法正確讀取控制器數(shù)據(jù)；歷史趨勢或?qū)崟r趨勢曲線存在斷點；因為某些原因傳輸數(shù)據(jù)量過大，造成通信網(wǎng)絡(luò)堵塞，造成通信故障等問題。

1.4 燃氣輪機的振動問題

燃氣輪機發(fā)電機組振動原因較多，也比較復(fù)雜。通過對燃氣輪機發(fā)電機組振動問題的分析，振動的主要原因可以被歸納為以下幾種：

機組的發(fā)電機與發(fā)動機軸系不對中：發(fā)動機與發(fā)電機之間是通過彈性聯(lián)軸器相連的，由于轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間不對中，燃氣輪機發(fā)電機組發(fā)生振動故障，也是比較常見的。高壓壓氣機旋轉(zhuǎn)脫離和喘振：壓氣機的旋轉(zhuǎn)脫離和喘振是軸流式壓氣機的特有現(xiàn)象，這主要是由于壓氣機運行在偏離設(shè)計工況情況下產(chǎn)生的。高壓壓氣機轉(zhuǎn)子不平衡：燃氣輪機高壓壓氣機在額定負荷下屬于高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備，轉(zhuǎn)子不平衡是各種旋轉(zhuǎn)機械中最為普遍存在的問題，旋轉(zhuǎn)機械中產(chǎn)生的振動問題約60%是由于轉(zhuǎn)子的不平衡造成的。燃機振動的其他原因還有包括機組轉(zhuǎn)子的彎曲、轉(zhuǎn)子的碰磨、轉(zhuǎn)子發(fā)生裂紋、機組的動葉片發(fā)生掉塊等。

燃氣輪機的振動是關(guān)系機組安全的大事，而發(fā)生振動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，造成機組不能安全運行的重大經(jīng)濟損失。因此盡快找到振動原因，并提供相應(yīng)的解決辦法顯得尤為重要。

2 對燃氣輪機調(diào)試過程的措施與建議

通過對上述調(diào)試工作中可能存在的問題的分析，提出合理的建議措施能夠增強技術(shù)的完備性，為燃氣輪機的不斷發(fā)展奠基。

2.1 對油系統(tǒng)調(diào)試時常見問題的措施和建議

油循環(huán)是潤滑油系統(tǒng)調(diào)試時一個重要階段，要保證系統(tǒng)油箱和各類有關(guān)的清潔程度達到燃機供應(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，對油系統(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)分為兩個階段進行。第一階段，將各個軸承進油口進行旁路，在回油口增加盲板進行系統(tǒng)隔離，系統(tǒng)加增臨時濾網(wǎng)及臨時濾油機，啟動潤滑油泵對油系統(tǒng)進行24小時不間斷沖洗。期間要停系統(tǒng)并對油箱清理若干次。第一階段油沖洗合格后，將系統(tǒng)恢復(fù)成正式系統(tǒng)，油管道與軸承進出口相連，加裝正式濾網(wǎng)，再次開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)試過程中液壓油系統(tǒng)出現(xiàn)問題，可以先進行系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的檢查，檢查油泵出口過壓閥和儲能器，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；是否有管道或臨時系統(tǒng)安裝問題，系統(tǒng)有漏油點等方面入手逐一排查問題。對液壓油系統(tǒng)的優(yōu)化有以下建議：首先，采用獨立液壓油供油方式，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，并擴大油箱，增加排氫風機，防止氫氣進入潤滑油箱；最后，增大油箱體積以及潤滑油在油箱中停滯時間，并改善檢修空間。

2.2 對進氣系統(tǒng)調(diào)試運行時常見問題的措施和建議

對于燃機的進氣系統(tǒng)壓差較高的問題，原因主要有燃氣輪機進氣濾芯表面積灰嚴重，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，隨著機組運行時間的增加，會慢慢附著在濾芯表面，形成積灰。長時間積累就會堵塞濾芯，燃機進氣系統(tǒng)的通流面積減小，使得進氣系統(tǒng)的壓差逐漸增加。燃機的進氣外部有大塊的雜物覆蓋時，也會導(dǎo)致燃機進氣系統(tǒng)的進氣面積減小，燃機進氣流量降低，使得進氣系統(tǒng)的壓差逐漸增加。而當反吹洗系統(tǒng)失靈時，進氣濾芯的清潔程度將會受到很大影響，空氣中的灰塵會不斷在進氣濾芯上堆積，濾網(wǎng)出現(xiàn)堵塞，進氣系統(tǒng)壓差變大。

當進氣系統(tǒng)壓差變高時，說明進氣濾芯發(fā)生了一定程度的堵塞。此時應(yīng)立即檢查反吹洗系統(tǒng)是否正常、燃機進氣外部是否有大塊的雜物覆蓋，同時應(yīng)與電網(wǎng)溝通適當降低燃氣輪機負荷，并及時通知運行維護人員進行檢查消除故障。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，如發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)立即處理。

