燃气轮机变工况性能/燃气轮机变工况性能
正文/燃气轮机变工况性能
　　在变工况下，燃气轮机应能：不超温，即从到的燃气初温t3应低于透平所允许的最大温度值t3；不超速，即n应低于转子强度所允许的最大值n；压气机不;同时还希望功率P降低时，效率η下降得较慢,并有利于实现快速起动和加载等。燃气轮机经常是在变工况下运行的，因而了解它的变工况性能，对于正确地设计、选择和使用燃气轮机都很重要。影响燃气轮机变工况性能的有不同轴系方案、变化、加载过程、起动过程和几何形状等因素。 　　不同轴系方案的影响&　燃气轮机的变工况性能，除与压气机、燃烧室和透平等部件的性能以及循环方式有关外，还与轴系方案密切有关。图1的3种轴系方案中,以单轴和分轴方案用得最多。不同轴系方案中压气机和透平的排列组合各不相同，它们在变工况下相互匹配关系的变化也必然不同。负荷变化对燃气轮机的影响与压气机是否联轴有关。单轴的联轴，负荷的转速变化直接影响压气机，对压气机工况影响较大；分轴和三轴的都不联轴，负荷的转速变化对压气机工况影响较小。因此，不同轴系方案燃气轮机的变工况性能是不相同的。 燃气轮机变工况性能&燃气轮机变工况性能　　&　图2为最简单的燃气轮机的性能,下角标"0"表示设计值。图2a中的阴影区为安全运行区，它由不超温、不超速和不喘振等限制线所围成，范围较小。图中还画出了带动两种典型负荷n=n0的恒速负荷和P ∝n3的螺旋桨负荷(变速负荷)时的工作线,其中后者在低工况时因而不能运行。图2b是在带动上述两种负荷时效率η和燃气初温t3 的变化情况,它们都随功率P 的降低而下降。其中，对于简单循环,在带动上述两种负荷时，η的变化相近；对于回热循环（见），在带动变速负荷时随着P 的降低，η 的下降显著变慢，以至在P下降后的 η比带动恒速负荷的η高得多。因此，单轴燃气轮机在带动不同负荷时的性能差别较大，带动恒速负荷时能良好地运行，而带动变速负荷时就可能出现喘振，使运行受到限制。这种现象是由于压气机与负荷联轴所致。此外，单轴燃气轮机的扭矩性能差，输出扭矩Μ随着n的降低而下降,不能适应车辆牵引负荷Μ增加的要求。 　　&　它的透平分为两个，一个带动压气机，一个作为动力透平带动负荷，因而能避免单轴燃气轮机中压气机与负荷联轴的现象。在图1的分轴方案中，压气机、燃烧室和高压透平这3个部件组成燃气发生器,供给动力透平（即低压透平）以一定压力的高温燃气。图3表示分轴燃气轮机的性能。在图3a中的阴影区内,一般能满足t3≤t3，因而是安全运行区。与图2a相比较,图3a的安全运行区显著扩大，不仅在带动螺旋桨负荷时能良好地运行,而且在输出转速n2为零时,燃气轮机仍能运行，这是单轴燃气轮机无法做到的。在采用回热循环时，分轴带动恒速负荷或变速负荷时，都与单轴带动变速负荷时的情况相似，即随着P 的降低 η下降缓慢。 燃气轮机变工况性能　　对应于具体的负荷，有图3b的分轴燃气轮机的扭矩性能,随n2的降低,Μ增加,至n2＝0时达到最大扭矩Μ。它比设计值Μ0大一倍以上,因而扭矩性能良好，这是单轴燃气轮机无法比拟的。因此，分轴燃气轮机还适用于车辆牵引负荷。 　　但在分轴燃气轮机中，由于动力透平不与压气机联轴，在负荷功率变化时转速易波动，突时易超速。因此，在电站带动发电机（恒速负荷）时，分轴燃气轮机不如单轴的好。而且在低工况下，分轴燃气轮机的n1下降较多，会出现压气机喘振问题，须采用放气等防喘振措施。随着燃气轮机设计压缩比的提高，喘振问题变得更为严重，必须用更有效的措施来避免喘振。 　　三轴燃气轮机&　图1为三轴燃气轮机，是把分轴燃气轮机中单转子的燃气发生器变为双转子而得到的。它在P降低时，n1比n2下降得快，能协调高、低压压气机的工作，使压气机在低工况下不易喘振,因而能选用比分轴燃气轮机更高的设计压缩比,以达到更高的效率。