请选择 进入手机版 | 继续访问电脑版
设为首页收藏本站

航空发动机&燃气轮机之家

 找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

扫一扫,访问微社区

搜索
热搜: 活动 交友 discuz

【运维之道】燃气发电机组状态检修应用技术探讨

2017-3-1 08:30| 发布者: admin| 查看: 86| 评论: 0

摘要: 前言随着国际和国内经济走势趋缓,社会用电量走低并呈现短期内无扭转的迹象,各发电公司为争夺发电市场,在大力发展清洁能源的同时不断加大现有煤电机组环保投入力度,大容量燃煤机组超低排放改造已经接近尾声,发电 ...

前言


随着国际和国内经济走势趋缓,社会用电量走低并呈现短期内无扭转的迹象,各发电公司为争夺发电市场,在大力发展清洁能源的同时不断加大现有煤电机组环保投入力度,大容量燃煤机组超低排放改造已经接近尾声,发电市场竞争更加激烈。燃气发电在当前局势下如何通过增强自身竞争力,抢占更多发电市场份额就成为燃气发电企业所必须面对的课题。


一、燃气发电机组状态检修的必要性


燃气发电虽然具有启停速度快、负荷响应迅速、清洁环保的优势,但是发电成本高、受天然气供应和电网负荷双重限制影响大、日常维护成本高、上网电价缺乏有力政策支持等问题也极大限制了天然气发电行业的发展和竞争力的进一步提升。在外部市场缺乏足够的利好因素的制约下,只有通过内部挖潜来消化和解决一部分外界压力,同时实现企业核心竞争力的提升。


燃气发电企业的核心竞争力就在于可以作为电网调度最有力的调频调峰手段,关键在响应的快速性,因此确保机组的可靠性和可用性是企业生产经营的重点关注内容。由于国内燃机承担了较多的调峰调频任务,燃气发电企业不得不面对启停次数多、间隔时间短、负荷变动快给机组健康状况和使用寿命带来不利影响的状况,也必须寻求将这种不利影响降至最低程度的途径。在传统检修模式不能对于机组和设备可靠性提供有效保证的情况下,寻求更先进、更科学的检修模式就成为燃气发电企业的必然选择。


随着峰谷电价政策出台,燃气发电企业为争取利润最大化,必然要闻“峰”而动,除采用相关技术手段完成机组负荷预测和发电成本评估外,确保用电高峰期的发电量的前提是保证发电高峰期的机组可用、在用,因此错峰检修,尽可能缩短检修工期和削减不必要的检修项目,寻求企业新的利润增长点。


鉴于国内对于燃气发电所涉及的关键技术还没有实现完全掌握,燃机本体检修和相关备品备件的供应还受制于设备厂商的实际情况,一旦燃气发电机组出现重大故障就将导致燃机设备故障的维修周期和维修费不可控,给燃气发电企业的生产运营造成巨大压力。要求燃气发电企业投入更大财力和物力去关注设备健康状况,减少事故发生后可能造成的进一步扩大和严重的可能。


状态检修是在不解体现场设备的情况下通过相应技术手段来实现对于设备或机组运行工况的监视,分析设备劣化程度、判断可能出现的故障和时间段,在设备故障前进行针对性检修。状态检修增加了检修项目的针对性和检修行为的实效性,降低了设备“过修”和“欠修”发生的可能,压缩了检修工期和费用情况,在提高了设备可用性的同时带来了极大的经济效益。


二、燃气发电机组推行状态检修的前提条件


燃气发电企业推行状态检修,关键在于状态检修的技术手段,另外就是布局状态检修所需要的相关资源。包括对于必要的技术积累、丰富的运行和检修经验、大量的数据支撑以及相应的计算机应用技术。


1.技术积累是推行状态检修的前提


推行燃气发电机组状态检修,必然需要掌握燃气发电机组相关技术,才能区分和判定设备劣化趋势和健康状况,并以此制定状态检修的依据和标准。近年来我国在重型燃机制造和研究上取得了多项重大突破,说明我国对于重型燃机技术积累已经相当充分,在燃气发电企业推行状态的基本前提已经满足。


2.运行和检修经验是推行状态检修的必要条件


状态检修时需要根据机组运行特点并结合检修需求进行调整设备状态评价标准和劣化趋势,丰富的运行和检修经验是推行状态检修的必要条件。在过去十年时间内,国内燃气发电企业已经积累了相当的运行和检修经验。这就意味着有足够的经验丰富、技术精通的专业技术人员可以参与到状态检修的设备管理工作中去,并凭借他们良好的实践经验实现状态检修过程的管控。


