9001燃气轮机技术讲座
燃气轮机技术讲座
第一章 MS9001E型燃气轮机本体结构
第一节 概述
简单联合循环燃气轮机发电装置一般由压气机、燃烧室、透平、控制系统、发电机和其它基本辅助设备组成.燃气轮机将气体压缩,加热后在透平中膨胀作功、驱动发电机输出电能,实现热电转换的循环过程. #10燃机是一台GE公司生产的PG9171E型燃气轮机。燃机由一个额定功率为1000W的启动马达,一个17级的轴流式压气机、一个由14个燃烧室组成的燃烧系统、一个3级透平转子组成。轴流式压气机转子和透平转子由法兰连接,并有3个支撑轴承。燃机的发电机是空冷、三相、二极、3000rpm转速、50HZ频率的交流电、实心铸铁转子的同步发电机。发电机的输出功率为120MW(在基本负荷下运行)。励磁机是带有旋转二极管整流的交流励磁机。励磁方式为无刷励磁。
空气以大气压力经进气室过滤、消音后进入压气机,在压气机中加压后进入中央14个环型布置的分管燃烧室,经燃烧后形成高温烟气;高温烟气进入三级透平膨胀作功输出轴功,一部分作为压气机压缩用,另一部分驱动发电机输出电能,排气经环型扩压器和出口导叶进入余热锅炉或直接排入大气.
第二章 MS9001E燃机管路系统
9001E型燃机管路系统主要包括:
(1)润滑油系统
(2)液压油系统
(3)跳闸油系统
(4)IGV系统
(5)启动系统
(6)雾化空气系统
(7)密封冷却系统
(8)冷却水系统
(9)通风加热系统
(10)前置油系统
(11)液体燃料系统
(12)火灾保护系统
(13)进气和排气系统
(14)液体清吹系统
(15)水洗系统
第一节 润滑油系统
润滑油系统的作用:在机组启停及正常运行过程中向燃气轮机和发电机的轴承、透平的辅助齿轮箱提供数量充足、温度与压力适当的、清洁的润滑油,防止轴承烧毁、轴颈过热造成弯曲而引起振动. 润滑油还给以下几个部分供油:
(1)给液力变扭器提供动力油和润滑油
(2)经过滤后作为液压控制油
(3)为跳闸油系统供油
(4)给顶轴油系统供油
主油泵由辅助齿轮箱驱动,出口压力经减压阀VR-1整定后稳定在7bar左右.
由立式交流电机驱动的辅助滑油泵88QA-1为浸入式离心泵,出口压力约为7.4bar;由立式直流电机驱动的应急滑油泵88QE-1也是浸入式离心泵,出口压力约为1.4bar.
滑油系统配有两只冷油器,并联布置,运行时一台工作一台备用.冷油器中的冷却水量由温度控制阀VTR-1来调节,它的控制信号来自冷油器下游的滑油母管内的传感温包.
滑油系统中设有两个滑油滤网,并联布置,一台工作一台备用.
轴承母管压力由调节阀VPR2-1来调整,整定值约为1.8bar.
为了保证滑油的压力和温度在正常范围内,在管路上装有一些压力开关和温度开关,它们的功能如下:
(1)63QA-2:滑油压力低开关,装在滑油滤网后,当滑油压力降2.8bar
此压力开关打开,MKV发滑油压力低报警,启动交流滑油泵,使滑
油压力恢复正常;当滑油压力继续下降至0.42bar时启动直流滑油泵.
(2)63QT-2A和96QT-2A:滑油压力低跳闸开关,装在发电机轴承滑油
母管上,当进入发电机滑油母管上的压力降到0.55bar时,MKV发
滑油压力低跳闸报警.MKV接到63QA-2、63QT-2A和96QT-2A
三个开关中的指令后,经2/3表决后发出遮断指令.