在正常調(diào)試運行期間，運行人員也應(yīng)經(jīng)常檢查進行系統(tǒng)的壓差，清理進氣系統(tǒng)表面附著的大塊雜物。如果以上措施仍不能解決進行進氣系統(tǒng)壓差過大甚至達到跳機極限的情況，那么就需要停機更換濾芯。更換濾芯時應(yīng)對燃氣輪機進氣入口進行細致檢查，避免沒有任何異物吸入到燃機中。另外，進氣系統(tǒng)在安裝時也要注意進氣系統(tǒng)內(nèi)部的清潔，以及油漆破損處的補漆工作。防止長時間運行，進氣通道銹蝕，雜質(zhì)隨著空氣進入到燃燒室內(nèi)進行燃燒，燃燒后產(chǎn)生的有害產(chǎn)物附著在葉片上，對葉片造成腐蝕，影響燃機正常運行和發(fā)電效率。

2.3 控制系統(tǒng)中常見問題的措施和建議

燃機IGV系統(tǒng)左右側(cè)各配置1路角度傳感器，但是要求2路至保護控制器的信號波動在1°范圍內(nèi)，而燃機兩側(cè)IGV角度偏差超過2°就報警，超過4°就會發(fā)生機組跳機。但是燃機在調(diào)試過程中，信號誤差較大，可能會頻繁出現(xiàn)報警和跳機的情況。發(fā)生這種故障的原因可能是這兩路信號處于同一塊AI內(nèi)，低頻火焰脈動信號波動引起了IGV反饋信號波動；兩側(cè)IGV角度傳感器到盤柜的電纜質(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，問題的主要解決辦法主要有：更換卡件位置；檢查信號電纜的質(zhì)量，或更換認證的電纜，緊固接線；前面檢查角度傳感器，進行空載試驗，如果某個傳感器誤差較大，需要更換角度傳感器。

燃氣輪機的天然氣模塊和燃油模塊的通信通過2路光纖傳輸至盤柜，這2路通信設(shè)備之間會產(chǎn)生相互影響，而且穩(wěn)定性差，容易發(fā)生燃機燃油模塊和天然氣模塊通信故障的問題。產(chǎn)生這樣的問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)系燃機廠家，要求對天然氣模塊和燃油模塊到燃機控制系統(tǒng)的連接方式進行重新設(shè)計，要求采用硬接線的連接方式。

2.4 燃氣輪機發(fā)生振動問題的措施和建議

燃氣輪機發(fā)電機組發(fā)生振動問題后，可以對可能引發(fā)振動問題的原因進行逐一排查，由簡單到復(fù)雜。并且需要盡可能采集振動數(shù)據(jù)樣本，避免因為個別的或者瞬時的現(xiàn)象導(dǎo)致的對燃機振動問題誤判。主要的采集數(shù)據(jù)過程為，將測振元件分別安裝在燃機振動點較大處的垂直和水平方向，以此獲取運行試驗中的振動數(shù)據(jù)。然后在運行記錄中找到燃機試運行時的振動數(shù)據(jù)，綜合考慮其他運行參數(shù)，如溫度、負荷等，進行對比分析，確定振動原因。

如果是因為機組的發(fā)電機與發(fā)動機軸系不對中引起的振動故障，可以將聯(lián)軸節(jié)解開，重新找中后再啟機試運行監(jiān)測振動值。如果是因為高壓壓氣機旋轉(zhuǎn)脫離和喘振引發(fā)的振動，可以通過調(diào)整運行與設(shè)計工況避免振動。如果是因為壓氣機轉(zhuǎn)子不平衡引起的振動，那么需要重新做動平衡試驗，檢修轉(zhuǎn)子后再進行振動測試。燃氣輪機機組轉(zhuǎn)子的彎曲、轉(zhuǎn)子的碰磨、轉(zhuǎn)子發(fā)生裂紋、機組的動葉片破損等問題也可能導(dǎo)致燃機振動，那么就需要在振動發(fā)生時用孔探儀對上述問題進行逐一排查。另外，燃機基礎(chǔ)的強度以及地腳螺栓的緊固程度，也會影響到燃機的振動，在施工和安裝階段，需要對施工驗收嚴格把關(guān)，并將施工驗收資料長期保存，以備啟機調(diào)試時發(fā)生振動后，檢查排除振動原因。

3 結(jié)束語

聯(lián)合循環(huán)電站燃氣輪機及其輔助系統(tǒng)在調(diào)試運行過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)一系列故障，而造成發(fā)電效率受損或者更嚴重的安全事故。所以，文章針對聯(lián)合循環(huán)電站燃氣輪機中油系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及振動等常見故障，進行原因分析，并對解決方法進行詳細闡述，期望能對燃氣輪機調(diào)試運行中的故障防護以及事故處理對策起到一定積極作用。