三轴燃气轮机的变工况性能与分轴的相似，但随着P的降低，η的下降会比分轴的缓慢一些。 　　大气参数变化的影响&　大气温度ta和大气压力pa的变化对燃气轮机的性能影响很大。例如单轴燃气轮机,当ta由15℃降至－20℃时，P 和η分别增加25～30％和5～8％左右；当ta由15℃升高至40℃时,P和η分别降低17～22%和5～8%左右。ta的变化还影响安全运行区,ta＞tao时安全运行区缩小,ta＜tao时则扩大。η基本不受pa变化的影响，而P 则大体上正比于pa的变化。对于分轴和多轴的燃气轮机来说，ta和pa的变化对其性能的影响与单轴的相似。 　　因此，在夏季或热带地区，燃气轮机的P 和 η都会降低，在冬季或寒带地区则提高。在高海拔地区，pa和ta均低，前者使P下降,后者则使P下降的程度变小,且使η提高。而活塞式内燃机在高海拔地区P下降严重。因此，燃气轮机适用于高海拔地区。 　　加载过程的影响&　加载属于过渡过程。单轴燃气轮机带动恒速负荷时，加载过程的转速基本不变，燃气温度变化引起的热应力限制了加载的速度。单轴燃气轮机带动变速负荷时，加载即加速，会多消耗一些功来使转子加速，故t3 较高，有可能超温和引起喘振。对于分轴燃气轮机，由于n1 是变的，加载过程与单轴变转速的相似。 　　起动过程的影响&　起动过程是指燃气轮机由静止状况起动、加速至空载工况的过程。开始时由起动机带动燃气轮机冷加速,到点火转速(单轴燃气轮机是15～20％n0 )时,燃烧室中开始喷入燃料并点火燃烧，进入热加速阶段。到脱扣转速(单轴燃气轮机是45～60％n0 )后，起动机脱开，燃气轮机自己加速至空载工况。在起动过程中，燃气轮机由冷态变为热态，热应力问题严重，形成热冲击，对寿命影响很大。此外还有喘振问题，压气机需要采取放气等防喘振措施。 　　变几何的影响&　燃气轮机的变工况性能，还可通过控制部件性能在变工况下的变化来改善。采用通流部分的几何形状能够变化（简称变几何）的压气机和透平能达到这个目的。常用的变几何是在压气机和透平中采用可转动的（简称可调静叶），使叶片的安装角随燃气轮机工况的需要而变化。通常，把这种用可调静叶的燃气轮机叫做变几何燃气轮机。 　　压气机的可调静叶用于进气端，主要是为了避免喘振，有利于燃气轮机的起动和扩大安全运行区。不少高压缩比的压气机采用多列可调静叶，以求更有效地改善压气机的性能。 　　透平可调静叶，一般用于分轴燃气轮机的动力透平中。它能改善分轴燃气轮机的加速性能和实现动力制动，在同时用回热循环时,还能使η在宽广的P 变化范围内下降得不多。因此，车辆燃气轮机一般都是有回热的变几何分轴燃气轮机。 　　参考书目 　И.В.柯尔著,樊介生、高椿译:《燃气轮机装置的变动工况》,上海科学技术出版社,上海，1965。&
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> &>&&>&燃气轮机发电机组黑启动方案探讨(1)
燃气轮机发电机组黑启动方案探讨(1)
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& 所属频道: & &
摘要:不同电厂的黑启动方案由于机型和系统接线的差异而千差万别。但黑启动过程设计中的关键因素如黑启动负荷加载顺序、黑启动柴油发电机组选型、死母线合闸、孤岛运行控制等却有着原理一致性和可归纳性。基于9E机组的黑启动成功案例，阐述燃气轮机发电机电厂黑启动必须考虑的重要负荷顺序以及黑启动柴油机的选型计算过程。对死母线合闸、孤岛运行控制等黑启动方案中关键步骤进行原理描述和经验总结，并介绍了优化方法和现场经验，提醒需要注意的特殊环节，为今后黑启动方案设计提供参考和借鉴。黑启动是在黑网或丢失外部电力的情况下以恢复电站供电的过程。其作为紧急方案来给区域电网恢复供电。