3.数据支撑是推行状态检修的关键


信息化平台应用的成功离不开数据的支持,特别是状态检修系统对象涉及的燃气发电企业,所积累的大量设备基础数据、运行数据、检修记录数据以及在机组运行和检修工作中提炼所得的专家经验数据,都对状态检修系统开发和应用提供了关键性支撑。


4.信息化技术是实现状态检修的手段


信息化平台具有功能强大、信息丰富、分析手段便利等优点,特别是近年来数据采集智能化和数据关联识别和神经元网络、模糊控制、自适应专家系统等控制算法在发电行业的良好应用经验,为状态检修的实际应用和推广提供了更广阔的思路和实现手段。


三、燃气发电机组状态检修关键技术和内容


推行燃气发电机组状态监测,首先要了解需要监测的项目和实现的技术手段,以此作为状态监测平台实施依据。燃气发电机组状态检修与煤电机组状态检修所关注项目有交叉部分也有所不同,在关键技术与实现手段上有所体现。下面就燃气发电机组主要关注的项目内容和实现手段展开说明:


1.机组运行工况的分析。通过监测机组运行中是否存在特殊事件实现对于机组运行工况的分析,这些特殊事件一般是指对于机组运行期间重要保护信号的首出信号,包括事故停机报警、手动打闸、甩负荷等。根据监测运行期间转速、负荷是否超出设定值要判断机组是否处于稳定运行状态,以及在非稳态下是否存在首出报警信号来辨识机组是否运行期间发生异常。该功能主要监测机组转速和负荷出现异常时SOE系统首出信号,功能实现比较容易。


2.惰走时间分析。机组惰走时间是在机组停运期间无动力情况下转速低于某一设定高值后触发计时并在达到另一设定低值停止计时功能,以检验主机机械特性和顶轴油、润滑油系统是否工作正常的监测项目,以手动或者自动选取特定时间段内惰走时间作为评判机组惰走时间过长或者过短的依据。触发前提条件为:燃机无火焰信号、非故障跳闸、转速低于设定高值,可能影响燃气发电机组惰走时间的主要因素有:燃机冷却性能突变、轴承状态异常、轴承油压异常以及轴系发生摩擦,触发结果可能有:惰走时间过长、惰走时间正常、惰走时间过短,可以结合其它如轴承温度、轴承振动判定惰走时间变化是呈趋势状逐渐增减还是突变以判定可能存在的设备异常。就燃气机组惰走时间监测手段来看,只要能保证转速测量系统工作正常,以逻辑内部时钟作为评判工具,简单易行。


3.轴承温度监测。机组轴承温度监测是在主机和重要辅机启动、运行和停运期间温度变化趋势的功能,以主机转速、负荷变化或者辅机电流变化作为判定设备状态辨识依据,就工作特性而言,在设备启动期间温度呈现稳定增长趋势、运行期间基本保持稳定或者随着负荷调整略有一定幅度变化、停运期间呈下降趋势,手动或者自动选择特定时间段内温度变化范围作为温度正常判定条件,同时增加温升率和坏值点剔除手段来确保非温度测点因素造成的状态监测失效。从该功能实现的技术手段来看,依据原有测量手段,设置简单的逻辑判定条件就可以实现。


4.温度场监视。该功能由机组相邻近的功能性相近或者相关的温度元件组成温度场监测,主要可以实现对于机组某一轴承温度、排气温度、锅炉进气温度以及余热锅炉过热器和再热器壁温。主要技术手段是通过关联位置或者功能相近的温度元件形成附近区域温度场监测,以研究机组在稳定运行期间该区域温度变化情况,由于各温度元件热惯性的差异,在温度发生突变化间可以设置一定时间来确保监测正常时间,一旦单点温度与其它温度或者平均温度出现较大偏差,将该测点剔除并触发报警以提示维护人员进行检查,该偏差可以选用机组稳定运行期间观测到的最大差值。可能出现的影响因素包括:负荷变化的影响、温度测量元件本身特性或者发生故障、燃料进气方式进行切换。该功能实现主要通过关联相关温度参数并设置参数偏差即可实现。


5.燃料成分分析。由于燃气发电机组以天然气作为燃料,天然气与燃煤的最大区别在于成分和热值比较稳定,可以通过在线仪表完成天然气成分分析并实现数据上传功能,具备为燃气轮机燃烧优化提供必要的数据支持的条件。目前天然气成分在线分析仪表已经在石油、化工和电力行业得到广泛应用,检测技术已经相当成熟。


