提高燃气-蒸汽联合循环机组燃机盘车一次投运成功率

提高燃气-蒸汽联合循环机组燃机盘车一次投运成功率

黄垚,姜舒弘

（浙能长兴天然气热电有限公司  浙江长兴   313100）

摘要：本文针对西门子 SIEMENS（ SCC5-4000F（X））单轴燃气-蒸汽联合循环发电机组（单机容量435MW），燃机做为电网构架中重要的调峰机组，具有启停迅速快的特点，而机组启动前的重要环节之一就是投运燃机盘车，因西门子9F级燃气轮机采用单轴布置，轴系较长，盘车投运成功率并不是很高，本文提出优化措施，提高盘车一次投运成功率。

关键词：西门子；盘车；投运成功率；优化措施

1.前言       

随着近年来社会用电稳步提升，浙江省做为能源大省，能源结构更为复杂，浙江省电网调度台给燃机电厂下达启动指令一般只提前8-12小时，机组启动前第一个环节就是投运盘车装置，盘车装置的及时投运，关乎到机组能否按计划并网发电。本文根据长兴天然气热电有限公司机组（西门子9F级燃气轮机）运行情况，提出可行性方案提高盘车一次投运成功率。

2.盘车装置投运规范

长兴燃气-蒸汽联合循环机组盘车装置采用液压驱动，润滑油和顶轴油系统共用一个油箱。燃气轮机液压盘车装置结构如图 1 所示。它安装于燃机压气机轴承座端盖外侧，工作油源来自顶轴油系统，而润滑油起到盘车装置退出后的润滑和冷却作用。它主要由外壳、液压马达、啮合齿轮、液压油缸以及控制电磁阀等部件组成。啮合齿轮安装在旋臂上，液压油缸推动旋臂运动，使啮合齿轮与燃机转子上的齿圈啮合。液压马达把顶轴油的压力能转换成机械能，通过啮合齿轮把驱动力传递给燃机转子。燃气轮机盘车装置的投入方式有两种。一是燃机静止状态投入盘车。在燃机转子静止时，液压马达关断电磁阀处于关闭状态，两个啮合电磁阀先行开启，推动摇臂与中间轴齿轮圈啮合。随后，关断的电磁阀将开启，同时流量控制阀逐渐开启到预设阀位，燃机进入盘车状态。二是燃机停机减速滑行时的自动盘车。在燃机转子惰走过程中，如果转速降至盘车预设转速以下或低于盘车马达转速而无法直接啮合时，流量控制阀将会跟随燃机当前转速同步调整液压马达转速。当燃机转速与马达转速同步时，两个啮合电磁阀开启，将摇臂推动到与中间轴齿轮圈啮合位置，然后流量控制阀将逐渐开启到预设阀位，燃机进入正常盘车状态。下文主要针对燃机静止状态投入盘车的分析。

图1 盘车装置结构图

运行规程要求机组点火前盘车连续运行6个小时，所以是否能成功投运盘车装置成为重要环节，直接影响是否能按电网调度指令完成发电任务。早在2019年长兴天然气机组出现过，连续4次投运机械盘车装置均失败后造成盘车马达损坏的事故，所以后来公司下发关于投运盘车装置的技术文件，文件要求如果盘车装置首次投运失败，要联系检修人员进行手动盘车，由于耗费时间比较长，所以提高盘车投运一次成功率显得尤为重要，通过以下措施已将长兴燃气-蒸汽联合循环机组盘车一次投运成功率提高到90%以上。

3.影响燃机盘车一次投运成功率因素及应对措施

3.1润滑油温度对盘车启动的影响

根据运行规程当主油箱温度低于20℃时禁止机组启动，因为温度过低，造成润滑油的粘度过大，油流动性变差的同时油膜建立也受到影响，根据调查分析当主油箱温度低压45度时盘车装置无法投运。润滑油温度对盘车投运的影响见图2。

红色曲线为润滑油温度，黑色曲线为盘车投运指令信号，蓝色曲线为转子转速

图2润滑油温度对盘车投运的影响

优化措施：投运盘车前，使润滑油冷油器后温度快速升至45℃以上。如果能在主油箱油温低于30°时启动主油箱加热器，使油箱温度始终维持在较高基础温度，既能应对燃机快速启动的特性，又能顾及经济性方面的考虑。其次当调度下达机组启动命令后立即启动润滑油泵及顶轴油泵，在机组其他准备工作进行时，就能利用系统循环快速提升主油箱温度。利用主油箱加热器及油系统打循环方法可有效加快盘车投运进度，平均缩短一小时盘车启动准备时间。

3.2各轴承大轴顶起高度对盘车启动的影响

    SIEMENS（ SCC5-4000F（X））单轴燃气-蒸汽联合循环发电机组转子各轴承大轴顶起高度在 0.08 ～ 0.10mm 取优。燃气轮机停止运行后，应确保燃机各轴承大轴顶起高度在规定范围内，各轴承大轴顶起高度不合格，将影响轴系静态平衡，造成转子与轴瓦的静止摩擦力过大，直接影响盘车投运一次成功率。长兴燃机电厂在机组检修期间联系厂家调整机组各轴承顶轴油进油压力，匹配出合理的大轴顶起高度，使燃机转子各轴承顶起高度在 0.08 ～ 0.10mm，并定期检查顶起高度是否有变化。

图3大轴顶起高度及轴承进油压力调整情况

优化措施：在今年4月至5月机组检修期间，经过和厂家多次调整并确认，调整出最适合长兴燃机的轴承顶起高度及各轴承顶轴油进油压力见图3。长兴燃机在6月至11月期间的13次投运盘车操作一次成功次数为12次，完成目标要求。

3.3盘车装置啮合齿轮力矩对盘车启动的影响

长兴燃气-蒸汽联合循环机组采用顶轴油系统驱动盘车装置，液压马达关断电磁阀处于关闭状态，两个啮合电磁阀先行开启，推动摇臂与中间轴齿轮圈啮合。随后，关断的电磁阀将开启，同时流量控制阀逐渐开启到预设阀位，燃机进入盘车状态。因考虑到原有盘车装置启动力矩偏小的因素，某些情况下无法满足盘车装置顺利投运，因此我厂通过技术改造，避免因启动力矩偏小造成盘车一次投运成功率不高的现象。

优化措施：通过与盘车装置厂家沟通，最终决定更换盘车装置齿轮组，适当提高了盘车装置啮合齿轮力矩，在顶轴油母管压力不变的前提下，有效的提高了长兴燃机盘车一次投运成功率。

4.结论

从社会效益上来看，提高燃机盘车投运一次成功率，有利于缩短冷态启动准备时间，提高了机组响应电网负荷需求速度。从经济角度来分析，提高燃机盘车投运一次成功率，提高燃机盘车稳定性，降低了因延时并网导致省调考核的风险（延时8小时并网，省调将给与50万考核），希望本文能为各燃机电厂减少经济损失做出一定贡献。

参考文献：

[1]西门子F级燃气轮机技术问答，卢广法主编，—杭州；浙江大学出版社，2015.10 

[2]液压与气压传动，左健民主编，—5版，—北京；机械工业出版社，2016.4（2018.9重印）

[3]西门子F级燃气轮—蒸汽联合循环发电机组培训教材，卢广法主编，—杭州；浙江大学出版社，2014.3

作者介绍：

姜舒弘（1989年出生），男，浙江长兴，本科，助理工程师，从事燃机运行工作。

黄垚（1991年出生），男，浙江长兴，本科，助理工程师，从事燃机运行工作。