(3)LTTH-1A、1B,LTTH-2A、2B,LTTH-3A、3B:滑油温度开关,装
在轴承母管上,当滑油温度上升到73℃,开关动作MKV发滑油温
度高报警;若滑油温度上升到80 ℃,MKV发滑油温度高跳闸报警,
MKV接到这三个温度开关的跳闸报警后,经过2/3表决后发出停
机指令.
(4)63QQ-1:滑油滤网压差高开关,整定值15PSI
63QQ-8:液力变扭器油滤压差高开关,整定值1.5bar
为了使滑油系统有充足的油量和保证油的合适黏度,在滑油箱上还设置了液位开关、液位表和温度开关,另外为了更好的监视各瓦的滑油温度,在各瓦的回油母管上都装有温度开关:
第二节 液压油系统
液压油系统是给液压执行机构提供清洁而又具有足够压力的液压油.
主液压泵是可调压的变排量泵,由辅助齿轮箱驱动,泵上装有一调压阀VPR3-1,用来调整和控制液压泵的油压.液压油供给总管上装有一只逆止阀VC3-1、一只可调减压阀VR21-1和一只排气阀VAB1-1.
在启动过程以及低转速的情况下,由辅助液压油泵给液压执行机构供油.
液压油由滤网出来后进入液压油母管,该母管分成三路:一路OH-3去液体燃料系统;另一路OH-4去IGV系统;还有一路去气体燃料系统.
液压油系统中压力开关整定值:
63HF-1: 60/40 PSI
63HQ-1: 93/103 BAR
第三节 跳闸油系统
跳闸油系统作用是通过电磁阀20FL-1、20FG-1供给燃油截止阀和燃气截止阀的执行机构用油
跳闸油系统进口节流孔板作用是当跳闸油系统部件工作时,不使机组润滑油系统的油压和油量不因机组跳闸油的泄油而减少.
跳闸油系统中有六只压力开关,分别为63HL-1、2、3,63HG-1、2、3,动作定值均为1.38/1.65bar,它们均采用2/3表决.
电磁阀20FL-1、20FG-1、20TV-1在正常时带电切断放油阀,接到停机或保护遮断信号后失电接通放油路,使机组停机.
燃机的四大保护:超温保护、超速保护、超振保护、熄火保护.另外还有喘振保护、滑油油温和油压保护、火灾保护、主变差动保护.
第四节 IGV系统
进口可转导叶的作用:
(1)在燃机启停过程中起到防喘的作用
(2)通过调节IGV角度来控制燃机的排气温度,提高整个
联合循环的效率.
IGV系统中跳闸油来是控制进口可转导叶遮断阀VH3-1的动作,液压油是作为油动机HM3-1的动力油. IGV系统中设有两个位置反馈装置96TV-1、2和电液伺服阀90TV-1.可转导叶的开度通过位置反馈装置
96TV-1、2,变成一个电压信号反馈给MK-V,通过MK-V运算后给电液伺服阀90TV-1线圈一放大电流,通过90TV-1的动作来控制可转导叶的开度.
第五节 启动系统
燃机的启动必须借助外力才能进行,而停机过程中为了转子得到均匀冷却,也必须借助外部的盘车装置,我们把在燃机启动和停机后缓慢转动的冷态盘车的外部动力设备及其系统统称为启动系统.
液力变扭器能使电动机的扭转特性满足燃机在启动瞬间要求最大的启动扭矩,而当燃机转速上升时要求的启动扭矩逐渐减少的特性.
液力变扭调节电机88TM是通过调节涡轮出口导叶角度来改变变扭器的输出扭矩的目的.
液力变扭器的动力油是通过电磁阀20TU-1来控制的.启动时20TU-1带电带开,给液力变扭器充油;机组达到自持转速后,20TU-1失电关闭,停止给液力变扭器提供动力油.