电网的大面积黑电事故使电网对电厂的黑启动能力日益重视。由于电网在黑启动机组的启动时间、加载限制和辅助系统上的额外要求,不是所有的机型都适合黑启动。燃气轮机能够快速启动、宽幅加载和灵敏响应，电站设计上稍加改进就可以成为合格的黑启动电站。在紧急情况下，可由就地的黑启动柴油发电机发电来提供必要厂用电源以实现燃气轮机启动。由于燃气轮机机型众多，同一机型也有单轴多轴等不同配置，同时系统接线方式也不相同，所以不同电厂的黑启动方案间千差万别而缺少系统性总结和归纳。但黑启动方案中的关键因素如负荷清单和加载顺序、黑启动柴油机的选型和计算、死母线合闸、孤岛运行控制等却有着原理一致性和可归纳性。以下逐一阐述几个方面。1 电厂黑启动负荷一般的燃气轮机电厂都需要黑启动柴油发电机在外部黑网时来提供电力给辅助电气设备以保证燃气轮机的顺利启动。考虑到柴油发电机组的经济性，不可能所有负荷都联接到黑启动电源上。往往要进行筛选而只留下关键负荷即黑启动负荷，例如必要的燃料供给和冷却系统等。由于机型和系统配置以及厂用电接线的差异，不同电厂的黑启动负荷差别很大。例如，有些使用电动机驱动燃气压缩机的电站,该电动机就占了很大负荷比重;对于需要氮清吹和置换的低热值燃气机组,需要考虑氮气系统负荷;对于单轴的燃气-蒸汽联合循环机组，还要考虑汽轮机启动时的冷却蒸汽系统负荷等等。简而言之，黑启动负荷的选择必须因厂而异，其核心标准是必须满足燃气轮机启机时的工艺和控制要求。1.1 无需黑启动柴油发电机的6B系列燃气轮机需要特别指出,由于6B系列燃气轮机可配备柴油机作为起动装置，而且配有蓄电池供电的直流盘车棘轮泵、直流润滑油泵、及黑启动逆变器以提供点火器电源;因此，即使在不配备柴油发电机的情况下，6B 燃气轮机仍然可以独自实现从低速盘车到高速盘车一直到点火加速的一系列黑启动过程。由于配有蓄电池供电的直流盘车棘轮泵，6B 燃气轮机可以在黑网情况下保持低速盘车并随时启机。但在黑启动情况下，必须通过调节直流润滑油泵的可调励磁电阻来提高油压，使之高于压力开关63QT (润滑油压力低跳闸)。同时启动程序也必须进行相应修改，使燃气轮机黑启动依托于应急直流润滑油泵，而不是正常的辅助交流润滑油泵。配备柴油机作为起动装置的6B系列燃气轮机由于不需要黑启动柴油机，而使黑启动方案更加经济和方便。在必要时该型燃气轮机也可作为黑启动电厂的黑启动电源，以替代大容量的黑启动柴油发电机。1.2 黑启动柴油发电机除了上文提及的使用柴油机作为起动装置的6B系列燃气轮机外，其他类型燃气轮机都需要黑启动柴油发电机来提供电力给中压启动装置和重要的低压负荷如润滑油、密封油及必要的风机等实现黑启动。由于费用原因，黑启动柴油发电机不宜设计过大，但必须满足重要辅助设备运行要求。客户往往希望燃气轮机控制系统能限制某些不必要的燃气轮机负荷如风机等在黑启动过程运行来减少黑启动柴油发电机的耗电,从而能使用经济节省的柴油发电机。但燃气轮机控制系统不会为此而另外设计整个燃气轮机发电机组的启动程序。不过，我们可以人为地或利用DCS来操控某些负荷使之成为不同的时间序列，以避免启动电流的叠加，由此来减少柴油发电机的尖峰负荷。1.2.1 负荷顺序表以下为整个电厂的负荷顺序表：顺序 0: 已在线的不受控负荷，和母线同时带电 ;顺序1: 母线带电后10s内投入;顺序2: 母线带电后10s到1min内投入;顺序3: 燃气轮机马达控制中心已存在的负荷，和母线同时带电;顺序4: 轮控盘控制的负荷，启动令时立即启动;顺序5: 轮控盘控制的负荷，点火时立即启动;顺序6: 轮控盘控制的负荷，转速达到14HS (95% 满转速)时立即启动。1.2.2黑启动必要的电站负荷在燃气轮机所带的辅助负荷之外，黑启动还必须考虑必要的电厂辅助负荷。表1为典型9E多轴联合循环电站的黑启动负荷(低压)清单。注意：燃气轮机马达控制中心(MCC)提供的负荷为燃气轮机所带的辅助负荷。在该方案中，电厂的必要设备在燃气轮机MCC受电前先受电。