6.振动监视。该功能主要实现对于燃机、发电机、汽轮机和重要旋转机械的振动监测,实现振动突然明显上升或者下降时报警,评估标准是与稳态振动值的偏差值,参考值主要依据机组稳定运行工况下所采集到稳定的振动数据。可能影响振动监测功能的因素有:机械转动特性的变化、设备工作特性的变化、燃机燃烧出现波动以及旋转机械设备运行工况调整。为了更有效地实现旋转机械的监视,可将振动数据与负荷变化、工况调整相关数据进行关联。该功能实现主要依据现场振动测量信号,因此尽可能保证重要旋转机械的测量准确性和测量可靠性,与其它信息的关联也可以通过数据参照实现,技术难度不大。


7.运行时间计算。该功能主要是为了测算机组运行时间,对比机组各子系统设备允许的运行时间,评估机组健康状况和设备可靠性。燃气发电机组由于启停频次较多,因此该运行时间的统计并不能局限于机组正常启动后运行时间,而是需要考虑到机组启动时的状况、运行期间有无异常等诸多因素。设备启动时状况主要考虑由于机组停运后再次启动时机组状况不同以及启动对设备可能造成的影响,判断依据为机组工况温度或者启动距上次停运间隔时间;而运行期间有无异常则是考虑运行期间发生异常对设备使用寿命造成的影响。除正常运行期间计时所得时间外,还要评估以上因素所得的结果,将两者相加就可以得到各子系统设备各自的运行时间,该功能的关键就在于评估和计算过程,实现难度较大。


8.燃机出口温度监视。燃机出口温度监视主要监视机组启动、运行和停运期间燃机出口温度测量状况,通过对比实际测量温度与经环境温度综合燃机点火前出口温度修正后所得的系统设定温度的差值,以此判定燃机本体性能、燃烧稳定性和燃料系统是否正常。该功能触发条件是燃机已点火且开始升速,可能影响燃机出口温度监视的主要因素有:轴承状态异常、轴承油压异常、SFC故障、燃料系统温度和压力异常以及燃机EH油系统压力异常,可能触发的结果有:燃机出口温度高、燃机出口温度正常和燃机出口温度低。参考值的选取是根据启动距离燃机上次停运时间长短所处状态,即:冷态、半暖态、暖态,所得到的启动过程的数据值作为设定值的参考依据。考虑到燃机出口温度设定值是根据环境温度和燃机点火前出口温度信号综合所得的计算结果,由于燃机点火前出口温度和燃机状态有关,所以该设定值的差异性可能较大,极端情况下可能出现设定值不可用的状况,这时需要用出口温度平均值作为设定值。实现该功能,会用到部分燃机内嵌式算法,且受到不可控因素较多,有一定的实现难度。


9.设备劣化计算。主要计算透平缸壁、余热锅炉管材热态劣化结果,完成燃机和余热锅炉低循环阶段劣化、应力循环劣化和蠕变劣化三种不同类型炉性能劣化监测。实现该功能所需要提供的材料包括设备部件的几何构造、材质、设计材料和运行工况参数,影 响该功能可能的因素有:部件热负荷下运行时间、部件使用寿命、使用时最初劣化程度。由于该功能实现需要较为详细的部件原始资料以及对于燃机和余热锅炉材料受到启停和运行期间突发状况受到的影响进行透彻的分析,实现难度较大。


10.燃气发电机组当前工作特性监测。该功能以能量守恒为原则,通过收集机组运行中相关参数,完成机组运行期间实际状态评估、当前工况下机组指导参数计算、换算为标准工况下参数情况以及指导参数。主要采集的参数有:机组负荷、燃机压气机入口温度、燃料成分分析结果、燃料质量流量、排烟中所含氧气量,分析结果包括:压气机入口质量流量、压气机压气比、质量比与压力比对应关系、压气机出口温度、恒熵下的压气机效率、燃烧室差压、恒熵下的透平效率、燃机出口温度、燃机出口排烟质量流量、燃机-发电机效率。通过对比实际值与指导参数的对比,可以指导运行人员完成相关调整。该功能要求必须对于燃机工作特性有很深的研究,并掌握算法实现,实现难度很大。


四、结论


从燃气发电机组推行状态检修的必要性和所应具备的前提条件以及燃气发电机组状态检修关键技术来看,实施状态检修可以同时提升燃气发电企业综合竞争能力和企业效益,燃气发电机组状态检修前景光明。


鲜花

握手

雷人

路过

鸡蛋

最新评论

QQ|Archiver|手机版|小黑屋|航空发动机&燃气轮机之家 ( 沪ICP备16010109号  

GMT+8, 2017-8-17 03:28 , Processed in 0.073572 second(s), 19 queries .

Powered by Discuz! X3.2

© 2001-2013 Comsenz Inc.

返回顶部