燃气轮机的运行
第一节 启动前的检查
机组启动前我们必须对机组进行全面的检查,以确认机组具备开机条件:
1.输变电
2.MCC柜
3.火灾保护柜和发电机控制保护柜
4.MKV系统
5.前置油系统
6.辅机间检查
7.轮机间检查
8.发电机间检查
9.冷却水系统检查
第二节 启动操作与监视
启机前20-30分钟重油打循环
机组发启动令后轻油油泵启动(5bar),启动马达88CR启动,盘车马达88TG退出,轻油泵88FD、辅助雾化泵88AB、辅助液压泵88HQ投入,液压油压力正常(100 Kg/cm2 )
当透平转速升至>10%时,转速继电器14HM动作,液力变扭器马达88TM启动,将液力变扭器角度调至35O ,机组进入清吹程序,同时开始60秒清吹计时,清吹计时结束后,转速至约为17%,88TM启动,将液力变扭器角度调至15O,20TU-1电磁阀失电泄油,转速逐渐下降,至12%时20TU-1电磁阀带电进油,转速上升,进入点火程序,12.1%左右点火
至少两处火焰探测器探测到火焰后,点火成功,进入暖机程序,开始暖机一分钟 .负荷联轴间风机88VG投入,88TK1投入,10秒后88TK2投入 ;将透平间风机88BT由检修位转到工作位,置“AUTO”方式 ,点着火后,88TM每30秒启动正转一次,每次持续1秒,直至液力变扭器角度开大到68℃
暖机结束后,机组进入升速,机组加速过程中应注意监视各轴轴承的振动值和排烟温度场的分布状况. 转速升至大于26%时,顶轴油泵88QB退出。
机组升速至40%-50%rpm时进入一阶临界振动,70-80%进入二阶振动.
当转速升至大于60%时,转速继电器14HC动作,燃机进入自持加速阶段 ,此时辅助雾化泵88AB退出, L20AB1X由“0”转“1”,辅助雾化泵进气阀VA-22关闭 , 20TU-1失电 ,液力变扭器泄油,机组脱扣. 转速继续升至大于95%时 :
1)主画面显示:
“Startup Status”栏目显示:ACCELERATING “
Speed Level”栏目显示: 14HS
2)辅助滑油泵88QA、辅助液压油泵88HQ退出
3)电机自动启励,发电机控制盘上的励磁开关“ON”红灯亮,“OFF”绿灯灭
4)可转导叶打开至570
机组升速到空载,全面检查机组:
1)画面显示:
“Startup Status”栏目显示: FULL SPEED NO LOAD
“Speed Level”栏目显示: 14HS
2) 查滑油母管压力正常(约1.8BAR)
3)查雾化空气压力正常(约20BAR)
4)查液压油压力正常(约100 Kg/cm2 )
5)查燃油压力正常(约5BAR)
6)无异常报警
第三节 机组并网及带负荷
进入“Control”画面的“Synchro”子画面,点击“Generator Sync Mode” 栏目下的“Auto”靶标,“Auto”
灯亮。同期表正转,点击“Generator Voltage” 栏目下的“Raise”或“Lower”靶标,调节发电机电压稍高于系统电压,机组自动同期并网,发电机出口开关“Breaker”由绿转红
自动同期并网成功后 ,机组自动带旋转备用负荷5MW, 1) 防喘放气阀自动关闭,四个限位开关L33CB1O、L33CB2O、L33CB3O、L33CB4O 动作为“0”
根据机组运行的要求带基本负荷或预选负荷,由于本联合循环没有设立烟气挡板,在带负荷的过程中可根据具体情况投入IGV温控.
并网后拉开主变中性点地刀111000.
机组负荷带到20MW后,可投入“PF”控制.
燃机负荷带到50MW以后,机组允许开始切重油.