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淘豆网网友近日为您收集整理了关于#6#7汽机C修后整组启动方案的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：- 1 -珠海深能洪湾电力有限公司2011 年#6#7 机组 C 修后整组启动方案编写:关军吕强黄伟杰刘霞练小斌审核: 王伟发批准: 李炼- 2 -一、整体计划 24/1 结束相关检修工作票,运行人员检查系统。完成#4炉上水及相关工作,投入#6 机连续盘车。 25/1 完成#6 机燃用柴油的空载满速试验,开#4 炉挡板升温。投入#7 机连续盘车。 26/1 完成#6#7 机整套启动试验(全厂计划气量 55 万方),根据启动试验情况(特别是#7 机振动测试情况)再调整两套机组运行方式。根据#7 机动平衡调整需要安排 27/1、28/1、29/1 的启机方式。 29/1 按计划恢复#6#7 机组备用。有关启机注意事项请按以下相关要求执行。启机前检查全部工作票已收回,安全措施已恢复。参照《运行规程》“启动前的检查”对相关系统进行检查。对#6#7 变压器***继电器进行放气,并检查各部位是否渗漏油。检查保护装置和二次回路均正常,检查定值和压板正常,没有报警。逐个检查天然气模块的阀门位置应位于运行状态。- 3 -二、#4 炉上水及相关工作安排1、上水及试运泵组#4 炉 C 修后计划 24 日上午给水箱上水(二高水位),下午 2 点试运高、低压给水泵,向高、低压汽包上水(二高水位);然后启动#1低压循环泵,#2 高压循环泵打循环,试运 2 小时; 泵组试运后,将全部炉水放空。注:上水时打开高、低压循环泵出口电动阀;打开各受热面、汽包、启动排空等放气阀排气。2、反冲洗及水压试验25 日早上第二次上水,上午进行高、低压水压试验,持续 1 个小时,检查汽水系统泄漏情况。启动高压给水泵(变频),高压压力打至 3.5MPa(高压主汽集箱压力表);启动低压给水泵,低压压力打至 0.5MPa(低压主汽集箱压力表)。发电部检修打开水平烟道人孔门,检查受热面有无泄漏。水压试验时同时进行高低压汽包汽水分离器及高低压过热器浸泡、冲洗。通过高、低压主汽集箱疏水管排水,并通知化水取样,炉水电导率在 1.0 以下时,冲洗结束。- 4 -三、 GT6 燃机 C 级检修后开机1. 全部工作票已收回,安全措施已恢复,内环水已加满2. 参照规程第一部分第二章第一节“启动前的检查”,进行检查3. 检查天然气模块的阀门位置应位于运行状态4. 用天然气置换氮气,检查天然气粗滤是否泄漏5. 投入 88QA 滑油泵运行不小于 1 小时6. 投入盘车运行不小于 24 小时, 注意听杂音7. 水洗燃机压气机、透平各 20 分钟8. 运转 88TK1/2,88BT1/2 检查转向9. 燃油系统充油排气并检查喷嘴前燃油压力10.确认抑钒剂数量11.选用柴油或天然气,启动燃机至空载满速,检查管路漏油漏气情况12.加载:25MW-50MW-75MW-基本负荷,观察记录参数,巡视检查13.停机,记录惰走时间14.盘车,注意听杂音- 5 -四、#4 炉启动注意事项1. 按照《9E 锅炉运行规程》第二章第一节进行启动前检查,其中对各系统阀门(尤其是本次检修过的阀门)的开关状态进行详细检查;2. #4 炉 C 修(15 天)后,25 日首次冷态启动,锅炉计划煮炉,由于燃机运行时间短,锅炉全开挡板。注意观察主烟囱有无黄锈及干灰飘出,并注意风向,避免环境污染;26 日的锅炉启动方式按专工留言要求进行;3. 