切重油的操作方法:
进入“Control”画面的“Liquid Fuel”子画面,点击“XFER Crude” 栏目“Setpoint”靶标,在弹出的窗口输入160,再点击“Fuel Select” 栏目下的“Heavy”靶标,“Heavy”靶标灯亮,开始切重油 在三通阀离开轻油位后,抑钒剂泵启动,抑钒剂流量指示FQLX1/FQLX2有读数,随着重油流量的增大,此读数也随之增大
第四节 运行中的检查
运行中须定时巡回检查并抄录规定参数
机组及辅机设备运行中的监视与检查
(1)轮控盘上机组的状态和数据的检查
(2)电气盘的检查
(3)MCC盘的检查
(4)前置切换站油系统的检查
(5)辅机及轮机间检查
(6)发电机间的检查
(7)冷却水系统的检查
(8)主变的检查
第五节 机组的主要操作
负荷的调整:根据值长的命令执行.
IGV温控的投退:在启停过程中或者带预选负荷运行时可投入IGV温控,当机组解列或者带基本负荷后推出IGV温控.
机组轻重油切换操作
润滑油过滤器切换:
1.润油过滤器切换须由值长下令执行;
2.检查确认备用过滤器处于良好的备用状态;
3.缓慢开启运行与备用组油滤之间的连通阀;
4.观察备用组油流窥窗,待油流正常后,将切换阀切至备用组,关闭连通阀
5.切换过程中,应注意监视油滤前后的压差变化,切换应迅速,不得在中间位置停留,如发生异常情况立即切回原状态,停止操作
高压油滤的切换:
1.高压燃油滤的切换应事先得到值长的许可
22 2.检查确认备用过滤器排油伐和放气的一、二次伐门均己关闭,处于良好的备用状态
3 3.缓慢开启运行组与备用组油滤的连通伐
4 4.依次打开备用滤排气的二次伐和一次伐,对备用滤充油放气,待油流稳定后关闭排气一次伐,静置1—2分钟,再次开启排气二次伐,待油流稳定后关闭排气一次伐、二次伐。如果有气排出,重复此步骤直至油滤内的气完全排出
5 5.缓慢打开备用滤进口伐,观察油压变化不超过10%,否则恢复
6 6.缓慢打开备用滤出口伐,观察油压变化不超过10%,否则恢复
7 7.缓慢关闭运行滤出口伐
8 8.缓慢关闭运行滤进口伐
9 9.关闭连通伐
10.切换过程中应注意压力变化,避免动作过快造成系统震荡,如有异常现象如压力大幅波动有抽空声,应立即按相反步骤恢复原伐门,停止切换操作
重油滤的切换
1.重油滤切换应事先得到值长的许可
2.检查确认备用滤的排油伐(HV307或HV308)和排气伐(HV306或HV309)均己关闭
3.缓慢开启备用滤的旁路伐(HV311或HV308)
4.缓慢打开备用滤的排气伐(HV309或HV306),对备用滤放气,待有油流后关闭排气伐(HV309或HV306),静置1—2分钟,再次排气,反复开、关排气伐直至油流稳定后关闭排气伐
5.将切换伐HV304快速切至备用滤
6.关闭原运行滤的旁路伐(HV308或HV311)
7.切换过程中,应注意监视油滤的压差变化和油压变化,切换应迅速,不得在中间位置停留,如发生异常情况立即切回原状态,停止切换操作
轻油滤、双联滤、液压油滤的切换与重油滤的切换类似
抑钒剂的调节
1.机组运行中Mg /V的要求:水洗后16小时以内以贝尔德光谱仪化验Mg /V数值控制在2.75~2.9之间,16小时后控制在2.6~2.75之间
2. 调节的方法有两种:
(1)调节抑钒剂泵的冲程:
调整后的冲程=调整后的Mg /V÷未调整的Mg /V×未调整的冲程
(2)调整抑钒剂泵的转速:
调整后的FA1/FA2=调整后的Mg /V÷未调整的Mg /V×未调整的FA1/FA2
.零转速投盘车操作
1.进入“Control”画面的“Start-up”子画面,点击“Mode Select” 栏目下的“Off”靶标,“Off”灯亮
2.将顶轴油泵88QB开关刀闸断开
3.点击“Cooldown Control”栏目下的“On”靶标,“On”靶标灯亮,查辅助滑油泵88QA自动启动
4.88QA运行2分钟后,合上88QB刀闸,查顶轴油泵自动启动,压力正常
5.点击“Mode Select” 栏目下的“Cooldown”靶标,“Cooldown”灯亮
1)若此时熄火不足14小时,则启动马达88CR自动启动,转速达到4%后启动马达自动 停止,转速降至
3.3%后盘车马达自动投入
2)若此时熄火已到14小时,启动马达不会自启,点击“Master Control” 栏目下的“Startup”靶标,发启动令,4秒后“Startup”灯亮,启动马达启动,转速升至4%后点击“Master Control” 栏目下的“Stop”靶标,发停机令,“Stop”靶标灯亮,转速降至3.3%后盘车马达自动投入
性能实验:
1.用秒表记录重油流量计转十圈的时间
2.按下秒表,同时记录下此时的有功电度,超过2分钟后(少于3分钟),按下秒表,记录此时的有功电度,秒表运行时间
3. 记录此时就地温度计数值合大气压力表数值
4. 打印此时运行数据画面
5. 计算水洗后重油运行时间
6. 填写性能试验表格
应急滑油泵88QE自投实验:
1.确认机组在正常的盘车状态,盘车马达88TG操作把手在“AUTO”位,信号指示正常
2.确认88QA在正常运行状态,操作把手在“AUTO”位,信号指示正常
3.查88QE开关电源已送上,操作把手在“OFF”位,信号指示正常
4.将88QA开关操作把手打至“OFF”位
5.查88QE自投正常,盘车马达88TG已退出
6.将88QA开关操作把手打至“AUTO”位,查88QA已启
7.强制L4QEZ1为“0”,停下88QE,再解除此强制,查88QE恢复备用
8.检查滑油压力正常
9.转速降至3.3%后,查盘车马达88TG重新投入
第六节 燃机的停运
机组切轻油:
进入“Control”画面的“Liquid Fuel”子画面,点击“XFER Crude” 栏目下的“Setpoint”靶标,在弹出的窗口输入20,即开始切轻油 ,切到位以后通知重油车间关闭加热器的蒸汽阀,停掉重油泵,检查抑钒剂泵已停.
机组烧轻油运行15分钟后可发停机令
机组发停机令后,投入IGV温控,推上主变中性点地刀111000,燃机负荷缓慢下降.
机组负荷降至2~3MW时解列,确认设备(参数)符合以下要求:
1) MK-V控制盘显示出口开关在断开位。
2)发电机控制盘上励磁开关“FIELD BREAKER”绿灯亮,“UNIT BREAKER CONTROL”灯亮。
3)发电机保护盘逆功率保护动作
解列后,电磁阀20CB-1失电使防喘放气阀自动打开,L33CB1O、L33CB2O、L33CB3O、L33CB4O 动作为“1” 机组转速下降,降至≤94%时:
1) 主画面显示:
“Startup Status”栏目显示:FIRED SHUTDOWN
“Speed Level”栏目显示:14HC
2) 辅助滑油泵88QA、辅助液压油泵88HQ投入
3) 可转导叶开始逐渐关闭.
转速降至50%时,辅助雾化泵88AB投入,,L20AB1X为由“1”转“0”,进气电磁阀VA-22打开 转速30%左右时,机组熄火:
1) 燃油截止阀迅速关闭
2) 主燃油泵自动停运,L20CF1X失电变为“0”
3) 辅助雾化泵88AB,透平框架冷却风机88TK-1、2,轻油泵88FD、辅助液化泵88HQ、轮机间冷却风扇88BT退出。
4) 20TU-1带电,L20TU1X为由“0”转“1”,液力变扭器进油
整个停机过程中,注意监视机组在临界转速时的最大振动及转速数值(第一临界转速:40%~50%,第二临界:70%~80%)并作好详细记录
转速降至26%,顶轴油泵88QB投入,查顶轴油压力正常,无压力低报警
转速降至3.3%,88TM启动,将液力变扭器角度调至50O ,盘车马达88TG投入
第七节 盘车和停机后检查
机组停机过程当转速下降到3.3%,自动投入低速连续盘车.