启动过程中,锅炉升压到 0.5MPa 时,通知检修热紧高、低压汽包人孔门螺栓;4. 启动过程中通过定排、连排等加强排污,关注汽水品质;5. 重点关注锅炉泵组运行是否正常(#1、#2 低压给水泵,#1 低压循环泵,#2 高压循环泵进行了大修),请注意巡视检查,测量振动、轴承温度,确认冷却水、电机电流、泵出口压力、流量等是否正常;6. 密切关注各系统阀门是否泄漏(外漏和内漏),用测温枪测量阀体温度(一般应在 60℃以下);观察烟道系统人孔门是否漏烟气,汽包及给水箱人孔门是否漏蒸汽等;7. 测量高、低压汽水管道系统外保温温度是否在 50℃范围内,尤其是 8 米层高压过热蒸汽管道保温温度;8. 发现异常及时通知相关人员。9.- 6 -五、汽轮机整组启动方案总则:为了#7 机 C 修后调试工作能顺利有序地进行,并顺利完成各项调试任务,确保机组启动成功,特制定本方案、措施,望大家熟知并认真执行。启动任务和目的1 、进行机组整套启动、调整、试验、并网带负荷,通过 24 小时满负荷试运行。2、检测、调试和考验汽轮机各项控制系统的静态、动态特性,使其满足要求。3、监测与考验汽轮发电机组在各种工况下的运行状况,使其满足相关要求。4、记录、采集机组所有设备和系统在各种工况下试运的修后数据,积累有关原始技术资料,为以后机组安全经济运行和检修提供依据。汽轮机冷态启动1、确认按汽轮机规程对启动前的检查及试验工作已全部正常,无任何影响机组启动的情况。2 、按规程要求启动各辅助系统。3 、按规程要求启动汽机。(1)冷态启动前检查完毕,确认所有保护投入。(2)遥控脱扣一次,结果正常。(3)就地脱扣一次,结果正常。(4)投汽轮机汽封系统及低压缸汽封减温水系统,低压缸汽封供- 7 -汽温度保持在 150℃,压力 0.101~0.1275MPa,进入汽轮机轴封内的蒸汽应保持 14℃以上的过热度,在盘车投入前不得将汽封蒸汽系统投入使用。(5)超速保护静态试验动作正常。(6)当真空达到-85 Kpa 后,根据锅炉要求投入高压旁路和补汽旁路。(7)投入后汽缸喷水,控制排汽温度≯65℃,短时间内也≯80℃。(8)调节润滑油温度在 38~42℃,油压在 0.096~0.124MPa。(9)操作 DEH 系统进入操作员自动方式,通过 CRT 确认正常。(10)真空达到–75Kpa 及以上。(11)要求锅炉将主汽参数调整到:2.0~2.5 MPa / 300~350℃,并确认。(12)汽轮机挂闸,确认高压主汽门全开,高压调节汽门仍然处于关闭状态;(13)在 DEH 上设定目标转速 600 r/min,升速率 120 r/min。(14)联系值长和锅炉专业,控制好主汽温度和压力,准备冲转。(15)在 DEH 画面上,按下“进行”,确认转速上升。(16)汽机冲转后,就地检查盘车应脱开,否则手动停运盘车。(17)冲转转速到 600r/min 后,暖机 15 分钟。(18)进行听音即摩擦检查,确认机组振动正常,各轴承进、回- 8 -油压力、温度正常,无漏油、漏汽现象。(19)低速暖机后联系锅炉操作人员注意汽温、汽压及汽包水位,设置目标转速 1000 r/min,升速率 240 r/min,在 1000rpm 左右暖机10 分钟,并对机组进行全面检查。(20)在 DEH 画面上按下“进行”,继续升速。(21)当转速升至 3000r/min 时,全面检查,暖机 20 分钟。(22)通过临界转速时,在 DEH 画面上监视各瓦最大振动不超过0.254mm,确保机组平稳而快速地通过临界转速。(24)升速到 3000 r/min,此时对汽机本体及各相关管道疏水进行一次全面检查,以确保本体及各管道疏水畅通;检1播放器加载中，请稍候...
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