如果盘车时间未超过14小时,发现盘车停运时,应发启动令由88CR马达瞬间起动冲动转子,转速>4%后发停机令停止88CR运行
轮间温度在100℃以上时,可采用高速盘车办法来加速机组冷却,轮间温度降到120℃以下,65.5℃以上,在得到总工级别以上领导批准后,可以停盘车抢修,抢修结束后必须立即投入连续盘车 ,连续盘车投入后到轮机间听音检查,听音检查无异常后,机组高速盘车半小时再发停机令
轮间温度降到65.5℃以下,当班值长可下令停盘车,抢修结束后必须立即投入连续盘车
停机后的检查:
1.检查滑油泵88QA运行正常,滑油母管压力正常;
2 2.查顶轴油泵投入正常,顶轴油压正常;;
3 3.查机组应连续盘车;
4 4.查冷却水泵运行正常,冷却水温、滑油温度正常;
5 5.查油雾分离器抽油烟机运行正常;
6.反吹投入正常
第八节 燃机水洗
轮机必须充分冷却,轮间任一级叶轮的左右平均温度值不得超过300。F,水洗水温与轮间温度的差值最大不超过67℃,水温以82~100℃为宜
通知锅炉把除氧器补水至一定的高水位,并保持合适的水温.
采取冷拖方式来缩短水洗等待时间
1.将88AB、88FD1、2马达开关退至检修位
2.机组选择“CRANK”方式下发“START”令,并记录此时叶轮间最高温度
3.冷拖直至轮间温度与水洗水温的差值最大不超过65。C为止
水洗安措:
1 .关闭雾化空气系统总进气阀
2. 打开雾化空气系统总进气阀前、后排放阀
3.关闭雾化空气系统总出气阀
4.打开雾化空气总出气阀前排放阀AA3D
5.关闭压气机防喘阀的气源阀AD-1
6.关闭压气机压力传感器96CD气源阀AD-4
7.关闭启动失败排放阀的气源阀AD-2(两个)
8.关闭燃气清吹控制气源阀PA3
9.关闭反吹系统抽气隔离阀CA5
0.打开反吹抽气隔离阀前的低位排放阀CA15
1.关闭五级抽气去轴封的隔离阀
2..打开五级抽气去轴封隔离阀前低位排放阀WW7
13.打开五级抽气气水分离器低位排放阀CA1
14.燃烧室启动失败排放阀由排油切换至排水位
15.排气框架启动失败排放阀由排油切换至排水位
16.打开排气室启动失败排放阀的排水阀
16.关闭排气室启动失败排放阀的排油阀
17.打开排气室低位排放阀(三个)
18.打开压气机进气道低位排放阀IE4
19.打开辅助雾化泵88AB进气手阀
20.打开主雾化泵CA1排气阀
21.打开透平水洗管进水隔离阀
22.关闭透平水洗管进水隔离阀前排放阀
23.打开压气机水洗管进水隔离阀
24.打开压气机水洗管进水隔离阀前排放阀
25.断开辅助雾化泵88AB电源
26.断开轻油泵88FD1、2电源
27.手动启动透平框架冷却风机88TK1、2
28.送上压气机、透平水洗电磁阀电源开关20TW-1,20TW-2
29.MKV选择水洗状态
检查水洗泵站处于良好备用状态
对机外水洗管道进行暖管
水洗分三个步骤:清水冲洗浸泡,加药冲洗和清水冲洗 水洗结束后恢复水洗隔离安措.